Конструирование и расчет плиты покрытия одноэтажного производственного здания

Плита КЖС.dwg

Ведомость расхода стали на элемент
Подкрановая балка ПБ1
Подкрановая балка ПБ1 (армирование)
заводятся с боков балки
Узел крепления подкрановой балки к колонне
Закладная деталь колонны
заводится с боков балки
Производственный корпус
Плита-оболочка КЖС-1
х190х220 ГОСТ 103-76*
Спецификация к арматурным и
ø18A3в ГОСТ 5781-82* l=17980
Стержень напрягаемый
Спецификация к железобетонной плите-оболочке КЖС-1
Изделие закладное АН1
ø10A400 ГОСТ 5781-82* l=590
ø10A400 ГОСТ 5781-82* l=630
ø10A400 ГОСТ 5781-82* l=900
ø10A400 ГОСТ 5781-82* l=1020
ø10A400 ГОСТ 5781-82* l=1105
ø10A400 ГОСТ 5781-82* l=1125
х140х220 ГОСТ 103-76*
х60х140 ГОСТ 103-76*
ø25A800 по ГОСТ 5781-82* l=17980
Метод натяжения рабочей арматуры нижнего пояса - электро-термический
Величина предварительного напряжения арматуры А800 G=720МПа
Сварные сетки и плоские каркасы изготавливать точечной сваркой по ГОСТ 10922-90
Условия твердения бетона - тепловая обработка при атмосферном давлении
Сварке подлежат все пересечения стержней
Технические требования:
Покрытие промышленного
Жб конструкции промышленного здания

Пояснительная записка.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Тихоокеанский государственный университет»
Кафедра «Промышленное и гражданское строительство»
Конструкции покрытия промышленного здания
Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Спецкурс по проектированию железобетонных конструкций»
Руководитель проекта
(доработать к защите и т.д.)
Запроектировать сборные железобетонные конструкции тонкостенного покрытия одноэтажного производственного здания: плиту покрытия опорную конструкцию.
Выполнить рабочие чертежи проектируемых железобетонных конструкций покрытия.
Объем КП: расчетно-пояснительная записка 25-30 листов формата А4; графическая часть – 3 листа чертежей формата А2.
Исходные данные для выполнения курсового проекта:
Пролет здания L м – 18;
Шаг колонн B м – 12;
Тип плиты покрытия – КЖС;
Класс бетона (B) – В40;
Класс напрягаемой арматуры (А) – А800;
Район по весу снегового покрова –
Нормативное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли Sg кПа – 1.
Тема курсового проекта «Конструирование и расчет КЖС».
Суть курсового проекта состоит в конструировании и расчете панели-оболочки КЖС а также продольной опорной балки.
Курсовой проект состоит из графической части и расчетно-пояснительной записки.
Расчетно-пояснительная записка содержит задание на проектирование; приводится расчет панели-оболочки КЖС; приводится расчет продольной опорной балки.
Проект изложен на 26-и страницах формата А4 и содержит:
использованных источников.
Графическая часть проекта состоит из 2 листов формата А1. Первый лист – «панель-оболочки КЖС». Второй лист – «Опорная балка».
РАСЧЕТ ПАНЕЛИ-ОБОЛОЧКИ КЖС5
2 Определение нагрузок и усилий6
3 Расчет продольной рабочей арматуры7
4 Расчет толщины оболочки8
5 Расчет арматуры в торце плиты9
6 Расчет диафрагм на действие поперечной силы10
8 Определение потерь предварительного напряжения арматуры11
9 Расчет поля оболочки на изгиб вдоль образующей14
10 Расчет по образованию трещин19
11 Расчет панели по деформациям (прогибам)20
РАСЧЕТ ПРОДОЛЬНОЙ БАЛКИ21
1 Расчет по нормальным сечениям21
2 Расчет по наклонным сечениям23
Список использованных источников26
РАСЧЕТ ПАНЕЛИ-ОБОЛОЧКИ КЖС
Напрягаемая арматура А600 расчетные сопротивления Rsser = 800 МПа Rs = 695 МПа модуль упругости Es = 200000 МПа.
Бетон тяжелый класса В40 расчетные сопротивления: Rb = 22 МПа; Rbt = 1.15 МПа; Rbn = Rbser = 22 МПа; Rbtn = Rbtser = 14 МПа; Eb = 36000 МПа.
Номинальные размеры панели BL = 318 м. Высота сечения посередине пролета панели hп = lп = 1000 мм.
Расчетный пролет панели lo = 17750 мм = 17.75м.
Сечение нижнего пояса диафрагм bf = 100мм; hf =100 мм. Толщина стенки диафрагмы bf = 40 мм. Ширина панели bf = 2940 мм.
Рисунок 1 - Поперечный разрез панели в середине пролета
2 Определение нагрузок и усилий
Таблица 1.1 - Постоянные нагрузки на 1 м2 панели-оболочки
Наименование нагрузки
Нормативная нагрузка кНм2
Расчетная нагрузка кНм2
Защитный слой из гравия на мастике (=20мм
Три слоя рубероида на мастике
Минераловатный плитный утеплитель (=120мм
Нормативное значение снеговой нагрузки:
где – коэф. учитывающий снос снега с покрытий зданий под действием ветра или иных факторов принимаю равным 1.
– термический коэф. принимаю равным 1.
– коэф. перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие принимаю равным 1.
– нормативное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли по заданию .
Расчетное значение снеговой нагрузки:
где – коэф. надежности по нагрузке равный 14.
Нормативная длительно действующая составляющая снеговой нагрузки:
Длительно действующая нормативная:
Расчетные усилия он нормативных нагрузок:
3 Расчет продольной рабочей арматуры
Требуемая площадь сечения рабочей предварительно напряженной арматуры класса А800 в нижнем поясе диафрагм:
Где – расстояние по вертикали от оси оболочки до оси рабочей арматуры диафрагмы.
Принимаю 225 А800 с
4 Расчет толщины оболочки
Проверяем толщину оболочки в середине пролета по формуле:
где – коэф. условий работы тонкой оболочки принимаемый равным для панелей шириной 3 м – 075; 2 м – 09; 15 м – 1.
Для проверки устойчивости оболочки необходимо подсчитать геометрические характеристики приведенного сечения в середине пролета КЖС:
Площадь приведенного сечения бетона:
где - площадь сечения бетона:
Статический момент приведенного сечения бетона:
Расстояние от нижней грани до центра тяжести сечения:
Момент инерции приведенного сечения бетона:
Эксцентриситет усилия предварительного обжатия:
Расстояние от центра тяжести сечения до до оси сжатой полки:
Проверка толщины оболочки на условное критическое напряжение сжатия:
Назначенная толщина оболочки удовлетворяет условиям прочности и устойчивости.
5 Расчет арматуры в торце плиты
Определяем расчетное усилие в торцевой арматуре по формулам (принимается наибольшее из двух):
Требуемая площадь арматуры (А400) в торце плиты:
Принимаю 2ф14 А400 .
6 Расчет диафрагм на действие поперечной силы
С учетом влияния изгибающего момента рассмотрим сечение расположенное на расстоянии 1 м от оси опоры. В этом сечении:
Часть поперечной силы воспринимаемая диафрагмами:
При этом должно выполнятся условие:
Условие выполняется. Поперечная арматура по расчету не требуется принимаю ее по конструктивным требованиям: ф5 В500 с шагом 100 мм.
Площадь рабочей поверхности анкера рабочей арматуры каждой диафрагмы определяется из условий:
Где – изгибающий момент на всю ширину панели в сечении
расположенном на расстоянии 1.5 м от рабочей поверхности анкера; – расстояние по вертикали от оси рабочей арматуры диафрагмы до оси оболочки в этом же сечении.
Принимаю анкер с упорной плитой шириной 140 мм и высотой 100 мм.
8 Определение потерь предварительного напряжения арматуры
Предварительно напряженная арматура 225 А600 с . Способ натяжения арматуры электротермический. Технология изготовления плиты с применением пропаривания.
Предварительное напряжение в напрягаемой арматуре до обжатия бетона при коэффициенте натяжения :
Потери от релаксации напряжений в арматуре:
Принимается что при изготовлении в процессе пропаривания изделие нагревается вместе с формой и упорами поэтому температурный перепад между ними равен нулю () и следовательно потери от деформации формы и анкеров при электротермическом натяжении также равны нулю.
Таким образом сумма первых потерь:
Усилие обжатия с учетом первых потерь:
Максимальное сжимающее напряжение бетона () от действия усилия ():
Момент в середине пролета от собственного веса плиты:
Потери от ползучести:
Коэффициент ползучести бетона:
Коэффициент армирования:
Напряжение бетона на уровне напрягаемой арматуры:
Суммарная величина потерь:
Усилие обжатия с учетом всех потерь:
9 Расчет поля оболочки на изгиб вдоль образующей
При равномерном нагружении решение нелинейной задачи для определения максимальной величины – расчетной изгибающей нагрузки на 1 м2 – имеет вид:
где – расчетная равномерно распределенная нагрузка на 1 м2 приложенная непосредственно к оболочке с учетом ее веса;
– расчетный прогиб панели в середине пролета;
– эквивалентная по моменту в середине пролета расчетная равномерно распределенная нагрузка на 1 м2 с учетом веса панели;
– вертикальная нагрузка на 1 м2 эквивалентная по нормальной силе возникающей в оболочке от предварительного напряжения панели;
– коэф. учитывающий неравномерность распределения сил сжатия в оболочке.
где –предел текучести арматуры диафрагм приближенно ;
– прогиб панели соответствующий началу текучести арматуры диафрагм;
– выгиб панели от сил предварительного напряжения;
– модуль упругости рабочей арматуры диафрагм;
– величина предварительного напряжения в арматуре с учетом всех потерь;
где – толщина оболочки в середине пролета;
– площадь приведенного сечения панели в середине ее пролета;
– равнодействующая усилий в напрягаемой арматуре с учетом всех потерь предварительного напряжения;
Минимальная величина изгибающей нагрузки при равномерном нагружении панели:
где – расчетный прогиб панели в середине пролета при нагрузке равной q:
При нагружении панели-оболочки постоянной равномерно распределенной нагрузкой g в сочетании с нагрузкой от снега S расположенной на левой половине пролета изгибающие нагрузки соответственно для левой и правой половин пролета определяют по формулам:
где – равномерно распределенные нагрузки приложенные непосредственно к оболочке соответственно на левой и правой половинах пролета с учетом собственного веса оболочки;
– отношение снеговой к постоянной равномерно распределенной нагрузке:
Здесь – вычисляем по формулам (см. выше) заменяя q на qc.
При определении соответственно вычисляем:
Наибольшая изгибающая нагрузка:
При расчете армирования полки плиты ее рассматривают как балочную плиту с пролетом между вутами (2200 мм) с учетом перераспределения усилий в предельном состоянии.
Расчетный коэффициент:
Относительная высота сжатой зоны бетона:
Требуемая площадь сечения арматуры ф5 мм класса В500 с Rs=415 МПа:
Принимаю в поперечном направлении ф6 В500 с шагом 200 мм Процент армирования оболочки . В продольном направлении требуется только или площадь сечения арматуры . Принимаю ф3 В500 с шагом 200 мм т.е. .
Прочность сопряжения оболочки с диафрагмами при разных значениях изгибающей нагрузки:
где и – размеры пролета полки панели и вута а равно и
Сечение вута оболочки в плоскости грани диафрагм h=75 мм; h0=75-15=60 мм; арматура ф5 В500 с шагом 200 мм.
Высота сжатой зоны бетона при восприятии изгибающего момента отрицательного знака:
Несущая способность сечения вута:
Изгибающий момент другого знака может быть воспринят сечением без арматуры в растянутой зоне. Момент сопротивления бетонного сечения с учетом неупругих деформаций бетона:
Несущая способность сечения вута без арматуры в растянутой зоне:
Дополнительной арматуры в вутах сечения полки не требуется.
Предельная несущая способность оболочки на изгиб определяется на основе принципа предельного равновесия исходя из характерной схемы разрушения оболочек рассматриваемого типа.
При армировании одной сварной сеткой с рабочими стержнями расположенными вдоль образующей оболочки и при схеме излома с тремя пластическими шарнирами qu кН на 1 м2 оболочки определяют по формуле:
где – расчетное сопротивление рабочей арматуры оболочки;
– площадь сечения рабочей арматуры на 1 м2 оболочки;
– расстояние в свету между вутами диафрагм;
– толщина оболочки в рассматриваемом сечении;
Что больше нагрузок .
Несущая способность оболочки на изгиб обеспечена.
10 Расчет по образованию трещин
Изгибающий момент в сечении КЖС посередине пролета от нормативной нагрузки:M
Момент сопротивления сечения относительно нижней грани сечения:
То же с учетом неупругих деформаций бетона:
Расстояние от центра тяжести приведенного сечения до точки ядра наиболее удаленной от растянутой зоны:
Изгибающий момент воспринимаемый сечением нормальным к продольной оси при образовании трещин:
Трещины не образуются.
11 Расчет панели по деформациям (прогибам)
Величина прогиба панели в середине пролета с учетом длительного действия нагрузки:
Кратковременно действующая часть нагрузки:
Длительно действующая часть нагрузки:
Эквивалентная по моменту в середине пролета равномерно распределенная нагрузка от сил предварительного напряжения:
Условие по прогибу удовлетворяется.
РАСЧЕТ ПРОДОЛЬНОЙ БАЛКИ
1 Расчет по нормальным сечениям
Бетон тяжелый класса В40; расчетные сопротивления при сжатии Rb=22 МПа; при растяжении Rbt=14 МПа; модуль упругости Еb = 36000 МПа.
Арматура продольная рабочая класса А800 расчетное сопротивление Rs= 695 МПа модуль упругости Еs = 200000 МПа Rsn = 800 МПа.
Рисунок 2 - Поперечный разрез балки
Рисунок 3 - Расчетная схема продольной балки
Сосредоточенные силы от плиты-оболочки КЖС и снега:
Распределенная нагрузка от собственного веса балки:
где – площадь сечения балки;
– собственный вес бетона.
Расчетные усилия в сечениях:
Находим границу сжатой зоны:
Следовательно граница сжатой зоны проходит в полке.
Площадь продольной напрягаемой арматуры:
Принимаю 336 А800 с .
2 Расчет по наклонным сечениям
Хомуты из арматуры А400 ().
Усилие предварительного обжатия:
– площадь бетонного сечения без учета свесов полки:
Требуемая интенсивность хомутов:
Длина проекции наклонного сечения ;
Поперечная сила на расстоянии от опоры равна
Т.к. то значение определяем по формуле:
Определяю значение при значении :
Поперечная сила на расстоянии от опоры равна .
Принимаю максимальное значение
Максимально допустимый шаг у опоры:
Принимаю шаг у опоры а в пролете тогда:
Принимаю одноветвевые хомуты ф16 .
Длину участка с шагом хомутов определяю из условия обеспечения прочности. При этом:
Задаю длину участка .
При значение соответствует его минимальному значению:
Соответствующая поперечная сила равна
Прочность наклонного сечения обеспечена.
Таким образом длину приопорных участков с шагом хомутов 200 мм принимаю равной 2875 м шаг хомутов в пролете 400 мм.
Список использованных источников
Байков В.Н. Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс: Учеб. Для вузов. – 5-е изд. перераб. и доп. – М. Стройиздат 1991. -767с.
СП 52-117-2008* Железобетонные пространственные конструкции покрытий и перекрытий. Методы расчета и конструирования. НИИЖБ им. А.А. Гвоздева – филиал ФГПУ «НИЦ Строительство». – М. 2008.
Руководство по проектированию железобетонных пространственных конструкций покрытий и перекрытий. НИИЖБ. – М.: Стройиздат 1979. – 421 с.
Мандриков А.П. Примеры расчета железобетонных конструкций: Учеб. Пособие. – М.: Стройиздат 1989. – 506 с.
Методическое пособие по расчету предварительно напряженных железобетонных конструкций. – М.: 2015.

Опорная балка.dwg

-1 (опалубочный чертеж)
-1 (схема армирования)
Ведомость расхода стали
Спецификация к арматурным и закладным изделиям
С235 ГОСТ 27772- 2015
∅12 А400 ГОСТ 5781-82* L=365
Технические требования:
Метод натяжения рабочей арматуры
Условия твердения бетона
тепловая обработка при атмосферном давление
Сварные сетки и плоские каркасы изготавливать точечной сваркой по ГОСТ 10922-90
Сварке подлежат все пересечения стержней
Спецификация конструкций к опорной балке Б-1
Покрытие промышленного
Жб конструкции промышленного здания