Расчётно-конструктивный раздел
Расчет и конструирование монолитной рамы
Сбор нагрузок, действующих на раму
Таблица 5 − Сбор нагрузок, действующих на раму
| Наименование нагрузки | Нормат-я нагрузка,
 ,кН/м2
| Коэф-т надежн. по нагрузке, 
| Коэф-т надежн. по назначению,
| Расчетная нагрузка,  ,кН/м2
| |||
| 1) Сбор нагрузки от покрытия | |||||||
| Постоянные нагрузки | |||||||
− подвесной потолок
− ж/б плита покрытия  ,  ,  
| 0,042 3,212 | 1,05 1,1 | 1
1 | 0,044 3,533 | |||
| − ц/п стяжка − утеплитель ПСБ-С 35 − керамзитовый гравий − армированная ц/п стяжка − 2 слоя линокрома ТПП − 1 слой линокрома ТКП | 0,180
0,056
0,800
1,250
0,072 0,046 | 1,3
1,2
1,3
1,3
1,2 1,2 | 1
1
1
1
1 1 | 0,234
0,067
0,960
1,625 | |||
|
0,086 0,055 | |||||||
| ИТОГО | 5,658 | 6,604 | |||||
| Временные нагрузки | |||||||
Кратковременные:
− снеговая нагрузка
| 1,680 | 1,4 | 1 |
2,400 | |||
| 2) Сбор нагрузки от перекрытия над вторым этажом | |||||||
| Постоянные нагрузки | |||||||
− подвесной потолок
− ж/б плита покрытия
 ,  ,  , 
− ц/п стяжка  , 
| 0,042 3,212 0,180 | 1,05 1,1 1,3 | 1 1 1 | 0,044
3,533
0,234 | |||
| 3) Сбор нагрузки от перекрытия над вторым этажом | |||||||
| Постоянные нагрузки | |||||||
− шумоизоляция «Изолон»
 ,
− армированная ц/п стяжка  ,
− наливной пол  , 
− гипсокартонная перегородка 2шт. 
| 0,005 1,250 0,070 0,500 | 1,2 1,3 1,3 1,1 | 1
1
1
1 | 0,006 1,625 0,091 0,55 | |||
| ИТОГО | 5,259 |
| 6,058 | ||||
| Временные нагрузки | |||||||
| Длительные − равномерно распределенная нагрузка в зависимости от назначения помещения | 2,000 | 1,2 |
1 | 2,400 | |||
| 3) Сбор нагрузки от перекрытия над первым этажом | |||||||
| Постоянные нагрузки | |||||||
− ж/б плита покрытия  ,  ,  
− ц/п стяжка
 , 
− утеплитель пенопласт
 , 
− армированная ц/п стяж 
| 3,021 0,180 0,200 1,250 | 1,1 1,3 1,2 1,3 | 1
1
1
1 | 3,323 0,234 0,240 1,625 | |||
− наливной пол  , 
− гипсокартонная перегородка 2шт. 
| 0,070 0,500 | 1,3 1,1 | 1
1 | 0,091 0,55 | |||
| ИТОГО | 5,221 |
| 6,038 | ||||
| Временные нагрузки | |||||||
| - равномерно распределенная нагрузка в зависимости от назначения помещения | 2,000 | 1,3 |
1 | 2,600 | |||
| ИТОГО постоянных: | 16,138 |
| 18,700 | ||||
| ИТОГО временных, за исключением нагрузки от снега | 4,000 |
| 5,200 | ||||
, 
, 
, 
, 
Таблицы 6 – Сбор нагрузки от стены
| Сбор нагрузки от стены | Нормат-я нагрузка,
 ,кН/м
| Коэф-т надежн. по нагрузке, 
| Коэф-т надежн. по назначению,
| Расчетная нагрузка,  ,кН/м
|
| Постоянные нагрузки | ||||
−  кирпичная кладка 1800, 
− остекление  ,  , 
| 78,565 0,221 | 1,1 1,1 | 1 1 | 86,422 0,243 |
− утеплитель плиты минераловатные полужесткие  ,  
− система навесного фасада  ,
- уголок 50х75,  , 
- штукатурка  ,  
| 0,959 1,067 0,002 1,546 | 1,2 1,05 1,05 1,3 | 1 1 1 1 | 1,151 1,120 0,002 2,010 |
| ИТОГО | 82,360 | 90,948 | ||
4) Ригель
 ,  ,  , 
| 11,200 | 1,1 | 1 | 12,32 |
5) Колонна
 , ,  ,
| 10,25 | 1,1 | 1 | 11,275 |
Определяю нагрузку, действующую на раму, учитывая грузовую площадь.
Согласно п.4.1 [6] устанавливаются пониженные нормативные значения на равномерно распределенные нагрузки и снеговую нагрузку, поэтому полученные нормативные значения нагрузок домножаю на коэффициенты 0,35 [6, п.8.2.3] и 0,7 [6, п.10.11] соответственно.
|
|
|
1) Постоянная нагрузка от перекрытий, покрытия и стены
2) Временная нагрузка, за исключением нагрузки от снега
3) Временная нагрузка от снега
Статический расчет произвожу при помощи вычислительного комплекса Structure CAD.
Расчет ригеля рамы
Ригель – неразрезная трехпролетная конструкция с шарнирным опиранием концов на кирпичные стены здания.
Расчет ригеля рамы по I гр. предельных состояний
1) Расчет продольной арматуры.
- принимаю сечение ригеля: 
;
- бетон класса В30 с характеристиками: 
[7, т.2.2]; 
[7, т.2.4],
- задаюсь стержневой арматурой периодического профиля А500, с характеристиками: 
[7, т.2.6.];
- максимальный изгибающий момент М=1108,8кН×м
Крайний пролет, нижняя арматура.
Рабочая высота сечения: 
Определяю вспомогательный коэффициент
(2.1)
где: γb1− коэффициенты условий работы бетона
b – ширина ригеля;
h0 – рабочая высота сечения
В зависимости от α находим 
.
Должно выполняться условие 
,
где - относительная высота сжатой зоны бетона;
- граничная относительная высота сжатой зоны бетона;
Вывод: высота сечения достаточна для восприятия расчетного момента, постановка арматуры в сжатой зоне по расчету не требуется. Определяю требуемое количество арматуры в растянутой зоне:
|
|
|
(2.2)
где 
− требуемая площадь продольной рабочей арматуры,мм2;
− коэффициент, учитывающий влияние прогиба;
Принимаю: по расчёту и по конструктивным особенностям 
Определяю процент армирования:
(2.3)
Опора Б и В, верхняя арматура.
Определяю вспомогательный коэффициент согласно формуле (2.1)
Вывод: высота сечения достаточна для восприятия расчетного момента, постановка арматуры в сжатой зоне по расчету не требуется.
Определяю требуемое количество арматуры в растянутой зоне по формуле (2.2)
Принимаю: 
Определяю процент армирования по формуле (3):
Средний пролет, нижняя арматура.
Определяю вспомогательный коэффициент согласно формуле (2.1)
Вывод: высота сечения достаточна для восприятия расчетного момента, постановка арматуры в сжатой зоне по расчету не требуется.
Определяю требуемое количество арматуры в растянутой зоне по формуле (2.2.)
Принимаю: 
Определяю процент армирования по формуле (2.3):
2) Расчет поперечной арматуры
Расчет изгибаемых железобетонных элементов по бетонной полосе между наклонными сечениями производят из условия:
(2.4)
где Q − поперечная сила в нормальном сечении элемента;
φb1 – коэффициент, принимаемый равным 0,3;
[7, т.2.2]; 
; 
.
Вывод: прочность бетонной полосы между наклонными сечениями обеспечена.
Расчет изгибаемых элементов по наклонному сечению произвожу из условия:
, (2,5)
где Q − поперечная сила в нормальном сечении от внешней нагрузки (рисунок 8);
Qb 1 − поперечная сила, воспринимаемая бетоном в наклонном сечении;
Qsw − поперечная сила, воспринимаемая хомутами в наклонном сечении
(2.6)
Вывод: поперечную арматуру необходимо рассчитать.
(2.7)
Нагрузка, действующая на ригель:
Поперечная сила, воспринимаемая бетоном:
(2.8)
Определяю требуемую интенсивность поперечного армирования:
(2.10)
Определяю предельно допустимую интенсивность поперечного армирования:
(2.11)
Назначаю шаг хомутов S:
S 1 – шаг хомутов в приопорной зоне:
; 
S 2 – шаг хомутов в полете:
; 
Максимально допустимый шаг хомутов:
(2.12)
Назначаю шаг хомутов на опоре 
, шаг хомутов в пролете 
.
Определяю требуемую площадь поперечной арматуры класса А240: 
(2.13)
Диаметр поперечной арматуры согласовываю с диаметром продольной:
, принимаю хомуты 
шагом 300мм у опор.
Интенсивность поперечной арматуры на опоре:
(2.14)
Вывод: условие выполняется, следовательно, поперечной арматуры поставлено достаточно.
Выполняю проверку прочности наклонного сечения по поперечной силе:
(2.15)
(2.16)
где с – длина проекции наиболее опасного наклонного сечения
Так как
, то
Вывод: условие 
не выполняется, следовательно в расчет принимаю 
(2.17)
где с0 – длина проекции опасной наклонной трещины, принимаемая 
(2.18)
где Q – поперечная сила в конце опасного наклонного сечения;
Qmax – опорная реакция.
Вывод: прочность наклонного сечения с длиной 1,3м обеспечивается.
Расчет ригеля рамы по II гр. предельных состояний
Вычисляю приведенную площадь сечения в крайнем пролете:
(2.19)
где 
− площадь нижней продольной арматуры,см2;
− площадь верхней продольно арматуры;
− Площадь конструктивной продольной арматуры в середине поперечного сечения ригеля, см2;
α− коэффициент приведения;
;
Определяю площадь бетона: 
Вычисляю статический момент приведенной площади:
(2.20)
Статический момент площади бетона:
Вычисляю центр тяжести приведенного сечения:
(2.21)
Вычисляю момент инерции приведенного сечения:
(2.22)
где 
− момент инерции бетона,мм4
Определяю приведенный момент сопротивления сечения:
(2.23)
Упругопластичный момент сопротивления сечения:
(2.24)
где 
− коэффициент прямоугольного сечения [7, т. 4.1].
Определяю момент трещинообразования:
(2.25)
где 
− сопротивление растяжению бетона В30 [7, т.2.1];
Вывод: в растянутой зоне образуются трещины.
Статический расчет рамы произведен при помощи вычислительного комплекса Structure CAD. Результаты расчетов от комбинации загружений приведены на рисунке 12а,12б,12в.
Расчет ширины раскрытия трещин
Расчет по раскрытию трещин производят из условия:
(2.26)
где acrc − ширина раскрытия трещин от действия внешней нагрузки;
Значения acrc , ult принимают равными из условия обеспечения сохранности арматуры: 0,3 мм – при продолжительном раскрытии трещин; 0,4 мм – при непродолжительном раскрытии трещин;
Ширину раскрытия трещин aсrс определяют исходя из взаимных смещений растянутой арматуры и бетона по обе стороны трещины на уровне оси арматуры и принимают (4.10[сп]):
(2.27)
(2.28)
(2.29)
(2.30)
1) Крайний пролет.
– базовое расстояние между трещинами;
(2.31)
(2.32)
k=0,9 – поправочный коэффициент для прямоугольных сечений.
(2.33)
Но 
должно быть меньше 400мм и 40·ds и больше 100мм и 10·ds, принимаю 
.
Определяю напряжение (4.13[сп]):
(2.34)
(2.35)
.
Вывод: необходимо увеличить арматуру в растянутой зоне.
Принимаю 
Вычисляю приведенную площадь сечения в крайнем пролете по формуле (2.19):
Вычисляю статический момент приведенной площади по формуле (2.20):
Вычисляю центр тяжести приведенного сечения по формуле (2.21):
Вычисляю момент инерции приведенного сечения по формуле (2.22):
Определяю приведенный момент сопротивления сечения по формуле (2.23):
Упругопластичный момент сопротивления сечения по формуле (2.24):
Определяю момент трещинообразования по формуле (2.25):
Вывод: в растянутой зоне образуются трещины.
Рассчитываю ширину раскрытия трещин по формулам (2.27), (2.30), (2.31), (2.32), (2.33), (2.34), (2.35):
,
Принимаю 
Вывод: необходимо увеличить арматуру в растянутой зоне.
Принимаю 
Вычисляю приведенную площадь сечения в крайнем пролете по формуле (2.19):
Вычисляю статический момент приведенной площади по формуле
Вычисляю центр тяжести приведенного сечения по формуле (2.21):
Вычисляю момент инерции приведенного сечения по формуле (2.22):
Определяю приведенный момент сопротивления сечения по формуле (2.23):
Упругопластичный момент сопротивления сечения по формуле (2.24):
Определяю момент трещинообразования по формуле (2.25):
Вывод: в растянутой зоне образуются трещины.
Рассчитываю ширину раскрытия трещин по формулам (2.27), (2.30), (2.31), (2.32), (2.33), (2.34), (2.35):
,
Принимаю 
Вывод: Сохранность арматуры при продолжительном раскрытии трещин в крайнем пролете обеспечина.
2) Средний пролет.
Вычисляю приведенную площадь сечения в крайнем пролетепо формуле (2.19):
Площадь нижней продольной арматуры: 
;
Площадь верхней продольно арматуры: 
Площадь конструктивной продольной арматуры в середине поперечного сечения ригеля: 
Определяю коэффициент: 
;
Определяю площадь бетона: 
Вычисляю статический момент приведенной площади по формуле (2.20):
Статический момент площади бетона:
Вычисляю центр тяжести приведенного сечения по формуле (2.21):
Вычисляю момент инерции приведенного сечения по формуле (2.22):
Момент инерции бетона:
Определяю приведенный момент сопротивления сечения по формуле (2.23):
Упругопластичный момент сопротивления сечения по формуле (2.24):
где 
− коэффициент прямоугольного сечения [пос, т. 4.1].
Определяю момент трещинообразования по формуле (2.25):
Вывод: в растянутой зоне образуются трещины.
Рассчитываю ширину раскрытия трещин по формулам (2.27), (2.30), (2.31), (2.32), (2.33), (2.34), (2.35):
,
Принимаю 
Вывод: необходимо увеличить арматуру в растянутой зоне.
Принимаю 
Вычисляю приведенную площадь сечения в крайнем пролете по формуле (2.19):
Вычисляю статический момент приведенной площади по формуле (2.20):
Вычисляю центр тяжести приведенного сечения по формуле (2.21):
Вычисляю момент инерции приведенного сечения по формуле (2.19):
Определяю приведенный момент сопротивления сечения по формуле (2.23):
Упругопластичный момент сопротивления сечения по формуле (2.24):
Определяю момент трещинообразования по формуле (2.25):
Вывод: в растянутой зоне образуются трещины.
Рассчитываю ширину раскрытия трещин по формулам (2.27), (2.30), (2.31), (2.32), (2.33), (2.34), (2.35):
,
Принимаю
Вывод: Сохранность арматуры при продолжительном раскрытии трещин в среднем пролете обеспечина.
Расчет прогиба
Расчет железобетонных элементов по прогибам производят из условия:
(2.36)
где 
− прогиб железобетонного элемента от действия внешней нагрузки;
−значение предельно допустимого прогиба железобетонного. элемента.
Расчет ригеля в крайнем пролете
(2.37)
где S- коэффициент, принимаемый по (4.3[сп]):
Определяю кривизну 
в середине пролета от длительного действия нагрузок, т.е. при М=M н=894,8 кН·м. Расчитываю для 40% ≤W≤75%:
εbl,red = 0,0028 относительные деформации бетона при длительном действии нагрузки.
Приведенный модуль деформации при продолжительном действии нагрузки:
Коэффициент приведения арматуры к бетону:
для растянутой арматуры:
для сжатой арматуры:
Нахожу высоту сжатой зоны x :
(2.38)
(2.39)
Расчет ригеля в среднем пролете
(2.40)
Определяю кривизну 
на левой и правой опорах от длительного действия нагрузок, т.е. при М =M н=621,8 кН·м. Расчитываю для 40% ≤W≤75%:
ε bl , red = 0,0028 относительные деформации бетона при длительном действии нагрузки.
Коэффициент приведения арматуры к бетону:
для растянутой арматуры:
для сжатой арматуры:
Нахожу высоту сжатой зоны x по формуле (2.38)
Согласно формуле (2.39)
Определяю кривизну в середине, пролета от длительного действия нагрузок, т.е. при М = M н = 157,5 кН·м. Расчитываю для 40% ≤W≤75%:
ε bl , red = 0,0028 относительные деформации бетона при длительном действии нагрузки.
Коэффициент приведения арматуры к бетону:
для растянутой арматуры:
для сжатой арматуры:
Нахожу высоту сжатой зоны х по формуле (2.38)
Согласно формуле (2.39)
Согласно формуле (2.40):
Вывод: жесткость обеспечена.
Армирование ригеля − смотреть лист 5.
Расчет стойки рамы
- принимаю сечение стойки: 
;
- бетон класса В30 с характеристиками: 
[7, т.2.2]; 
[7, т.2.4];
- задаюсь стержневой арматурой периодического профиля А500, с характеристиками: 
[7, т.2.6.];
- продольная сила 
- изгибающий момент в опорном сечении 
Расчетная длина стойки [7, п. 3.55]:
Радиус инерции стойки:
Гибкость:
Вывод: расчет произвожу без учета влияния прогиба [7, п.3.7], 
Определяю требуемую площадь сечения арматуры. Для этого вычисляю значения [7, п. 3,56]:
Относительная величина продольной силы:
Поскольку 
сжатая арматура по расчету не требуется.
Поскольку 
требуемое количество арматуры определяю по следующей формуле:
(2.41)
Принимаю 
с S=230мм.
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 157; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!