Контрольная работа: Проектирование многоэтажного здания
Название: Проектирование многоэтажного здания Раздел: Рефераты по строительству Тип: контрольная работа | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1. Расчет многопустотной плиты перекрытия. Составим расчетную схему плиты перекрытия: ℓ= 4000мм ℓ – расстояние между осями колонн ℓк = 4000-2Ч15=3970мм ℓК – конструктивная длина элемента ℓр = 3970-120=3850мм ℓр– расчетная размер элемента 1.1 Сбор нагрузок на панель перекрытия.
1.2 Определение нагрузок и усилий. 1.2.1 Определение нагрузок, действующих на 1 погонный метр. Полная нормативная нагрузка: qн =17.25´ 1.6=27.6 кН/м2 Расчетная нагрузка: Q=21.709´1.6=34.734 кН/м2 1.2.2. Определение усилий. М=q´ℓ2 P ´γn 34.734Ч3.852 Ч0.95 8 = 8 = 61137 Н/м коэффициент запаса прочности γn =0.95 Мн = qЧℓ2 P Чγn 27.6Ч3.852 Ч0.95 8 = 8 = 48580 Н/м Qн = qЧℓP Чγn = 27.6Ч3.85Ч0.95 2 2 = 50473 Н/м Q= qЧℓP Чγn = 34.734Ч3.85Ч0.95 = 63519 Н/м 2 2 1.3 Определим размеры поперечного сечения панелей перекрытий: панели рассчитываем как балку прямоугольного сечения с заданными размерами b´h=1600´220, проектируем панель восьми пустотную при расчете поперечного сечения пустотной плиты приводим к эквивалентному двутавру, для этого заменяем площадь круглых пустот прямоугольниками той же площади и моментом инерции точек h1 =0.9d =14.3мм hn = hn ' =h-h1 /2=22-14.3/2=3.85мм(высота полки) bn ¢ =1600-2´15=1570 b = bn ¢ -n´h1 = 1570-7´14.3=149.6мм h0 = h ─ а = 22 - 3 = 19см Бетон В30: коэффициент по классу бетона Rв=17.0мПа (значение взято из СНиПа); М[RвYn Вn hn (h0 20.5hn )=17.030.95315733.85 (1920.533.8) = 16692 М = 61137 61137< 166927 1 .4 Расчет плиты по нормальному сечению к продольной оси элемента: Для определения нижней границы сжимаемой толщи бетона. Находим коэффициент: aм = м = 61137 = 0.11 Rв´в¢n ´h0 2 ´gВ 17.0´157´192 ´0.9 Х – высота сжатой зоны бетона Х = ξ Ч h0 ξ– коэффициент берется по таблице ξS = 0.945 ξ = 0.104 Х = 0.104Ч 19 = 2.66 Х = 2.66 < 3.85 Так как нижняя граница в сжимаемой толще бетона проходит в полке, то двутавр рассматриваем как прямоугольную. Определяем площадь рабочей продольной арматуры по формуле RS = 360 мПа (значение коэффициента взято из СНиПа для стали класса А-III ) АS = М = 61137 = 9.45 см2 RS ´ξS Ч h0 360 Ч 0.945 Ч 19 Возьмем 4 стержня арматуры диаметром 18мм, класса А-III 1.5 Расчет плиты по наклонному сечению продольной оси элемента Проверяем прочность по наклонной сжатой зоны бетона, по условию : Q £ 0.3 ´gw e ´gbe ´gb ´ b ´ h0 , где gw e =1- для тяжелого бетона; b =0.01- для тяжелых бетонов. gbe =1-b´gb ´ Rb = 1– 0.01Ч 0.9 Ч 17.0 = 1.51 45849 ≤ 0.3Ч1Ч 1.51Ч0.9Ч21.2Ч1900Ч17.0 = 118518 50473 ≤ 118518— условие прочности выполняется, прочность бетона обеспечена. По она по расчету не требуется. ℓ1 =h/2 - шаг поперечной арматуры ℓ1 = 220/2 = 110 мм принимаем ℓ1 =100мм ℓ2 =1/4´ℓ , в остальных принимаем шаг 500мм. Этот шаг устанавливается на механизм поперечной действующей силы на опорах. перечную арматуру усматриваем из конструктивных соображений, так как =1/4 - эту арматуру принимаем класса АI (гладкую) с диаметром d=6мм. Прочность элемента по наклонному сечению на действие поперечной силы обеспечиваем условием: Q£QВ +QSW Q- поперечная сила воспринимаемая бетоном сжатой силой; QSW - сумма осевых усилий в поперечных стержнях, пересекаемых наклонным сечением; Q- поперечная сила в вершине наклонного сечения от действия опорной реакции и нагрузки; QB =МB /с gb 2 =2; g1 =0.4 Rbt - расчет напряжения на растяжение Rbt =1.2 мПа для бетона класса В30: МB =gb2 ´(1+gf ) ´ Rbt ´ b ´ h2 0 = 2 Ч (1+0.4)Ч1.2Ч21.2Ч192 =25714 С=√МВ = √ 25714 = 2.7 q 34.73 QB = 25714/2.7 = 95237 RSW = 360 мПа (по СНиПу) расчетное сопротивление на растяжение QSW = qSW Ч C0 qSW = RSW ЧASW S RSW — расчетное сопротивление стали на растяжение АSW — площадь хомутов в одной плоскости S — шаг поперечных стержней qSW = 360 Ч 0.85 Ч(100) = 30600 Н/м 0.1 С0 =√ MB = √ 61137 = 1.41 м qSW 30600 QSW = qSW ЧC0 = 30600 Ч 1.41 = 43146 кН — условие прочности элемента по наклонному сечению выполняется. Q ≤ QB +QSW 63519 ≤ 95237 + 43146 63519 ≤ 138383 — условие прочности выполняется, сечение подобрано правильно 1.6 Расчет панели перекрытия по прогибам Прогиб в элементе должен удовлетворять условию: ѓmax =[ѓ] ѓ – предельно допустимый прогиб ѓ = 2 (для 4 метров ) 1 кривизна панели в середине пролета γС 1 = 1 МДЛ – R2ДЛ Ч h2 Ч b Ч1.8 γС Еа Ч АС Ч h2 0 Ч R1ДЛ Еа— модуль упругости стали (Еа =2.1Ч105 мПа) АS =9.45см2 МДЛ = q Ч ℓ2 Ч γn = 6.11 Ч 3.852 Ч0.95 = 10754Нм 8 8 Коэффициент по СНиПу = 1.7 по сетке 150Ч150 Для определения RДЛ найдем коэффициент армирования: γ = (b΄n –b)hn = ( 157–14.69)Ч 3.8 = 1.96 bЧh0 14.69 Ч 19 Еb — модуль тяжести бетона, равный 30000 μЧα = AS ЧEа = 9.45Ч 2.1 Ч 105 = 2.37 bЧh0 ЧEb 14.69Ч19Ч30000 R1 ДЛ =0.34; R2 ДЛ =0.28 1 1 10754–0.28Ч222 Ч14.69Ч1.8 = 2.9 Ч 10–5 см–1 γС = 2.1Ч105 Ч9.45Ч192 Ч 0.34 ѓmax = 5 Ч ℓ2 P = 5 Ч 3.85 Ч 2.9 Ч 10–5 = 1.16см 48 γC 48 ѓmax ≤ 3 – условие прочности выполняется 2.Расчет монолитной центрально нагруженной. 2.1.Сбор нагрузок на колонны. Колонны предназначены для поддержания железобетонного перекрытия. Будучи жестко связанными с главными балками, они фактически представляют собой стойки рамной конструкции. Поэтому в них в общем случае возникают сжимающие усилия, изгибающие моменты и поперечные силы. Грузовая площадь ℓ01 = 0.7 Ч H=0.7Ч (3.5+0.6)=2.87 м, расчетная длина первого этажа где Н– высота этажа; 0.7 – понижающий коэффициент; Задаем сечение (колонну) равную hЧ b=35 Ч 35 hK Ч bK =35 Ч 35см=0.35 Ч 0.35м ℓ = 4м; b = 6м; АГР = 4Ч6 =24м2 hР = b Ч 0.1 = 4Ч0.1=0.4м — высота ригеля; bР = 0.4Ч hР =0.4Ч0.4 = 0.16м — ширина ригеля; mP = hP Ч bРЧ р = 0.4Ч0.16Ч2500= 160 кг — масса на один погонный метр; М = 160/6= 60кг — на один квадратный метр;
Расчет нагрузки колонны Подсчет расчетной нагрузки на колонну. 2.2 Расчет колонны первого этажа N=3504кН; ℓ 01 =2.87 Определим гибкость колонны. λ= ℓ0 = 2.87 =8.2см hK 35 8.2>4 значит, при расчете необходимо учитывать случайный эксцентриситет ℓСЛ = hК = 35 =1.16см 30 30 ℓ/600 = 287/600 = 0.48 ℓСЛ
≥ℓ/600 Принимаем наибольшее, если=1.16см. Рассчитанная длинна колонны ℓ0 =3.22см, это меньше чем 20ЧhK , следовательно, расчет продольной арматуры в колонне вычисляем по формуле: АS = N – AB Ч Rb Чγb φ Ч RS RS φ=φB +2Ч(φE +φB )Чα φE и φВ – берем из таблицы φℓ =0.91 φB =0.915 α= μЧ RS = 0.01Ч 360 = 0.24 RB ЧγB 17.0Ч0.9 NДЛ /N=2743/3504=0.78 ℓ0 /h=2.87/35=8.2 φ= 0.915 + (0.91– 0.915) Ч 0.24 = 0.22 Проверяем коэффициент способности NСЕЧ = φ(Rb AB ЧγB +AS RS )= 0.22(17.0Ч0.01Ч0.9+41.24Ч360)= 4997 Проверяем процентное расхождение оно должно быть не больше 10%N = 4997000 – 3504000 Ч 100% = 4.2 % 3504000 4.2 %<5 % — условие выполняется AS = 3504000 17.0Ч0.9 0.9Ч360Ч100 35Ч35Ч 360 = 41.24см2 Возьмем пять стержней диаметром 32 мм, AS = 42.02см М = АS = 42.02 Ч 100% = 3.40% AБЕТ 1225 2.3 Расчет колонны второго этажа. N= 2850 кН; ℓ01 = 2.87 м Определим гибкость колонны: λ= ℓ0 = 287 = 8.2см 9.2>4 – значит при расчете необходимо hK 35 учитывать случайный эксцентриситет ℓСЛ = hK /30=35/30=1.16см ℓСЛ ≥ ℓ = 287 = 0.47 600 600 ℓ — высота колонны Принимаем наибольшее, значение если =1.16см Рассчитанная длина колонны ℓ0 =287см, это меньше чем 20ЧhК , следовательно расчет продольной арматуры в колонне вычисляем по формуле: AS = N Rb Ч γВ φЧRS AB Ч RS φ= φВ +2 Ч (φЕ – φB )Чα α= МЧRS = 0.01Ч 360 = 0.23 RB ЧγB 17.0Ч0.9 φE и φВ – берем из таблицы NДЛ /N = 2235/2850 = 0.82 ℓ0 /h = 287/35=8.2 φE = 0.91 φB = 0.915 φ= 0.915 + (0.91– 0.915) Ч 0.22 = 0.20 АS = 285000 35Ч35 Ч 17.0Ч0.9 = 43.26 см2 0.9Ч360Ч100 360 Возьмем семь стержней диаметром 28мм, АS = 43.20см М = АS = 43.20 Ч 100%= 3.3% AБЕТ 1225 Проверка экономии: NC ЕЧ = φЧ (RВ ЧγΒ ЧAБЕТ +AS ЧRS ) = 0.87Ч(17.0Ч0.9Ч1225Ч100+43.20Ч360Ч100)=2983621 кН Проверяем процентное расхождение 2983621 – 2850000 Ч 100% = 4.6% 2850000 4.6% < 5% условие выполняется 2.4Расчет монтажного стыка колонны. Стык рассчитывается между первыми и вторыми этажами. Колонны стыкуются сваркой стальных торцевых листов, между которыми при монтаже вставляют центрирующую прокладку толщиной 5мм. Расчетные усилия в стыке принимаем по нагрузке второго этажа NСТ =N2 =2852 кН из расчета местного сжатия стык должен удовлетворять условие : N ≤ RПР ЧFСМ RПР – приведенная призменная площадь бетона; FСМ – площадь смятия или площадь контакта Для колонны второго этажа колонна имеет наклонную 4 диаметром 20мм, бетон В30 т.к продольные арматуры обрываются в зоне стыка то требуется усиление концов колон сварными поперечными сетками. Проектируем сетку из стали АIII.Сварку торцевых листов производим электродами марки Э-42, RСВАРКИ =210мПа Назначаем размеры центрирующей прокладки С1 = C 2 = bK = 350 = 117мм 3 3 Принимаем прокладку 117Ч117Ч5мм.Размеры торцевых листов:b=h=b–20=330мм Усилие в стыке передается через сварные швы по периметру торцевых листов и центрирующую прокладку. Толщина опорной пластины δ=14мм. NC Т = NШ + Nп Определим усилие, которые могут воспринимать сварные швыNШ = NСТ Ч FШ FK FШ – площадь по контакту сварного шва; FK – площадь контакта; FK = FШ + FП F= 2 Ч 2.5 Ч δ Ч (h1 +в1 –5δ)=2 Ч 2.5 Ч 1.4 Ч (35 + 35–5 Ч 1.4) = 504 см2 FП = (C1 +3δ) Ч (C2 +3δ ) = (11.7+3Ч1.4) Ч (11.7+3 Ч 1.4) = 252.81см2 FK = 504+252.81= 756.81см2 NШ = (2850Ч504) / 756.81 = 1897 кН NП = NC Т –NШ = 2850–1897 = 953 кН Находим требуемую толщину сварочного шва, по контуру торцевых листовℓШ = 4 Ч (b1 –1) = 4 Ч (35–1) = 136см hтреб ш = NШ = 1897000 = 0.66см ℓШ Ч RСВ 136 Ч 210 Ч (100) Принимаем толщину сварного шва 7мм.. Определим шаг и сечение сварных сеток в торце колонны под центральной прокладкой. По конструктивным соображениям у торцов колонны устраивают не менее 4-х сеток по длине не менее 10d (d ― диаметр рабочих продольных стрежней), при этом шаг сеток должен быть не менее 60мм и не более 1/3 размера меньшей стороны сечения и не более 150см. Размер ячейки сетки рекомендуется принимать в пределах от 45–150 и не болей 1/4 меньшей стороны сечения элемента. Из стержней Ш 6мм, класс А-III, ячейки сетки 50Ч50, шаг сетки 60мм. Тогда для квадратной сетки будут формулы: 1) Коэффициент насыщения сетками: MC K = 2Чfa = 2Ч0.283 = 0.023 аЧS 4Ч6 fa — площадь 1-ого арматурного стержня а — количество сеток 2) Коэффициент αC = MC K Ч Ra = 0.23Ч360 = 5.7 Rb Ч m b 17.0Ч0.85 Коэффициент эффективности армирования К = 5 + αС = 5 + 5.7 = 1.12 1 + 1.5αС 1 + 8.55 NСТ ≤ RПР ЧFCМ RПР =Rb Чmb Чγb +kЧMC K ЧRa ЧγK γb= 3 √ FК = 3 √ 1225 = 1.26 FСМ 756.81 γК = 4.5 – 3.5 Ч FCM = 4.5 – 3.5 Ч 756.81 = 1.55 FЯ 900 RПР =17.0Ч 0.85 Ч1.26 + 1.12 Ч 0.023 Ч 360 Ч1.55 = 2617 мПа 2850 ≤ 2617Ч 756.81 кН 2850 кН ≤ 1980571 кН 2.5Расчет консоли колонны. Опирание ригеля происходит на железобетонную колонну, она считается короткой если ее вылет равен не более 0.9 рабочий высоты сечения консоли на грани с колонной. Действующая на консоль опорная реакция ригеля воспринимается бетонным сечением консоли и определяется по расчету. Q= qЧℓ = 22.396 Ч4 Ч 6 = 268.75 кH 2 2 Определим линейный вылет консоли:ℓКН = Q = 223960 = 9.6 см bP Ч Rb Ч mb 16 Ч 17.0 Ч (100) Ч 0.85 С учетом величины зазора между торцом ригеля и граней колонны равняется 5см, ℓК =ℓКН + 5= 9.6+ 5=14.6 ― должно быть кратным 5 Þ ℓКН =15см ℓКН =15см (округлили) Высоту сечения консоли находим по сечению проходящему по грани колонны из условия: Q ≤ 1.25 Ч К3 Ч K4 Ч Rbt Ч bk Ч h2 0 а а ― приведенная длина консоли h0 ≤ Q 2.5 Ч Rbt Ч bК Ч γb — максимальная высота колонны h0 ≤ Q 2.5 Ч Rbt Ч bК Ч γb — максимальная высота колонны h0 ≥√ QЧ a минимальная высота 1.25ЧK3 ЧK4 ЧRbt ЧbK Чγb а=bK Q = 15 223960 = 22.14 см 2ЧbK ЧRb Чmb 2 Ч 35Ч17.0Ч (100)Ч0.85 h0 MAX ≤ 223960 = 24 см 2.5 Ч1.2 Ч (100)Ч5 Ч 0.85 h0 MIN =√ 223960Ч22.14 = 18 см 1.25Ч1.2Ч1Ч1.2(100)Ч3.5Ч0.85 Принимаем высоту h = 25см ― высота консоли. Определяем высоту уступа свободного конца консоли, если нижняя грань наклонена под углом 45° h1 =h–ℓК Чtgα = 25– 15Ч 1=10см h1 > ⅓ h 10 > 8.3 условие выполняется 2.6 Расчет армирования консоли. Определяем расчетный изгибающий момент: М=1.25 Ч Q Ч (bK – Q )= 1.25ЧQЧ a= 1.25 Ч 223960 Ч 22.14 = 61.98 к 2 Ч b Ч Rb Ч m b Определим коэффициент AO : А0 = М = 6198093 = 0.12 Rb Ч mb Ч bK Ч h2 0 17.0 Ч 0.85 Ч 35 Ч322 Ч100 h0 = h – 3 = 35 – 3 = 32 см ξ = 0.94 η = 0.113 Определяем сечение необходимой продольной арматуры : F = M = 6198093 = 2.55 см2 η Ч h0 Ч RS 0.113Ч32 Ч 360 Ч 100 Принимаем 4 стержня арматуры диаметром 9 мм. Назначаем отогнутую арматуру : Fa = 0.002 Ч bK Ч h0 = 0.002 Ч 35 Ч 32 = 2.24 см2 Определяем арматуру Fa = 2.24 см2 — 8стержня диаметром 6 мм Принимаем хомуты из стали A–III, диаметром 6 мм, шаг хомутов назначаем 5 см. 3. Расчет монолитного центрально нагруженного фундамента Расчетная нагрузка на фундамент первого этажа : ∑ N1ЭТАЖА =3504 кН bЧh = 35Ч35 Определим нормативную нагрузку на фундамент по формуле : NH = N1 = 3504/1.2 = 2950 кН hСР где hСР — средний коэффициент нагрузки Определяем требуемую площадь фундамента FTP Ф = NH = 2950000 = 7.28 м2 R0 – γСР Ч hѓ 0.5 Ч106 – 20 Ч 103 Ч 2 γСР — средний удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах равен: 20кН/м3 аСТОРОНА ФУНДАМЕНТА =√FСР Ф = √ 7.28 = 2.453 м = (2.5 м ) так как фундамент центрально нагруженный, принимаем его в квадратном плане, округляем до 2.5 м Вычисляем наименьшую высоту фундамента из условий продавливания его колонной по поверхности пирамиды продавливания, при действии расчетной нагрузки : Наименьшая высота фундамента: σГР = N1 = 3504 481.3 кН/м2 FФ 7.28 σ — напряжение в основании фундамента от расчетной нагрузки h0 MIN = Ѕ Ч √ N1 hK + bK 0.75 Ч Rbt Ч σTP 4 h0 MIN = Ѕ Ч √ 2916 0.35 +0.35 = 2.25 см 0.75 Ч 1.3 Ч 1000 Ч 506.3 4 М0 MIN = h0 MIN + a3 = 2.25 + 0.04 = 2.29 м Высота фундамента из условий заделки колонны : H = 1.5 Ч hK + 25 = 1.5 Ч 35 + 25 = 77.5 смh0 MIN = Ѕ Ч √ N1 hK + bK 0.75 Ч Rbt Ч σTP 4 h0 MIN = Ѕ Ч √ 2916 0.35 +0.35 = 2.25 см 0.75 Ч 1.3 Ч 1000 Ч 506.3 4 М0 MIN = h0 MIN + a3 = 2.25 + 0.04 = 2.29 м Высота фундамента из условий заделки колонны : H = 1.5 Ч hK + 25 = 1.5 Ч 35 + 25 = 77.5 смИз конструктивных соображений, из условий жесткого защемления колонны в стакане высоту фундамента принимаем :Н3 = hСТ + 20 = 77.5 + 20 = 97.5 см — высота фундамента. При высоте фундамента менее 980 мм принимаем 3 ступени назначаем из условия обеспечения бетона достаточной прочности по поперечной силе. Определяем рабочую высоту первой ступени по формуле : h02 = 0.5 Ч σГР Ч (а – hK – 2 Ч h0 ) = 0.5 Ч 48.13 Ч (250 – 35 – 2Ч94 ) = 6.04 см √ 2ЧRbt ЧσГР √2Ч1.2 Ч 48.13 Ч (100) h1 = 26.04 + 4 = 30.04 см Из конструктивных соображений принимаем высоту 300 м. Размеры второй и последующей ступени определяем, чтобы не произошло пересечение ступеней пирамиды продавливания. Проверяем прочность фундамента на продавливание на поверхности пирамиды. Р ≤ 0.75 Ч Rbt Ч h0 Ч bCP bCP — среднее арифметическое между периметром верхнего и нижнего основания пирамиды продавливания в пределах h0 bСР = 4Ч (hК +h0 ) = 4 Ч (35 +94)= 516 cм P = N1 – FОСН Ч σГР = 3504 Ч 103 – 49.7 Ч 103 Ч 48.13 = 111.2 кН 0.75 Ч 1.2 Ч (100) Ч 94 Ч 516 = 4365.1 кН. Расчет арматуры фундамента. При расчете арматуры в фундаменте за расчетный момент принимаем изгибающий момент по сечением соответствующим уступам фундамента. MI = 0.125 Ч Р Ч (а–а1 )2 Ч b = 0.125Ч111.2Ч(2.5– 1.7)2 Ч 2.4 = 5337 кН MII = 0.125 Ч Р Ч (а–а2 )2 Ч b = 3755 кН МIII =0.125 Ч Р Ч (а–а3 )2 Ч b = 1425 кН Определим необходимое количество арматуры в сечении фундамента : Faℓ = МI = 5337 = 17.52 см2 0.9 Ч h ЧRS 0.9 Ч 0.94 Ч 360 Fa ℓ = МII = 3755 = 12.32 см2 0.9 Ч h Ч RS 0.9 Ч0.94 Ч 360 Faℓ = МIII = 1425 = 4.72 см2 0.9Чh0 ЧRS 0.9 Ч 0.94 Ч 360 Проверяем коэффициент армирования (не менее 0.1%) M1 = 17.52 Ч 100 % = 0.53% 35 Ч 94 M1 = 12.32 Ч 100 % = 0.37% 35 Ч 94 M1 = 4.72 Ч 100 % = 0.14% 35 Ч 94 Верхнею ступень армируем конструктивно-горизонтальной сеткой из арматуры диаметром 8мм, класса А-I, устанавливаем через каждые 150 мм по высоте. Нижнею ступень армируем по стандартным нормам |