Расчёт и конструирование ребристой панели перекрытия. Определение геометрических характеристик приведённого сечения

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Дальневосточный государственный технический университет

(ДВПИ им. В.В.Куйбышева)

Строительный институт

Факультет строительного производства и менеджмента

Кафедра строительных конструкций и материалов

Пояснительная записка

по дисциплине «Железобетонные конструкции»

Выполнил студент группы С –2932

К защите «___» ___________2007г.

  Руководитель проектирования

                                                             Проект защищен с оценкой ____________

                                                             Преподаватель_______________________

                                                                                           Ф.И.О.

                                                                    «____» __________2007г.

Владивосток 2007

Содержание.

Стр.

1. Расчёт и конструирование ребристой панели перекрытия.

1.1. Расчет прочности нормального сечения……………………………………………..5

1.2. Расчет продольных ребер на прочность наклонных сечений………………………6

1.3. Расчет  полки  плиты на местный изгиб……………………………………………..7

1.4. Расчет панели на монтажные нагрузки………………………………………………8

1.5. Определение геометрических характеристик приведённого сечения……………..9

1.6. Определение потерь предварительных напряжений в арматуре…………………..10

1.7. Расчёт на образование нормальных трещин………………………………………...11

2. Расчет ригеля.

2.1. Расчет прочности нормальных сечений……………………………………………..12

2.2. Расчет прочности наклонных сечений………………………………………………14

2.3. Конструирование арматуры ригеля………………………………………………….15

3. Проектирование колонны подвала

3.1 Определение усилий в колонне подвала у обреза фундамента ……………………16

3.2. Расчет продольной арматуры          ………………………………………………….19

3.3. Расчет стыка колонн………………………………………………………………….20

4. Расчет фундамента под колонну

4.1. Определение размеров подошвы фундамента……………………………………...21

4.2.Расчет арматуры у подошвы фундамента……………………………………………22

5. Монолитное балочное перекрытие.

5.1. Компоновка перекрытия……………………………………………………………..23

5.2. Расчет плиты перекрытия…………………………………………………………....23

5.3. Расчет второстепенной балки ……………………………………………………...  25

Список литературы…………………………………………………………………………... 28

1. Расчёт и конструирование ребристой панели перекрытия.

Исходные данные

Материалы панели:

бетон:

класс – В25;

расчетное сопротивление осевому сжатию R_b=14,5 МПа;

расчетное сопротивление осевому растяжению R_bt=1,05 МПа;

модуль упругости бетона E_b=27×10³ МПа;

коэффициент условий работы бетона γ_b2=0,9

арматура:

в продольных ребрах используется предварительно напряженная арматура класса АΙV

расчетное сопротивление растяжению арматуры R_s=510 МПа;

модуль упругости стали арматуры E_s=190×10³ МПа;

ξ_R=0,57

Сбор нагрузок на перекрытие

нагрузка	Норматив. нагрузка Н/м2	Коэф. надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка Н/м2
Постоянная:
собственный вес ребристой плиты	2500	1.1	2750
Слой цементно-песчаного раствора δ=2 см (ρ=2200 кг/м3)	440	1.3	572
керамическая плитка δ=1.3 см (ρ=1800кг/м3)	234	1.1	258
Итого:	3174		3580
Временная полезная нагрузка	7000	1.2	8400
она включает:
длительную	5500	1.2	6600
кратковременную	1500	1.2	1800
Суммарная	10174		11980
Сумма постоянной и длительной	8674

Расчетная схема панели, расчетный пролет, нагрузки, усилия.

Расчетная погонная нагрузка на плиту с шириной b_н=1,5 м при учете коэф. надежности здания γ_n=0,95

q^p=3,58×1,5×0,95=5,1015 кН/м- постоянная

q^p_п=11,98×1,5×0,95=17,0715 кН/м- полная

Нормативная погонная нагрузка на плиту:

q^н=3,174×1,5×0,95=4,523 кН/м- постоянная

q^н_п=10,174×1,5×0,95=14,5 кН/м – полная

Погонная от постоянной и длительной:

q_l=8,674×1,5×0,95=12,36 кН/м

Определяем расчетный пролет:

шаг ригеля a=6,4 м;

ширина верхней части ригеля b_р=300 мм;

Δ = 300 мм

L₀= a – Δ/2 =6400–150=6250 мм- расчетная длина.

Усилия от расчетной нагрузки:

M=q_n^p×L₀²/8=17,0715 ×6,25²/8=83,357кН×м

Q=q_n^p×L₀/2=17,0715 ×6,25/2=53,35кН

Усилия от нормативной нагрузки:

полной:    Мн=14,5×6,25²/8=70,80 кН×м

Qн=14,5×6,25/2=45,31 кН

постоянной и длительной:

Ml=12,36×6,25²/8=60,35 кН×м

рис. 1

Размеры сечения плиты

b_k= b_n-bшв см=150-4=146 см.

Высоту сечения предварительно напряженных плит можно предварительно назначить

Равной: h= L₀/20=6250/20=312,5 мм =31,25 см принимаем 40 см. согласно (3)

Применительно к типовым заводским формам предварительно назначаем другие размеры сечения (рис.) толщину  продольных ребер 80 и 100 мм (средняя толщина bр = 90 мм), толщину плиты hп= 60 мм, высоту поперечных ребер 200 мм, ширину сечения внизу 60 мм и вверху 110 мм.

Для расчета арматуры сечение ребристой панели приводим к тавровому с полкой в сжатой зоне (рис 2) ширина сжатой полки b_n = 146 см, так как 0,15 > 0,1 и имеются поперечные ребра; толщина hп= б см, суммарная ширина приведенного ребра b =2×bр=18 см. Рабочая высота сечения предварительно h₀=h-a=40-4=36 см.

h_f’=6 см – толщина верхней сжатой полки таврового сечения;

Условия работы всей ширины полки:

1) 

>0,1

0,15>0,1-условие выполнено

2)  Q=53350 Н ≤0,35· R_b ·mб1·b·h₀ =0,35·14,5·100·18·36=328860 Н

Оба условия выполнены, в расчет принимаем всю ширину полки b_f’=b_k=146 см

рис. 2

1.1. Расчет прочности нормального сечения

Панель предварительно напряженная с одиночным армированием. Далее подбираем

диаметр и количество стержней рабочей продольной арматуры.

α_m=M/(γ_b2×R_b×b_f’×h₀²)=8735700 /(0,9×14,5×146·(100)×36²)=0,03538

зная α_m по таблице подбираем ξ=0,036, ζ=0,983 [1]

x=ξ×h₀=0,036×36=1,296 см

x<6см – значит нейтральная ось находиться в области сжатой полки

Определяем коэффициент условий работы, учитывающий сопротивление напрягаемой арматуры выше условного предела текучести:

γ_S6=η-(η-1)(2ξ/ξ_R-1)=1,15-(1,15-1)(2×0,036/0,57-1)=1,281

здесь η=1,15 для арматуры класса АΙV

γ_S6 не может быть больше 1,15 принимаем γ_S6=1,15

Находим требуемую площадь сечения растянутой арматуры :

A_S=M/(γ_S6×R_S×ζ×h₀)=8335700 /(1,15×510×0,983×36·(100))=4,016 см²

По таблице подбираем ближайшую площадь A_S=4,02 см² которую составляют 2-а стержня диаметра 16 мм [4].

Для восприятия опорных моментов укладываем конструктивно сетки С-3 марки 200/200/3/3 шириной 600 мм с перегибом на продольном ребре. Поперечные стержни С-3 перепускают в плиту на длину 0,2l1=1240∙0,2=245 мм.(рис.3)

Арматуру в поперечных ребрах принимаем из конструктивных соображений  [4] Ø6 А-I, арматуру в верхней зоне и поперечные стержни так же принимаем из арматуры Ø6 А-I, шаг поперечных стержней 150 мм.

В крайних поперечных ребрах та же принимается арматура Ø6 А-I. [4].

рис. 3

1.2. Расчет продольных ребер на прочность наклонных сечений.

Усилие обжатия:

N =P=As×(σ_sp-σ1) здесь:

A_S=4,02 см²

                                                                               σ_sp=0.8×R_sn=0.8×590=472 МПа

P=4,02×10^-4(472-100)=0,149544  МН=149,544 кН

Определяем коэф. φ_n учитывающий влияние продольных сил:

φ_n=0,1×P/(R_bt×b×h₀)  <0,5

φn=0,1×149544/(1,05×18×36×(100))=0.22 <0.5 –условие выполняется:

Проверка необходимости расчетной поперечной арматуры:

Q_MAX<2,5×γ_b2×R_bt×b×h₀

53,35· 10³Н<2,5×0,9×1,05×18×36×(100)=153,09·10³ Н

53,35·10³H<153,09·10³ Н - условие удовлетворяется

q₁=g+V/2=5,1015 +7,98/2=9,1 /м=91 Н/см

0,16×φ_b4×(1+φ_n)×R_bt×b=0,16×1,5×(1+0,22)×1,05×0,9×18×(100)=498,053 Н/см>91 Н/см принимаем С=2,5×h₀=2,5×36 =90 см

Другое условие:

Q=Q_MAX-q₁×C=53,35×10³-91×90=45,16·10³Н

φ_b4×(1+φ_n)×R_bt×b×h₀²/C=1,5×(1+0,22)×0,9×1,05×(100)×18×36²/90= 44,82кН

44,82< 45,16 –не удовлетворяется,=> поперечная арматура  требуется по расчету.

На при опорном участке длиной l/4 устанавливают в каждом ребре плиты поперечные стержни Ø5Bp-II с шагом s=h/2=40/2=20 см принимаем s=15 см согласно[1]; средней части пролета с шагом s=3h/4=3·40/4=30см; по конструктивным соображениям для сварки плоского каркаса К-1 ставим стержни n 8 А I [4].

Asw=2·0,196=0,392 см²                  Rsw=835 МПа

qsw=Rsw·Asw/s=835·0,392(100)/15=1636,6 Н/см

Влияние свесов сжатых полок:

φf=2·0,75·3(3hf´)hf´/bh=2·0,75·9·6·6/18·36=0,75 принимаем 0,5

K=1+φn+φf=1+0,22+0,5=1,72>1,5 => принимаем 1,5

Qb,min=φb3·K·Rbt·b·ho=0,6·1,5·0,9·1,05(100)18·36=55,112·10³Н

Условие:

qsw=1636,6 Н/см>Qb,min/2ho=55,112·10³/36·2=765,45 Н/см-условие выполнено

Требование:

Smax=φb4·Rbt·bho/Qmax=1,5·0,9·1,05(100)18·36²/53,35·10³=61,98см>s=15 см-              удовлетворяется

Для расчета прочности вычисляют :

Мb=φb2KRbtbho²=2·1,5·0,9·1,05·18·36²(100)=6613,5·10³Н·см, поскольку

q1=91<0,56qsw=0,56·1636,6 =916,5 Н/см, вычисляем значение c по формуле:

=269,6 см>3,33ho=3,33·36=119,88 см;

принимают с=120 см

Тогда Qb=Mb/с=6613,5·10³/120=55,1125·10³ Н>Qb,min=55,112·10³