СКАЧАТЬ: 

 

Курсовая работа №1

«Конструирование железобетонных элементов»

 

 

 

Содержание

 

Определение геометрических размеров элементов рамы……………………5

Статический расчет рамы………………………………………………………...5

Расчет железобетонных элементов………………………………………………5

Конструирование элементов и узлов рамы…………………………………….14

Список использованной литературы…………………………………………...18

Приложения……………………………………………………………………...19

 

 

Определение геометрических размеров элементов рамы

Минимальная  высота сечения балки в долях от пролета и колонны в долях от высоты определяется по формуле:

 

Ширина сечения равна:

 

1. 1.     Балки

Сечение 1-1(2-2, 3-3) (см.прил.1):

, принимаем h=40 см

 

1. 2.     Колонны

Размеры колонн принимаем таким образом, чтобы их гибкость (l_o/i) в любом направлении не превышала 120 (п.5.3 [2]).

Сечение 4-4(5-5) (см.прил.1):

l_o/i=

 

Наиболее рационально для данной рамы принять ширину сечения для всех элементов постоянной (b=const) и равной 50см.

 

Статический расчет рамы

Статический расчет рамы выполняется с использованием программы SCAD программного комплекса SCAD Office. Результаты расчетов в виде эпюр внутренних силовых факторов и необходимых числовых значений приложены.

 

Расчет железобетонных элементов

1. 1.     Ригель

Для определения необходимого количества рабочей арматуры в сечении ригелей производим расчет прочности изгибаемых элементов по нормальным сечениям. Расчет производим для опасных сечений.

Ригель 1:

Принимаем M_u=M_{max(по вуту)} =43.2 кНм.

Определяем относительную несущую способность сечения (прочность) по формуле:

 

где    M_u – максимальное значение изгибающего момента, Нм;

         R_b – расчетное сопротивление сжатию, Н/м², для бетона В20 R_b=11,5Мпа;

         b – геометрическая ширина сечения ригеля, м;

         h_o – рабочая высота сечения, м; (h_o=0,9h, h-геометрическая высота сечения, h_o=0,9*0,4=0,36м).

 

По табл.20 [1] определяем относительную высоту сжатой зоны ξ по полученному значению _.

Для   значение ξ=0,16.

Сравниваем найденное значение относительной высоты сжатой зоны с граничным. Для бетона B20 и арматуры A-III:  ξ_R= 0,627, α_R=0,430.

0,16 0,6270,                              0.1449<0,430

Условия ξ_R≥ξи α_R≥α выполняются, следовательно, элемент нормально армирован. По табл.20 [1] находим значение относительной несущей способности ϛ.

Для   и ξ=0,16 значение ϛ=0,92.

Находим площадь рабочей арматуры:

 

где R_s – расчетное сопротивление арматуры растяжению, Н/м², для арматуры А400 R_s=365МПа.

 

Определяем процент армирования:

 

 

Согласно таблице 38 [2] минимальный процент армирования равен 0,05%. Также для нормально армированных конструкций он не должен превышать 3%.

0,49%<3%                               0,49%>0,05%

По таблице 5.1 [3] рекомендуемое размещение площади арматуры для полученной площади армирования в виде 3 стержней диаметром 12 мм ( ).

 

 

 

 

 

 

Ригель 2(см.прил.2):

Принимаем M_u=M_{max(по вуту)} =138.49 кНм.

Определяем относительную несущую способность сечения (прочность) по формуле:

 

h_o=0,9*0,4=0,36м

По табл.20 [1] определяем относительную высоту сжатой зоны ξ по полученному значению _.

Для  значение ξ=0,6.

Сравниваем найденное значение относительной высоты сжатой зоны с граничным. Для бетона B20 и арматуры A-III:  ξ_R= 0,627, α_R=0,430.

0,6 0,627                                        0,419<0,430

Условия ξ_R≥ξи α_R≥α выполняются, следовательно, элемент нормально армирован. По табл.20 [1] находим значение относительной несущей способности ϛ.

Для   и ξ=0,6 значение ϛ=0,7.

Находим площадь рабочей арматуры:

 

где R_s – расчетное сопротивление арматуры растяжению, Н/м², для арматуры А400 R_s=365МПа.

 

Определяем процент армирования:

 

 

Согласно таблице 38 [2] минимальный процент армирования равен 0,05%. Также для нормально армированных конструкций он не должен превышать 3%.

0,209%<3%                              0,209%>0,05%

По таблице 5.1 [3] рекомендуемое размещение площади арматуры для полученной площади армирования в виде 3 стержней диаметром 8 мм ( ).

 

Ригель 3:

Принимаем M_u=M_{max(по вуту)} =133.33 кНм.

Определяем относительную несущую способность сечения (прочность) по формуле:

 

По табл.20 [1] определяем относительную высоту сжатой зоны ξ по полученному значению _.

Для  значение ξ=0,58.

Сравниваем найденное значение относительной высоты сжатой зоны с граничным. Для  бетона B20 и арматуры A-III:  ξ_R= 0,627, α_R=0,430.

0,58 0,627                                     0,411<0,430

Условия ξ_R≥ξи α_R≥α выполняются, следовательно, элемент нормально армирован. По табл.20 [1] находим значение относительной несущей способности ϛ.

Для   и ξ=0,58 значение ϛ=0,71.

Находим площадь рабочей арматуры:

 

где R_s – расчетное сопротивление арматуры растяжению, Н/м², для арматуры А400 R_s=365МПа.

 

Определяем процент армирования:

 

 

Согласно таблице 38 [2] минимальный процент армирования равен 0,05%. Также для нормально армированных конструкций он не должен превышать 3%.

0,198%<3%                              0,198%>0,05%

По таблице 5.1 [3] рекомендуемое размещение площади арматуры для полученной площади армирования в виде 3 стержней диаметром 8 мм ( ).

 

1. 2.     Колонны.

Колонна 1:

         Для расчета принимаем сечение стойки, в котором М=113.88кНм, а N=186.99кН.

         Находим расчетное значение эксцентриситета е_о по формуле:

 

 

Для статически неопределимых конструкций за величину эксцентриситета принимают максимальную из величин расчетного(е_о) и случайного(е_а):

 

         Принимаем е_о=0.61м и находим величину е:

 

где    η – коэффициент продольного изгиба, η=1,15;

 

Определяем требуемую несущую способность внецентренно сжатого элемента (Ne)_u:

(Ne)_u =Ne=186.99*10³*1,062=198.583кНм

Определяем высоту сжатой зоны Х по формуле:

 

 

Далее определяем относительную высоту сжатой зоны ξ:

 

 

Сравниваем полученное значение ξ с граничным ξ_R.

Для бетона B20 и арматуры A-III:  ξ_R= 0,627.

0,04529<0,627

Следовательно, имеем первый случай внецентренного сжатия.

Находим площадь рабочей арматуры:

 

где R_sc – расчетное сопротивление арматуры сжатию, R_sc=R_s, Н/м².

 

 

         Процент армирования колонны:

 

 

Процент армирования колонн с  должен находиться в пределах:

0,2%≤μ≤4%

0,0897%<2%                           0,0897%<4%

Так как 0,0897%<2%, то принимаем  и вычисляем площадь арматуры:

 

 

По таблице 5.1 [3] и с учетом указаний п.5 [2] рекомендуемое размещение площади арматуры для полученной площади армирования в виде 4 стержней диаметром 12 мм ( ).

Колонна 2:

         Принимаем сечение стойки, в котором М=153,21кНм, а N=117.72кН.

         Находим расчетное значение эксцентриситета е_о по формуле:

 

 

 

 

         Принимаем е_о=1,86м и находим величину е:

 

где    η – коэффициент продольного изгиба, η=1,15;

 

Определяем требуемую несущую способность внецентренно сжатого элемента (Ne)_u:

(Ne)_u =Ne=117.72*10³*1.855=218.37кНм

Определяем высоту сжатой зоны Х по формуле:

 

 

Далее определяем относительную высоту сжатой зоны ξ:

 

 

Сравниваем полученное значение ξ с граничным ξ_R.

Для бетона B20 и арматуры A-III:  ξ_R= 0,627.

0,027<0,627

Следовательно, имеем первый случай внецентренного сжатия.

Находим площадь рабочей арматуры:

 

где R_sc – расчетное сопротивление арматуры сжатию, R_sc=R_s, Н/м².

 

 

         Процент армирования колонны:

 

 

Процент армирования колонн с  должен находиться в пределах:

0,2%≤μ≤4%

0,24%>0,2%                                                0,24%<4%

По таблице 5.1 [3] и с учетом указаний п.5 [2] рекомендуемое размещение площади арматуры для полученной площади армирования в виде 4 стержней диаметром 16 мм ( ).

 

 

Конструирование элементов и узлов рамы

Определим положение точки обрыва арматуры. При обрыве мы вправе оставить в сечении 2 стержня из 4-х согласно конструктивным требованиям. Вычислим несущую способность ригеля, в сечении которого рабочая арматура представлена двумя стержнями.

1)    Диаметром 12мм (колонна по оси А):

Вычислим значение μ для сечения из двух стержней:

 

 

Из формулы  определяем значение ξ:

 

Данному значению соответствует значение равное 0,039.

Определяем момент, выдерживаемый сечением:

 

 

По эпюре моментов определяем точку обрыва арматуры с учетом длины необходимой анкеровки стержней. Т.к. минимальный момент равен 189,61кН, то обрывать арматуру нельзя.

2)    Диаметром 16мм (колонна по оси Б):

Вычислим значение μ для сечения из двух стержней:

 

 

Из формулы  определяем значение ξ:

 

Данному значению соответствует значение равное 0,039.

Определяем момент, выдерживаемый сечением:

 

 

обрывать арматуру нецелесообразно.

3)    Диаметром 12мм (ригель в осях А-Б):

Вычислим значение μ для сечения из двух стержней:

 

 

 

Из формулы  определяем значение ξ:

 

Данному значению соответствует значение равное 0,139.

Определяем момент, выдерживаемый сечением:

 

 

По эпюре моментов определяем точку обрыва арматуры с учетом длины необходимой анкеровки стержней.

Точка обрыва находится на расстоянии 1,38м+20d=1,74 м вправо от осиА.

4)    Диаметром 8мм (ригель в осях Б-В):

Вычислим значение μ для сечения из двух стержней:

 

 

Из формулы  определяем значение ξ:

 

Данному значению соответствует значение равное 0,068.

Определяем момент, выдерживаемый сечением:

 

 

По эпюре моментов определяем точку обрыва арматуры с учетом длины необходимой анкеровки стержней.

Точка обрыва находится на расстоянии 1,078м+20d=1,438м влево от оси Б.

1,438м+1,74м=3,178м, следовательно, обрывать арматуру нецелесообразно.

5)    Диаметром 8мм (ригель в осях Б-В):

Вычислим значение μ для сечения из двух стержней:

 

 

Из формулы  определяем значение ξ:

 

Данному значению соответствует значение равное 0,068.

Определяем момент, выдерживаемый сечением:

 

 

По эпюре моментов определяем точку обрыва арматуры с учетом длины необходимой анкеровки стержней.

Точка обрыва находится на расстоянии 1,14м+20d=1,5м влево от оси В.

1,75м-1,5м=0,25м, следовательно, обрывать арматуру нецелесообразно.

Шаг принимаем аналогично ригелю 1 – 125 мм.

Защитный слой бетона в проектируемой конструкции, а также расстояния между отдельными стержнями приняты с учетом конструктивных требований части 5 [2].

 

l_an принимаем равной 20d:

1)    20*12=240мм

2)    20*16=320мм

3)    20*12=240мм

4)    20*8=160мм

5)    20*8=160мм

 

 

Список использованной литературы

1. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры (к СНиП 2.03.01-84) – М.:ЦИТП Госстроя СССР, 1989. – 189с.
2. СНиП 2.03.01-84 Строительные нормы и правила. Бетонные и железобетонные конструкции. Введен 01.01.86. – М.:ЦИТП Госстроя СССР, 1989. – 79с.
3. Проектирование железобетонных конструкций. Справочное пособие под ред. Голышева. – Киев.: «Будiвельнык», 1985.-496 с.
4. Шерешевский И. А. Конструирование промышленных зданий и сооржений – М. Стройиздат, 1979. – 167 с. ил.