Курсовая: Записка к расчетам

КОМПОНОВКА КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ СБОРНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ.

Ригели поперечных рам – трехпролетные, на опорах жестко соединены с крайними и средними колоннами. Ригели расположен в поперечном направлении, за счет чего достигается большая жесткость здания. Поскольку нормативная нагрузка на перекрытие (4 кПа) меньше 5 кПа, принимаем многопустотные плиты. Наименьшая ширина плиты – 1400 мм. Связевые плиты расположены по рядам колонн. В среднем пролете предусмотрен такой один доборный элемент шириной 1000 мм. В крайних пролетах предусмотрены по монолитному участку шириной 425 мм. В продольном направлении жесткость здания обеспечивается вертикальными связями, устанавливаемыми в одном среднем пролете по каждому ряду колонн. В поперечном направлении жесткость здания обеспечивается по релико-связевой системе: ветровая нагрузка через перекрытие, работающие как горизонтальные жесткие диски, предается на торцевые стены, выполняющие функции вертикальных связевых диафрагм, и поперечные рамы. Поперечные же рамы работают только на вертикальную нагрузку.

Расчет многопустотной преднопряженной плиты по двум группам предельных состояний.

2.1 Расчет многопустотной преднопряженной плиты по I группе предельных состояний 2.1.1 Расчетный пролет и нагрузки. Для установления расчетного пролета плиты предварительно задается размерами – ригеля: высота h=(1/8+1/15)* l= (1/11)*5.2=0.47≈0.5 м. ширина b=(0.3/0.4)*hbm=0.4*0.5=0.2 m. При опирании на ригель поверху расчетный пролет плиты равен: l0 =l-b/2=6-0.2/2=5.9 m. Таблица 1. Нормативные и расчетные нагрузки на 1 м2 перекрытия

Вид нагрузки

Нормативная нагрузка,

Н/м2

Коэффициент надежности по нагрузке

Расчетная нагрузка,

Н/м2

Постоянная:

-собственный вес многопустотной плиты

-то же слоя цементного раствора,

g=20 мм, R=2000кг/м3

-тоже керамических плиток,

g=13 мм, R=1300кг/м3

2800

440

240

1,1

1,3

1,1

3080

570

270

Итого

Временная

В т.ч. длительная

краткосрочная

3480

4000

2500

1500

1,2

3920

4800

3000

1800

Полная

В т.ч. постоянная и длительная

кратковременная

7480

5980

1500

8720

Расчетная нагрузка на 1 м длины при ширине плиты 1,4 м с учетом коэффициента надежности по назначению здания јn=0,95: постоянная g=3920*1.4*0.95=5.21 кН/м; полная g+ φ = 8720*1,4*0,95=11,6 кН/м; временная φ=4800*1,4*0,95=6,38 кН/м. Нормативная нагрузка на 1 м длины: постоянная g=3480*1.4*0.95=4.63 кН/м; полная g+ φ=7480*1.4*0.95=9.95 кН/м, в точности постоянная и длительная (g+ φ)l=5980*1.4*0.95=7.95 кН/м. 2.1.2 Усилие от расчетных и нормативных нагрузок. От расчетной нагрузки М=( g+ φ)l02/8=11.6*103*5.92/8=50.47 кН*м; Q==( g+ φ)l0/2=11.6*103*5.92/2=34.22 кН От нормативной полной нагрузки М=9.95*103*5.92/8=43.29 кН*м. Q=9.95*103*5.92/2=29.35 кН. От нормативной постоянной и длительной нагрузки М=7.95*103*5.92/8=34.59 кН*м. 2.1.3 Установление размеров сечения плиты. Высота сечения многопустотной преднопряженной плиты h=l0 /30=5.9/30≈0.2 м. (8 круглых пустот диаметром 0.14 м). Рабочая высота сечения h0=h-e=0.2-0.03≈0.17 м Размеры: толщина верхней и нижней полок (0.2-0.14) *0.5=0.03 м. Ширина ребер: средних 0.025 м, крайних 0.0475 м. В расчетах по предельным состоянием, I группы расчетная толщина сжатой полки таврого сечения hf’=0.03 м; отношение hf’ /h=0.03/0.2=0.15>0.1-при этом в расчет вводится вся ширина полки bf ’=1.36 м;рр расчетная ширина ребра b=1.36-8*0.14=0.24 м. Рисунок 2 – Поперечные сечения плиты а) к расчету прочности б) к расчету по образованию трещин. 2.1.4 Характеристики прочности в стене и арматуры. Многопустотную преднопряженную плиту армируем стержневой арматурой класса А- IV с электротермическим способом натяжения на упоры форм. К трещиностойкости плиты предъявляют требования 3 категории. Изделие подвергаем тепловой обработке при атмосферном давлении. Бетон тяжелый класса В30, соответствующий напрягаемой арматуре. Призменная прочность нормативная Rbn=Rb, ser=22 МПа, расчетная Rb=17 МПа, коэффициент условий работы бетона jb=0.9; нормативное сопротивление при растяжении Rbth =Rbt,ser=1.8 МПа, расчетное Rbt=1.2 МПа; начальный модуль упругости Еb=29 000 МПа. Передаточная прочность бетона Rbp устанавливается так чтобы обжатии отношения Gbp/Rbp≤ 0.79 Арматура продольных ребер – класса А-IV, нормативное сопротивление Rsn =590 МПа, расчетное сопротивление Rs=510 МПа, модуль упругости Е s=190 000 МПа. Преднапряжение арматуры принимаем равным Gsp=0.75Rsn=0.75*590*106=442.5 МПа. Проверяем выполнение условия: при электротермическом способе натяжения р=30+360/l=30+360/6=90 МПа. Gsp+p=(442.5+90)*106=532.5 МПа<590 МПа - условие выполняется. Вычисляем предельное отклонение преднапряжения: Δjsp=6.5*p/Gsp*(1+1/√Пр)=0.5*90*10 6/442.5*106*(1+1/√5)=0.14>jspmin=0.1, где n=5 – число напрягаемых стержней; Коэффициент точности натяжения при благоприятном преднапряжении jsp =1- Δjsp=1-0,14=0,86 При проверке на образование трещин в верхней для плиты при обжатии принимаем j sp=1+0,14=1,14. Преднапряжение с учетом точности натяжения Gsp=0.86*442.5*106=380.6 МПа. 2.1.5 Расчет прочности плиты по сечению, нормальному к продольной оси. M=50.47 кН*м. Вычисляем αm=М/(Rb*bf’*h20)=50.47*103/(0.9*17*106*1.36*0.172)=0.084. По таблице 3.1[1] находим: η=0,955; ζ=0,09; х= ζ*h0 =0,09*0,17=0,015 м<0.03 м – нейтральная ось проходит в пределах сжатой зоны. Вычисляем граничную высоту сжатой зоны: ζR=w/[1+(Gsp/500)*(1-w/1.1)]=0.73/[1+(529.4*106 /500*106)*(1-0.73/1.1)]=0.54, где w=0,85-0,008*Rb=0.85-0.008*0.9*17=0.73 – характеристика деформированных свойств бетона. GSR=Rs+400-Gsp-ΔGsp=(510+400-380.6-0)*106=529.4 МПа. Коэффициент условий работы, учитывающий сопротивление напрягаемой арматуры выше условного предела текучести: jSG= η-( η-1)*(2* ζ/( ζ-1))=1.2-(1.2-1)*(2*.009/0.54-1)=1.33> η=1.2, где η=1,2 – для арматуры класса А-IV Принимаем jSG= η=1,2. Вычисляем площадь сечения растянутой арматуры: Аs=М/ jSG*RS* η*h0=50.47*103/1.2*510*106*0.955*.17=5.08*10-4 м2. Принимаем 5ø12 А-IV с А3=5,65*10-4 м2. 2.2 Расчет многопустотной плиты по предельным состояниям II группы. 2.2.1 Геометрические характеристики приведенного сечения. Круглое очертание пустот заменяем эквивалентным квадратным со стороной h=0.9*d=0.9*0.14=0.126 m. Толщина полок эквивалентного сечения hf’=hf =(0.2-0.126)*0.5=0.037 м. Ширина ребра b=1.36-8*0.126=0.35 м. Ширина пустот:1.36—0.35=1.01; Площадь приведенного сечения Ared =1,36*0,2-1,01*0,126=0,145 м2. Расстояние от нижней грани до ц.т. приведенного сечения y0=0.5*h=0.5*0.2=0.1 m. Момент инерции сечения Jred=1.36*0.23/12-1.01*0.1263/12=7.38*10-4 m4. Момент сопротивления сечения по нижней зоне Wred= Jred/ y 0=7.38*10-4/0.1=7.38*10-3 m3; то же по верхней зоне: Wred’=7.38*10-3 m3. Расстояние от ядровой точки, наиболее удаленной от растянутой зоны (верхней) до ц.т. сечения. τ = φn*(Wred/Ared)=0.85*(7.38*10-3/0.185)=0.034 m. то же, наименее удаленной от растянутой зоны (нижней): τTnf = 0.034m. здесь: φn = 1.6- Gbp/Rbp=1.6-0.75=0.85. Отношение напряжения в бетоне от нормативных нагрузок и усилия обжатия к расчетному сопротивлению бетона для предельного состояния II группы предварительно принимаем равным 0,75. Упругопластический момент сопротивления по растянутой зоне Wpl=j* W red=1.5*7.38*10-3=11.07*10-3 m3; здесь j=1.5 – для двутаврового сечения при 2<b’f/b=bf /b=1.36/0.35=3.9<6. Упругопластический момент сопротивления по растянутой зоне в стадии изготовления и обжатия Wpl’ = 11.07*10-3 m3. 2.2.2 Определение потерь преднапряжения арматуры. Коэффициент точности натяжения jsp=1. Потери от релаксации напряжений в арматуре при электротермическом способе натяжения G1=0.03Gsp =0.03*442.5*106=13.28 Мпа. Потери от температурного перепада между натянутой арматурой и циорами G2 =0, т.к. при пропаривании форма с упорами нагревается вместе с изделием. Усилие обжатия P1=As*( Gsp- G1)=5.65*10-4*(442.5-13.28)*106=242.5 кН. Эксцентриситет этого усилия относительно центра тяжести сечения еор =0,1-0,03=0,07 м. Напряжение в бетоне при обжатии : Gbp=P1/Ared+ P1/ еор*y0/Jred=242.5*103/0.115+242.5*103*0.07/7.38*10-4=3.87 МПа.. Устанавливаем значение передаточной прочности бетона из условия Gbp/R bp≤0.75; Rbp=3.87*106/0.75=5.31 МПа<0.5B30 – принимаем Rbp =15 МПа. Тогда отношение Gbp/Rbp=3,87*106/15*10 6=0.26. Вычисляем сжимающее напряжение в бетоне на уровне ц.т. площади напрягаемой арматуры от усилия обжатия (без учета момента от веса плиты): Gbp=242,5*103/0,115+242,5*103*0,072/7,38*10-4=3,28 МПа. Потери от бытсронатекающей ползучести при Gbp/Rbp=3,28*10 6/15*106=0,22 и при α=0,25+0,025*Rbp =0.25+0.025*15=0.63<0.8 равны и G6=40*0.22=8.8 МПа. Первые потери Glos1= G1+ G6=(13.28+8.8)*106 =22.07 МПа. C учетом потерь Glos1 напряжение Gbp равно : P 1=5.65*10-4*(442.5-22.08)*106=237.54 кН. Gbp=237,54*103/0,115+237,54*103*0,072/7,38*10-4=3,22 МПа. Отношение Gbp/Rbp=3,22*106/15*106=0,21. Потери от усадки бетона G8=35 МПа. Потери от ползучести бетона G 9=150*0,85*0,21=26,78 Мпа. Вторые потери Glos2= G8+ G9=61,78 МПа. Полные потери Glos= Glos1+ Glos 2=(22.08+61.78)*106=83.86 МПа < 100 МПа – установленного минимального значения потерь. Принимаем Glos=100 Мпа. Усилие обжатия с учетом полных потерь – P2=As*( Gsp- Glos)=5.65*10-4*(442.5-100)*106=193.5 МПа. 2.2.3 Расчет прочности плиты сечением, наклонным к продольной оси. Q=34.22 кА. Влияние усилия обжатия: Ntut=P2=193.5 кН. φn=0,1*N/ Rb+b*h0=0.1*193.5*103/0.9*1.2*106*0.27*0.17=0.44<0.5. Проверяем, требуется ли поперечная арматура по расчету. Условие: Qmax =2.5Rbt+b h0=2.5*0.9*1.2*106*0.24*0.17=110.16 кН – удовлетворяет. При q=g+φ/2=(5.21+6.38/2)*103=8.4 кН/м и поскольку q1 =0.16* φbn(1+ φn)Rbt b=0.16*1.5*1.44*0.9*1.2*106*0.24=89.58 кН/м>q=8.4 кН/м, принимаем с=2,5h=2.5*0.17=0.43 m. Другое условие: Q= Qmax-qc=(34.22-8.4*0.43)*103=30.61 кН/м; Qb= φbn(1+ φbn) Rbt*b*h 02*c=1.5*1.44*0.9*1.2*106*0.24*0.172 /0.43=37.63 кН>Q=30.61 кН – удовлетворяет также. Следствие, поперечная арматура по расчету не требуется. Конструктивно на приопорных участках длиной 0,25l устанавливаем арматуру ø4 Вр -I с шагом S=h/2=0.2/2=0.1m; в средней части пролета поперечно арматуре не применяется. 2.2.4 Расчет по образованию трещин, нормальных к продольной оси. М=43.29 кН*м. Условие: М≤Мerc Вычисляем момент образования трещин по приближенному способу ядровых моментов: Мerc=Rbt,sec*Wpl+Mrp=1.8*106*7.38*103+17.31*103=30.59 кН*м, Где Мrp=P2*(eop+rtng)=0.86*193.5*10 3*(0.07+0.034)=17.31 кН*м – ядровой момент усилия обжатия.. Поскольку М=43,29 кН*м>Мerc=30,59 кН*м, трещины в растянутой зоне образуется. Проверяем, образуется ли начальные трещины в верхней зоне плиты при обжатии при --- коэффициента точности натяжения jsp=1.14. Расчетное условие: P1(eop-τrnj)≤Rbtp*W’pl=9.95 кН*м. Rbtp*Wpl=1.15*106*11.07*10-3=16.61 кН*м; Т.к. P1(eop-τinf)=9.95 кН*м< Rbtp *W’pl=16.61 кН*м., начальные трещины не образуются. Здесь - Rbtp=1,15 МПа – сопротивление бетона растяжению, соответствующее передаточной прочности бетона 15 МПа. 2.2.5 Расчет по раскрытию трещин, нормальных к продольной оси. Предельная ширина раскрытия трещин: непродолжительная аerc=0,4 мм, продолжительная аerc=0,3 мм. Изгибающие моменты от нормативных нагрузок: постоянной и длительной М=34,59 кН*м, полной М=43,29 кН*м. Приращение напряжений в растянутой арматуре от действия постоянной и длительной нагрузок: Gs=[M-P2(Z1-lsn) ]/Ws=[34.59*103-193.5*103(0.1515-0)]/0.086*10-3=61.33 МПа. Где Z1=h0-0.5hf’/2=0.17-0.5*0.037/2=0.1515 – плечо внутренней пары сил; lsn=0 так как усилие обжатия l приложено в ц.т. площади нижней напрягаемой арматуры, момент: Ws=As*Z1=5.65*10 -4*0.1515=0.086*10-3 – момент сопротивления сечения по растянутой арматуре. Приращение напряжений в арматуре от действия полной нагрузки: Gs=(43,29*103-193,5*103*0,1515)/0,086*10-3=162,5 Мпа. Вычисляем: - ширина раскрытия трещин от непродолжительного действия веса нагрузки. acrc1=0.02(3.5-100μ)gηφl(Gs /Es)3√d=0.02(3.5-100*0.0138)1*1*1(162.5*106 /190*104)* 3√0.012=0.13*10-3 m, где μ=Аs/b*h0=5.65*10-4/0.24*0.17=0.038, d=0.012 m – диаметр растянутой арматуры. - ширину раскрытия трещин от непродолжительного действия постоянной и длительной нагрузок: acrc1’=0.02(3.5-100*0.0138)*1*1*1(61.33*106/190*104)* 3√0.012=0.07*10-3 m. - ширину раскрытия трещин от постоянной и длительной нагрузок : acrc2=0.02(3.5-100*0.0138)*1*1*1,5(61.33*106 /190*104)* 3√0.012=0.105*10-3 m Непродолжительная ширина раскрытия трещин: acrc= acrc1- acrc’+ acrc2=(0.13-0.07+0.105)*103=0.165*10-3 m<0.4*10-3m Продолжительная ширина раскрытия трещин: acrc= acrc2=0.165*10-3 m<0.3*10-3m 2.2.6. Расчет прогиба плиты. Прогиб определяем от постоянной и длительной нагрузок; f=b0 /200=5.0/200≈0.03 m Вычисляем параметры необходимые для определения прогиба плиты с учетом трещин в растянутой зоне. Заменяющий момент равен изгибающему моменту от постоянной и длительной нагрузок, М=34,59 кН*м, суммарная продольная сила равна усилию предварительного обжатия. Ntot=P2=193.5 кН; эксцентриситет ls, tot=M/ Ntot=34.59*103/193.5*103=0.18 m; φl=0.8 – при длительной действии нагрузок. Вычисляем: φm= (Rbtp,ser* W pl)/(M-Mτp)=(1.8*106*11.07*10-3 )/(34.29*103-17.31*103)=1.17>1 – принимаем φm =1. Ψs=1.25-0.8=0.45<1. Вычисляем кривизну оси при изгибе: 1/Z=M/h0*Z1(Ψs/Es*As+ Ψb/v*Eb*Ab)-(Ntot* Ψs)/h0*Es*As= =34.59*103/0.17*0.1515*((0.45/190*109*5.65*10-4 )+0.9/0.15*29*109*0.068)-(193.5*103*0.45)/0.17*190*10 9*5.65*10-4=0.0052 m-1. Прогиб плиты равен : f=5/48*l20*1/2=5/48*5.92*0.0052=0.019m<0.03m. 2.2.7 Расчет плиты на усилия, возникающие в период изготовления, транспортирования и монтажа. За расчетное принимаем сечение, расположенное на расстоянии 0,8 м от торца панели. Плиту рассчитываем на нагрузку от собственной массы: ζс.в=(0,2-1,4-π0,072*8)*25000*1,1=4,31 кН/м. Момент от собственного веса: Мс.в= ζ с.в*l02/2=4.31*103*0.82/2=1.38 кН*м. Вычисляем : αм= (Ntot*(h0-a)+Mc.в)/Rb*b*h02=0.268 По таблице 3.1[1] находим : η=0,84 As=∑M/Rs*τ*h0=28.47*103/280*106*0.84*0.17=7.12*10-4 m2. Принимаем 5ФМ А-II с Аs=7.69*10-4 m2 для каркаса КП-1.

Расчет трехпролетного неразрезного ригеля.

3.1. Расчетная схема и нагрузки. Нагрузки на ригель собираем с грузовой полосы шириной, равной номинальной длине плиты перекрытия. Вычисляем расчетную нагрузку на 1 м длины ригеля. Постоянная: от перекрытия с учетом коэффициента надежности по назначению здания: jn=0.95; g1=3920*6*0.95=22.34 кН/м; - от веса ригеля : g2=0.2*0.5*25000*1.1*0.95=2.61 кН/м; Итого: g=g1+g2=(22.34+2.61)*103=24.95 кН/м. Временная нагрузка с учетом jn=0.95; φ=4800*6*0,95=27,36 кН/м, в точности длительная φl=3000*6*0.95=17.1 кН/м. Кратковременное φкр=1800*6*0,95=10,26 кН/м. Полная расчетная нагрузка – g+ φ=(24.95+27.36)*103=52.31 кН/м. 3.2 Вычисление изгибающих моментов в расчетных сечениях ригеля. Вычисляем коэффициент отношения погонных жесткостей ригеля колонны. Сечение ригеля принято 0,2*0,5 м; сечение колонны 0,25*0,25 м. R=Jbm*lcol/Jcol*lbm=0.2*0.52*4.2/0.25*0.253*5.2=5.2 Пролетные моменты ригеля: 1) в крайнем пролете – схемы загружения 1+2 – опорные моменты М12 = -51,9 кН*м; М21= -113,09 кН*м; нагрузка g+ φ =52.31 кН/м; поперечные силы Q 1=( g+φ)l/2-( М12- М21)/l=52.31*103 *5.2/2-(-51.9+113.09)*103/5.2=119 кН. Q2=142.55 кН. Максимальный пролетный момент М=Q12/2*( g+φ)+M 12=(119*103)2/2*52.31*103-51.9*103 =83.46 кН*м. 2) в среднем пролете – с х. загружения 1+3 – опорные моменты М23=М 32= -107,79 кН*м; максимальный пролетный момент М=( g+φ)*l2 /8=52.31*103*5.22/8-107.78*103=69.02 кН*м. Таблица 2. Опорные моменты ригеля при различных схемах загружения.

Схема загружения

Опорные моменты, кН*м

М12

М21

М23

М32

-0,032*24,95*5,22

= - 21,59

-0,0992*24,95*5,22

= - 66,93

- 0,092*24,95*5,22

= - 62,07

- 62,07

-0,041*27,36*5,22

= - 30,31

- 0,0628*27,36*5,22

= - 46,46

-0,0282*27,36*5,22

= - 20,86

- 20,86

0,009*27,36*5,22

= 6,66

-0,0365*27,36*5,22

= - 27

-0,0618*27,36*5,22

= - 45,72

- 45,72

-0,031*27,36*5,22

= - 22,93

-0,1158*27,36*5,22

= - 85,67

-0,1042*27,36*5,22

= - 77,09

-0,0455*27,36*5,22

= -33,66

Расчетные схемы для опорных моментов

1+2

-51,9

1+4

-152,6

1+4

-139,16

Расчетные схемы для пролетных моментов

1+2

-51,9

1+2

-113,09

1+3

-107,79

Страницы: 1, 2

МЕНЮ

Курсовая: Записка к расчетам

Курсовая: Записка к расчетам

ИНТЕРЕСНОЕ