Проект здания

Оглавление.

1. Расчет и конструирование многопустотной плиты
1.1 Расчет многопустотной плиты по предельным состояниям первой
группы.
Конструктивное решение
Статический расчет плиты
Подбор сечения панели
Характеристики прочности арматуры
Расчет прочности панели по сечению, нормальному к продольной оси
Вычисляем площадь сечения растянутой арматуры
Вычисляем проекцию расчетного наклонного сечения на продольную ось с
Расчет прочности наклонного сечения на действие изгибающего момента
1.2. Расчет панели по предельным состояниям второй группы.
Определяем геометрические характеристики приведенного сечения
Площадь приведенного сечения
2. Расчет монолитных колонн
Сбор нагрузок
Подбор сечения арматуры
Расчет сечения колонны на действие поперечных сил

 

1.Расчет и конструирование многопустотной плиты

1.1.Расчет и конструирование многопустотной плиты по предельным состояниям первой группы

Конструктивное  решение

Проектом здания предусмотрен монтаж плит перекрытия. По данному заданию производиться расчет и конструирование железобетонной многопустотной плиты перекрытия пролетом 6,0 м и шириной 1,2 м. Она опирается на продольные стены здания короткими сторонами и рассчитывается как балка двутаврового профиля, свободно лежащая на двух опорах.

Марка панели ПК-60.12 (серия 1.141-1, в.58), бетон марки В15, предварительно напрягаемая арматура класса А_т-V, способ предварительного напряжения – электротермический, расход бетона 1,18 м³ расход стали 44,96 кг, масса панели 2,95 т, номинальная длина 5,98 м, ширина 1,19 м, высота 0,22 м.

 

Статический расчет плиты

Определение нагрузок:

Расчетные нагрузки на 1 м2 плиты определяют в табличной форме .Нагрузки на сборное междуэтажное перекрытие занесено в таблице 1

Таблица 1

 

Определение расчетного пролета панели:

Расчетный пролет панели   принимаем равным расстоянию между осями ее опор.  l₀=5980-240=5720

Определение усилий:

На 1 м длины панели шириной 1,2 м действуют следующие нагрузки, Н/м:

• — кратковременная нормативная
• — кратковременная расчетная
• — постоянная и длительная нормативная
• — постоянная и длительная расчетная
• — итого нормативная
• — итого расчетная

Расчетный изгибающий момент от полной нагрузки

37944 Н×м

где расчетный пролет плиты

 

Расчетный изгибающий момент от полной нормативной нагрузки (для расчета  прогибов и трещиностойкости) при

31664 Н×м

 

Расчетный изгибающий момент от нормативной постоянной и длительной временной нагрузок

25792 Н×м

Расчетный изгибающий момент от нормативной кратковременной нагрузки

5872 Н×м

 

Максимальная поперечная сила на опоре от расчетной нагрузки

25900 Н

 

Максимальная поперечная сила на опоре от нормативной нагрузки

21614 Н

17606 Н

 

Подбор сечения панели:

Для изготовления панели приняты: бетон класса В15,

; продольную арматуру из стали класса А_т-V,  ; поперечную арматуру – из стали класса Вр-I диаметром Æ5мм;  ; армирование – сварными сетками и каркасами; сварные сетки – из стали класса Вр-I диаметром Æ4мм;

 

Проектируем панель шестипустотной. В расчете поперечное сечение пустотной панели приводим к эквивалентному сечению. Заменяем площадь круглых пустот прямоугольниками той же площади и того же момента инерции.

Вычисляем :

приведенная толщина ребер  (расчетная ширина сжатой полки.

 

Характеристики прочности арматуры:

Предварительное напряжение  арматуры ,принимается не более

где нормативное сопротивление арматуры,;

допускаемое отклонение значения предварительного напряжения

.

Согласно «Руководству по технологии изготовления предварительно напряженных железобетонных конструкций», значение  принимается для термически упрочненных сталей не более 550 МПа. Принимаем . Проверяем выполнение условий:

 

Вычисляем предельное отклонение предварительного напряжения при числе напрягаемых стержней

принимаем

 

Коэффициент точности натяжения

.

При проверке по образованию трещин в верхней зоне панели при обжатии принимаем .

Предварительное напряжение с учетом точности натяжения .

 

Расчет прочности панели по сечению, нормальному к продольной оси:

Расчетное сечение – тавровое с полкой в сжатой зоне.

Вычисляем:

где  защитный слой бетона.

Находим x=0,12 h=0,94.  Высота сжатой зоны

 

 

 

— нейтральная ось проходит в пределах сжатой полки.

напряжение в арматуре ;

(при электротермическом способе натяжения)

расчетное сопротивление арматуры  должно быть умножено на коэффициент .

где — для арматуры класса А_т-V

Вычисляем площадь сечения растянутой арматуры:

Конструктивно принимаем 4 Æ 12 А_т-V

Расчет прочности панели по наклонному сечению:

Проверяем условие прочности по наклонной полосе между наклонными трещинами, полагая (при отсутствии расчетной поперечной арматуры)

где ;

условие соблюдается, размеры поперечного сечения панели достаточны.

Вычисляем проекцию расчетного наклонного сечения на продольную ось . Влияние свесов сжатых полок (при 7 ребрах):

Влияние продольного усилия обжатия

 

Вычисляем  , принимаем 1,5:

В расчетном наклонном сечении  тогда  , принимаем  В этом случае , следовательно, по расчету поперечная арматура не требуется.

В ребрах устанавливаем конструктивно каркасы из арматура Æ 5 класса Вр-I. По конструктивным требованиям при h £ 450 мм на приопорном участке  шаг стержней и

принимаем .

В средней половине панели поперечные стержни можно не ставить, ограничиваясь их постановкой только на приопорных участках. Чтобы обеспечить прочность полок панели на местные нагрузки, в пределах пустот в верхней и нижней зонах сечения предусмотрены сетки С – 1 и С – 2 из арматуры класса Вр — I Æ 4 мм.

Расчет прочности наклонного сечения на действие изгибающего момента.

Расчет производиться исходя из условия:

где момент от внешней нагрузки, расположенной по одну сторону от рассматриваемого наклонного сечения , относительно оси, перпендикулярной плоскости действия момента и проходящей через точку приложения равнодействующей усилий в сжатой зоне;

суммы моментов относительно той же оси соответственно от усилий в хомутах и продольной арматуре;

расстояния от плоскостей расположения соответственно хомутов и продольной арматуры.

Величинапри хомутах постоянной интенсивности определяется по формуле

где  — усилие в хомутах на единицу длины элемента в пределах наклонного сечения

— длина проекции наклонного сечения на продольную ось элемента

Величина принимается равной, где  величина сжатой зоны бетона. Коэффициент , где величина пощадки опирания панели на несущую стену ; длина зоны передачи напряжений для напрягаемой

 

арматуры

, где ,коэффициенты, определяемые по СНиП, величина, принятая равной большему из значений  и  с учетом первых потерь ()

Величина

Прочность наклонного сечения на действие изгибающего момента обеспечена.

 

1.2. Расчет панели по предельным  состояниям второй группы.

Определяем геометрические характеристики приведенного сечения:

Площадь приведенного сечения:

здесь — площадь сечения напрягаемой арматуры, — ненапрягаемой арматуры:   где 0,71 см² – площадь сечения продольной арматуры сеток и 0,79 см² – площадь сечения 4 Æ 5 Вр — I каркасов К – 1; для сеток

 

Момент инерции приведенного сечения относительно центра тяжести:

где

Момент сопротивления для растянутой грани сечения:

то же, по сжатой грани сечения:

Расстояние от ядровой точки, наиболее удаленной от растянутой зоны (верхней) до центра тяжести приведенного сечения:

где

то же, наименее удаленной от растянутой зоны (нижней)

 

Расчет монолитных колонн

Сбор нагрузок

 

Постоянные нагрузки:

Нагрузки на стойки рамы от кровли:

На колонны:

Р_н= 0,55*4*4,5=10кН

Р_р=10*1,1=11кН

Нагрузки на ригели рамы от плит перекрытия:

На ригели верхних этажей:

Q_н= 8,32*4,5=37,44кН

Q_р=9,52*4,5=42,84кН

Временные нагрузки:

Нагрузки на стойки рамы от кровли:

На колонны:

Р_н= 1*6*4,5=22,9кН

Р_р=22,9*1,1=25,2кН

• Общие нагрузки

Нагрузки на стойки рамы от кровли:

На колонны:

Р_н= 15,3+10=25,3кН

Р_р=16,8+11=27,8кН

 

Подбор сечения арматуры

 

Для расчета принимаем два сечения с максимальной продольной силой и с максимальным изгибающим моментом.

Сечение элемента размерами b = 400 мм, h = 400 мм; a = a’ = 40 мм; бетон тя­желый класса В25 (E_b = 2,7 · 10⁴ МПа); арматура симметричная класса A-III (R_s = R_sc = 365 МПа; E_s = 2 · 10⁵ МПа); продольные силы и изгибающие моменты: от нагрузок N = 156,8 кН, M = 55,76 кН·м; расчетная длина l₀ = 3,6 м.

h₀ =400 – 40 = 360 мм.

 

Определим относительный эксцентриситет:

l₀/h = 360/40 = 9 < 10

значит сечение работает с большим эксцентриситетом

Определим момент силы N относительно оси растянутой арматуры по формуле:

 

кН·м;

 

Определим площадь сечения сжатой арматуры по формуле:

сжатую арматуру ставим из конструктивных соображений при минимальном проценте армирования .

Принимаем 2 Ø 20 с А_s=6,28см².

Площадь растянутой арматуры определим по формуле:

Принимаем 2 Ø 32 с А_s=24,63см².

Сечение элемента размерами b = 400 мм, h = 400 мм; a = a’ = 40 мм; бетон тя­желый класса В25 (E_b = 2,7 · 10⁴ МПа); арматура симметричная класса A-III (R_s = R_sc = 365 МПа; E_s = 2 · 10⁵ МПа); продольные силы и изгибающие моменты: от нагрузок N = 1023,84 кН, M = 0,64 кН·м; расчетная длина l₀ = 0,5 м.

h₀ =400 – 40 = 360 мм.

Определим относительный эксцентриситет:

l₀/h = 50/40 = 1,25 < 10

значит сечение работает с большим эксцентриситетом

Определим момент силы N относительно оси растянутой арматуры по формуле:

 

кН·м;

Определим площадь сечения сжатой арматуры по формуле:

сжатую арматуру ставим из конструктивных соображений при минимальном проценте армирования . Принимаем 2 Ø 20 с А_s=6,28см².

Площадь растянутой арматуры определим по формуле:

Принимаем 2 Ø 22 с А_s=7,6см².

Принимаем все стержни Ø 22.

 

Расчет сечения колонны на действие поперечных сил

Проверка прочности наклонного сечения на действие поперечной силы по наклонной трещине производится из условия

 

 

где Q=28,42кН — поперечная сила от внешней нагрузки;

Q_b — поперечное усилие, воспринимаемое бе­тоном и равное:

 

 

 

где j_b2=2 — коэффициент, учитывающий вид бетона и определяемый по табл. 21/1/;

Диаметр поперечных стержней принимают из условия свариваемости с продольными стержнями ø 22мм и принимаем ø4мм класса В-I, R_sw=290МПа (табл.23/1/) . число каркасов – два, А_sw=2*0,126=0,252см².

Шаг поперечных стержней по конструктивным  условиям s=h/2=30/2=15см, но не более 15см. в средине пролета s=(3/4)h=(3/4)40=30см, принимаем s=30см.

 

Вычисляем

 

условие q_sw=48,72кН>Q_bmin/2=89,8/2=44,9кН  удовлетворяется.

Требование

условие удовлетворяется.

 

принимаем с=157см.

 

тогда .

 

Условие прочности Q_b+Q_sw=76,5+76,31=152,87кН>Q=28,42кН – обеспечено.