Конструирование и расчет многоэтажное производственное здание

Пояснительная записка к курсовому проекту ТГТУ. 270105.006 ТЭ-ПЗ.doc

Расчет сборной плиты перекрытия
2.Расчет полки плиты .. 5
3.Расчет поперечного ребра . .6
Расчет продольного ребра по первой группе предельных состояний
4.Сбор нагрузок и статический расчет .7
5.Расчет продольного ребра на действие изгибающего момента ..9
6.Расчет по полосе между наклонными сечениями 9
7.Расчет по наклонным сечениям на действие поперечной силы . 9
Расчет плиты перекрытия по второй группе предельных состояний
8.Определение геометрических характеристик
поперечного сечения .. .. .10
9.Определение потерь предварительного напряжения 10
10.Расчет по образованию нормальных трещин . . 11
11.Определение прогиба плиты .12
Статический расчет рамы
1.Сбор нагрузок на ригель 12
2.Сбор нагрузок на колонну и определение размеров
поперечного сечения . 13
3.Определение геометрических характеристик элементов каркаса . ..13
Расчет крайнего ригеля
1.Исходные данные 15
2.Расчет по нормальным сечениям на действие
Изгибающих моментов .15
3.Расчет по наклонным сечениям на действие поперечной силы 16
4.Расчет обрыва опорной арматуры .. . 17
Расчет колонны подвала
1.Исходные данные . .18
2.Расчет колонны по прочности . 18
3.Расчет колонны консоли 18
Расчет фундамента под колонну
1.Определение размеров фундамента 20
2.Расчет на продавливание 20
3.Проверка толщины фундаментной плиты исходя из прочности
наклонных сечений .. 20
4.Расчет прочности нормальных сечений 21
Расчет несущего простенка первого этажа
1.Сбор нагрузок на простенок . 22
2.Расчет сечений простенка 1-го этажа . .22
3.Расчет на смятие 23
В настоящее время все больше уделяется внимание развитию технологии возведения зданий и сооружений из сборного железобетона. Общественные гражданские и жилые здания из сборного железобетона наряду с имеющимися недостатками имеют ряд существенных преимуществ. Повышенная пространственная жесткость повышенная жесткость стыков железобетонных конструкций герметичность здания неограниченные возможности создания оригинальных форм объемно планировочных решений отличающихся архитектурной выразительностью и привлекательностью.
В курсовом проекте необходимо запроектировать основные несущие конструкции многоэтажного производственного здания рамно-связевой системы (с несущими наружными кирпичными стенами и внутренним рамным каркасом). В разделе железобетонные конструкции выполнить расчет и конструирование плиты ригеля по первой группе предельных состояний колонны и фундамента под колонну. В разделе каменные конструкции выполнить расчет кирпичного простенка первого этажа.
1.Исходные данные для проектирования
Бетон В35 с Rb=195 МПа; Rbt=13 МПа; Eb=34500 МПа;
Напрягаемая арматура А1000 с Rs=830МПа; Rsser=1000 МПа; Es=200000МПа.
Ненапрягаемой арматура А400 с Rs=355 МПа.
Напрягаемая арматура В500 с Rs=415 МПа; Rsw=300 МПа.
Номинальные размеры плиты 6х15м.
2.Расчет полки плиты
Сбор нагрузок на полку плиты приведен в табл. 1.
Полка плиты рассчитывается как пластина защемленная со всех сторон (см рис. 1). При квадратной ячейке момент
где =08 – учитывает влияние распора;
Деревянная лага сечение 005х0075
Рис.1 Расчётная схема полки панели
Необходимое количество арматуры
( по таблице 3.2. для В500)= 0502
Принимаем арматуру 2 3 В500 с =014см2
3.Расчет поперечного ребра
Распределенная нагрузка
Нагрузка от выступающей части ребра
Расчет на действие изгибающего момента.
Момент воспринимаемый полкой
Граница сжатой зоны проходит в полке
Принимаем арматуру 1 6 А400 с =028см2
Расчет по наклонным сечениям на действие поперечной силы.
Минимальная поперечная сила воспринимаемая бетоном
4.Сбор нагрузок и статический расчет
Сбор нагрузок приведен в табл. 2.
в том числе длительная
Действующие усилия для балки на двух опорах:
5.Расчет продольного ребра на действие изгибающего момента
Расчетное сечение плиты тавр.
- для арматуры А1000 (2 табл. 3.1)
Продольная арматура 4 диаметра 12 А1000 с
6.Расчет по полосе между наклонными сечениями
Условие прочности выполняется.
7.Расчет по наклонным сечениям на действие поперечной силы
Поперечная арматура ставится конструктивно
диаметра 3 В500 с Аsтабл=0212 см2
Расчет плиты перекрытия по второй группе
предельных состояний
8.Определение геометрических характеристик
Площадь поперечного сечения
Статический момент относительно нижней грани
Расстояние от нижней грани до центра тяжести сечения
Момент сопротивления относительно нижних и верхних волокон
9.Определение потерь предварительного напряжения
Предварительные напряжения
Первые потери при электротермическом способе натяжения арматуры.
Потери от релаксации напряжений арматуры
Потери от температурного перепада так как натянутая арматура и устройство воспринимающие натяжение находятся в пропарочной потере.
Потери от деформации стальной формы не учитываются при электротермическом методе.
Потери от деформации анкеров
Усилие предварительного обжатия с учетом первых потерь
Потери от усадки бетона для бетона В40
Передаточная прочности бетона
Максимальные напряжения сжатия в бетоне от усилия предварительного обжатия
Потери от ползучести бетона
Напряжения в бетоне на уровне крайнего сжатого волокна от усилия предварительного обжатия
Принимаем сумму всех потерь 1328 МПа
10.Расчет по образованию нормальных трещин
а) в верхней зоне от усилия предварительного обжатия.
Трещины не образуются если выполняется требование:
Трещины в верхней зоне могут образовываться в период изготовления от усилия обжатия бетона P1.
Так как то трещины в верхней зоне не образуются.
б) в нижней зоне от эксплуатационной нагрузки:
Так как то трещины в нижней зоне не образуются.
11Определение прогиба плиты
Так как прогиб ограничен эстетическими требованиями то расчет производится на действие постоянных и длительных нагрузок.
Полная кривизна элемента с трещинами в растянутой зоне
Кривизна от длительного действия постоянных и длительных нагрузок
где по (2 табл. 4.5) при
Коэффициент - приведенный модуль деформации сжатого бетона.
Кривизна обусловленная остаточным выгибом элемента вследствие усадки и ползучести бетона
1. Сбор нагрузок на ригель
Вес типового ригеля пролетом 12м Постоянная расчетная погонная нагрузка
Нормативная длительная
Расчетная длительная
2 Сбор нагрузок на колонну и определение размеров поперечного сечения
Нагрузка от покрытия
где - расчетная нагрузка от веса покрытия.
Нагрузки от 5 перекрытий
Площадь поперечного сечения колоны
Материал колонны: бетон В45 с .
3. Определение геометрических характеристик элементов каркаса
Рис. 3. Определение геометрических характеристик ригеля.
Для статического расчета рамы на ЭВМ необходимо определить коэффициенты:
СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НИЖНЕЙ РАМЫ МНОГОЭТАЖНОГО ЗДАНИЯ
И С Х О Д Н Ы Е Д А Н Н Ы Е
Коэффициенты: K1= 1.76 K2= .87 K3= .67 K4= .33
Высота колонны этажа Н= 4.2 м
Длина ригеля LR= 12 м. Высота колонны подвала HKP= 3.3 м
Р Е З У Л Ь Т А Т Ы Р А С Ч Е Т А
============================================================
Сочетание нагрузки 1+2 1+3 1+4
Данные для расчета по первой группе предельных состояний
( ригеля колонны и фундамента)
Полная расчетная нагрузка G= 30.7 кНм V= 43.2 кНм
M(BA)= -1120.4 -625.5 kH*м
M(BA)max= 829.0 284.1 kH*м
Q(A)= 350.0 132.1 kH
Q(BA)= -536.8 -236.3 kH
M(BC)= -508.3 -838.2 кН*м
M(BC)max= -44.3 492.0 кН*м
Q(BC)= 184.2 433.4 kH
Колонна подвала. Изгибающие моменты и поперечная сила
MKPB= 243.4 -84.6 -93.1 kH*м
MKPH= -121.7 42.3 46.6 kH*м
QKP= 110.6 -38.4 -42.3 kH
Колонна первого этажа. Изгибающие моменты и поперечная сила
MK1= -369.3 128.3 -189.1 kH*м
QK1= -175.9 61.1 -45.0 kH
Данные для расчета колонны по 1-ой группе предельных состояний
Длительная расчетная нагрузка G= 30.7 кНм V= 28.8 кНм
MKPB= 177.8 -40.8 -75.0 kH*м
MKPH= -88.9 20.4 37.5 kH*м
QKP= 80.8 -18.6 -34.1 kH
MK1= -269.8 62.0 -152.2 kH*м
QK1= -128.5 29.5 -36.2 kH
Данные для расчета ригеля по 2-ой группе предельных состояний:
по образованию трещин а также для расчета основания фундамента
Полная нормативная нагрузка G= 27.48 кНм V= 36 кНм
M(BA)max= 711.0 256.8 kH*м
M(BC)max= -46.7 419.7 кН*м
MKPH= -102.9 33.8 3.5 kH*м
QKP= 93.5 -30.7 -3.5 kH
Колонна первого этажа.Изгибающие моменты и поперечная сила
по раскрытию трещин и деформациям
Длительная нормативная нагрузка G= 27.48 кНм V= 24 кНм
M(BA)max= 571.2 268.3 kH*м
M(BC)max= 78.1 326.8 кН*м
Бетон В45 с Rb= 25 МПа; Rbt= 15МПа; Eb= 37000 МПа.
Напрягаемая арматура А800 с Rs=695 МПа; Rsser=800 МПа;
Ненапрягаемая опорная арматура А400 с Rs=355 МПа; Rsw=285 МПа;
2 Расчет по нормальным сечениям
на действие изгибающих моментов
Рис. 4 Расчетная схема крайнего ригеля
– максимальный момент в пролете АВ.
Находим коэффициенты
Принимаю арматуру 214 А800 с см².
- На опоре момент действующий по грани колонны
- для арматуры А800
Принимаем арматуру 225 А400 с см².
- Расчет консольных свесов.
Расстояние от опорной реакции до грани ригеля
Момент по грани колонны - опорная реакция плиты перекрытия. Расчет арматуры производится на ширину плиты перекрытия.
Принята арматура 7 12 с В500 с шагом s=200мм.
3 Расчет по наклонным сечениям
а) По полосе между наклонными сечениями:
б) По наклонным сечениям на действие поперечной силы
Проверка условий при которых поперечная арматура ставится конструктивно:
- условия выполняются.
Поперечная арматура ставится конструктивно с s=500мм и 6 А400 с Asw=283 см².
4 Расчет обрыва опорной арматуры
При сочетании 1+2 обрывают 50% опорной арматуры 225 А400 с
см². Высота сжатой зоны .
Предельный момент для оставшейся арматуры ( 25 А400)
Точка обрыва у определяется из условия
За точку обрыва стержни заводят на величину
где - интенсивность поперечного армирования; - поперечная сила в точке обрыва.
Длина обрываемых стержней
При сочетании 1+3 обрывают оставшиеся стержни 225 А400. К ним встык приваривают монтажные стержни 2 14 А400 с .
Расчет производится аналогично.
Так как на основе опыта применения подобных конструкций известно что ширина раскрытия трещин и прогиб меньше предельных то расчет ригеля по второй группе предельных состояний не производим.
Бетон В30 с Rb= 17 МПа; Rbt= 15МПа; Eb= 32500 МПа.
Арматура А400 с Rs=Rsc= 355 МПа; Es=200000МПа; сечение
Случайный эксцентриситет
2 Расчет колонны по прочности
а) Из плоскости рамы (изгиба)
б) Расчет в плоскости рамы
При необходимо учитывать влияние прогиба на величину эксцентриситета.
Вес колонны подвала
Значение продольных сил в точках:
Условная критическая сила
Так как сечение центрально сжато.
Принимаем арматуру 14 28 А400 с Аsтабл=862>Аs+А’s=2*41=82
Поперечная арматура 10 А400 с s=15d=15*28=420500 мм.
3 Расчет консоли колонны
Рабочая высота консоли
где - расстояние от опорной реакции до грани колонны.
При высоте свободного края консоли и угле наклона 45 высота консоли . Окончательно принимаем .
Рис. 5. К расчету консоли на действие поперечной силы
Площадь рабочей арматуры
M=Qpl=5020.2=1004кНм
По сортаменту принято 316 А400 с см².
При Поперечная арматура в виде наклонных хомутов 10 А400 с шагом мм150мм.
Проверяем прочность наклонных сечений по наклонной сжатой полосе
87кН>502кН – условие выполняется.
Усилия действующие на фундамент:
Рис. 5. Схема фундамента
Исходные данные: R0=05 МПа; В=25; Rbt=105
1 Определение размеров фундамента
где Hз=Hф+015=15+015=165м;
; принимаем =3.9 м.Принимаем размеры подколонника
2 Расчет на продавливание
Высота плитной части из условия продавливания
Принимаем высоту плитной части 30см.
фундамент центрально загружен.
3 Проверка толщины фундаментной плиты исходя из прочности наклонных сечений
Действующая поперечная сила
Поперечная сила воспринимаемая бетоном
прочность наклонных сечений не обеспечена.
прочность наклонных сечений обеспечена.
4 Расчет прочности нормальных сечений
С1=05(39-27)=065м; h01=30-3=26см
С1=1.55м; h01=1.46см;
Принимаем арматуру 720 A400 с см²
В целях экономии арматуры через 1 стержень с двух сторон обрываем на 01 длины.
Сбор нагрузок на простенок:
Hэт=42 м. => =21 м.;
1 Расчёт сечений простенка
Определяем напряжения в кладке:
Принимаем кладку на растворе М150и кирпиче М150 с с армированием сетками после чего сопротивление кладки увеличится вдвое и составит 3 МПа. Таким образом - условие выполнено.
При армирование кирпичной кладки кирпичом М150 принимаем R=1.2 МПа.
для треугольной эпюры давления
Происходит смятие значит под опорой необходимо установить жб распределительную подушку размером 75х25 см.
Rтрсм=223Rкл= 24-условие выполняется.
СП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры.
СП 52-102-2004. Предварительно напряженные железобетонные конструкции.
В. Н. Байков. Э. Е. Сигалов. Железобетонные конструкции. Москва. Стройиздат. 1985.

Электронный чертеж общего вида ТГТУ. 270105.006 Д2-ВО1.dwg

ТГТУ 270105-006-2013
КР "Конструкции зданий и сооружений
Многоэтажное производственное здание
План ребристой плиты М1:20
Схема армирования колонны М 1:20
Центрирующая прокладка
Схема армирования ригеля М 1:20
Фундамент под колонну М 1:20