Конструирование и расчет железобетонных элементов ОПЗ

КУРСОВАЯ РАБОТА По дисциплине: «Строительные конструкции»

На тему: «Конструктивное и расчет железобетонных элементов ОПЗ»

Вариант 5

1. Исходные данные

2. Компоновка конструктивной схемы ОПЗ

2.1 Выбор сетки колонн

2.2 Привязка

2.3 Определение высоты здания

2.4 Назначение размеров элементов ОПЗ

3. Сбор нагрузок на поперечную раму

3.1 Постоянные нагрузки

3.2 Временные нагрузки

4. Разделы конструирование и расчет сборной железобетонный плиты покрытия

4.1 Установление геометрических размеров ребристой плиты покрытия

4.2 Выбор материала для сборной ребристой плиты

4.3 Статический расчет ребристый плиты

4.3.1 Сбор нагрузок

4.4 Расчет полки плиты

4.4.1 Геометрические размеры полки плиты

4.4.2 Статический расчет плиты

4.4.3 Конструирование арматуры полки

4.5 Расчет продольного ребра

4.5.1 Установление геометрических размеров продольного ребра

4.5.2 Выбор материала для продольного ребра

4.5.3 Статический расчет продльного ребра

4.5.4 Конструирование арматуры продольного ребра

4.6 Расчет поперечного ребра

4.6.1 Установление геометрических размеров поперечного ребра

4.6.2 Выбор материала для поперечного ребра

4.6.3 Статический расчет поперечного ребра

4.6.4 Конструирование арматуры поперечного ребра

1.

Исходные данные железобетонный плита нагрузка ребро

1. Пролет зданий (м) — 20 м

2. Количество пролетов — 1

3. Несущая конструкция кровли — Ферма

4. Высота до низа несущая конструкция (м) — Н = 9,5 м

5. Кран грузоподъемность (т) — 20/5

6. Бетон класса — В 25

7. Арматура класса — А-V

8. Шаг колонн — 6 м Цель курсовой работы — научиться конструировать и рассчитывать железобетонных элементов ОПЗ.

Содержание курсовой работы Состав курсовой работы Курсовая работа состоит из пояснительной записки и графической части.

Пояснительной записки приводится компоновка конструктивной схемы ОПЗ.

Взаиморасположение элементов ОПЗ:

Установление геометрических размеров Расчет несущих конструкций покрытия Геометрический части должно быть чертежи габаритной здание Опалубочные чертежи рассчитанные конструкций Арматурные чертежи Спецификация арматуры Ведомость расходы арматуры Угловой штамп

2. Компоновка конструктивной схемы ОПЗ

2.1 Выбор сетки колонн Расстояние между колоннами поперек здания ровно пролету — 20 м.

Шаг крайних колонн — 6 м.

При такой сетки колонн применяем:

Наружные стеновые панели длинной — 6 м.

Длина плит покрытия — 6 м.

2.2 Привязка Привязка «0», «250», «500».

Привязка — это расстояние между разбивочной осью и наружной граню колонны.

Привязка «0» выполняется:

1)при крана грузоподъемностью до 30 т ,

2)шаг колонн до 6 м ,

3)высота от пола до низа несущих конструкций Н? 16,2

Принимаем привязку «0»

Привязка «500» применяется в температурных и деформационных швах.

Температурных швов разрезает здание до земли и устраивается:

1. Железобетонных зданиях через каждый 72 м.

2. Металлических зданиях через 48 м.

2.3 Определение высоты здания Высоты здания определяется с учетом заданной отметки низа несущих конструкций кровли Н = 9,5 м, остальные размеры определяется по рисунку 1.

Рис 1. Высота ОПЗ Н₁ — высота подкрановой части колонны железобетонный плита нагрузка ребро Н₁ = Д + h_К + h_КР + h_ПБ

Д = 100 мм (зазор между краном)

h_К — высота крана

20/5 — 2400 мм

h_КР = 120 мм (высота рельса)

h_ПБ = 1000 мм (высота подкрановой балки) Н₁ = 100 + 2400 + 120 + 1000 = 3620 мм Н₂ = Н — Н₁ = 9500−3620 = 5880 мм Н/600 = 9500/600 =8

Высота колонны Н_К = 9500 мм Н₁ = 3620 мм Н₂ = Н_К — Н₁ = 9500 — 3620 =5880мм Высота отметки парапета Н_n=Н_К+h_ОП+800мм=9500+600+800=10 900мм Н_n=10 900/1200=9,1 м

8· 1200=9600мм — общая высота стеновых и оконных панелей.

Высота парапетных панелей — h_ПАР=800мм.

9600/1200=8 панель Принимаем размеры поперечной сечение колонны:

Ширина сечение колонны b_К = 400 мм, Высота сечения над крановой части колонны

Высота сечение подкрановой части колонны

2.4 Назначение размеров элементов ОПЗ Ферма.

Длина фермы — L_Ф = 20 м Высота на поле — h_ОП = 600 мм Высота в середине пролета h = 2,0 м Ширина сечение фермы b_Ф = 400 мм Плита покрытия Длина плиты покрытия L_ПП = 6,0 м Высота сечение плиты покрытия h_ПП = 450 мм Ширина сечение плиты покрытия b_ПП = 20/1,5 = 13

Стеновые панели ПС Длина стеновой панели L_ПС = 6 м Высота стеновой панели h_ПС = 1,2 м Ширина стеновой панели b_ПС = 0,38 м Подкрановые балки Длина подкрановой балки L_ПБ=6м Высота подкрановой балки h_ПБ=800мм Ширина подкрановой балки b_ПБ=300мм

3. Сбор нагрузок на поперечную раму На поперечную раму ОПЗ действуют постоянные (собственный вес конструкций и весь конструкций лежащих выше), временные нагрузки (технологическая, атмосферное).

3.1 Постоянные нагрузки

1. Собственный вес колонны над крановой части

F₁=b_К· ·Н₁·p

F₁=400мм· 400мм·3620мм·2500кг/м³=0,4м·0,4м·3,620м·2500кг/м³=1448кг

F₁ прикладывается по оси симметрии над крановой части колонны на уровне консоли колонны От действие силы F₁ возникает момент М₁ в подкрановой части колонны.

М₁= F₁· е₁

е₁=м М₁=1448· 0,2=289,6кг·м

2. Собственный вес подкрановой части колонны:

F₂= Н₂· b_К··p = 5,880м· 0,4м·0,8м·2500кг/м³=4704кг

F₂ прикладывается по оси симметрии подкрановой части на уровне обрезов фундаментов а

F₂ — постоянные нагрузки от собственного веса подкрановой части колонны

3. Нагрузка от собственного веса покрытия

F₃ — постоянные нагрузка от кровли

F₃=4600+365· 60=26 500кг

G_P=9200кг (собственный вес фермы)

G_КР=90кг

G_ПП=0,11· 1·1·р_жб=275кг

S₁=· B=60м²

От действия силы F₃ возникает момент подкрановой части М₃= F₃· е₃

М₃=26 500· 0,125=3312,5кг·м е₃=мм

F₃ прикладывается посередине площадки опирание (а)

4. Собственный вес стеновых и оконных панели

F₄ — постоянные нагрузки от стеновых и оконных панели

F₄ — над крановой части

F₄=F_CT+F_OK

F_CM=(h_ПАР — h_OK — Н₂) · В · д_СТ · с_СТ

д_СТ=0,38, с_СТ=1800кг/м³

F_OK= h_OK · д_OK · с_OK · B

h_OK=1,2 м, д_OK=0,1, с_OK=400кг/м³

F_CM=(17,400 — 1,200 — 5,880) · 6 · 0,38 · 1800=42 353,28кг

F_OK= 1,2 · 0,1 · 400 · 6=288кг

F₄=42 353,28+288=42 641,28 кг От действия силы F₄ в подкрановой части возникает момент.

М₄=F₄· e₄

e₄= м М₄=42 641,28· 0,4=17 056,5кг·м

5. Собственный вес от стеновых и оконных панели подкрановой части колонны.

F₅ — постоянные нагрузки от стеновых и оконных панели подкрановой части колонны

F₅ — подкрановой части колонны

F₅= F_CT+F_OK=19 206,72+288=19 494,72кг

F_CM=(Н₂ — h_OK) · В · д_СТ · с_СТ=(5,880 — 1,200) · 6 · 0,38 · 1800=19 206,72кг

F_OK= 1,2 · 0,1 · 400 · 6=288кг

6. F₆ собственный вес подкрановой балки.

F₆ — временная нагрузка от снеговой нагрузки

F₆=В · h_ПБ · В_ПБ · с= 6000 · 800 · 300 · 2500= 6 · 0,8 · 0,3 · 2500=3600кг Нагрузка от подкрановой балки F₆ прикладывается по оси опирания подкрановой балки, которая находится на расстоянии л от наружной грани колонны.

л =700мм — это характеристика крана (табл.)

От действия силы F₆ в подкрановой части колонны возникает момент М₆

М₆= F₆· e₆

е₆= м М₆= 3600· 0,3=1080кг·м

3.2 Временные нагрузки

1. Снеговая нагрузка

F_CH=g_CH· к·S₁

F_CH=50· 1,4·60=4200кг

g_CH=50кг/м², к=1,4

S₁ — грузовая площадь как для F₃

S₁=60см²

Прикалывается F_CH над нагрузки F₃ и возникает от аналогичные моменты.

М_СН= F_СН· e_СН=4200·0,2=840кг·м

e_СН=м

2. Ветровая нагрузка Р= щ· В щ — скоростной напор ветра района строительства

3. Крановая нагрузка М_КРАН сообщают зданию вертикальные D_max и горизонтальные H нагрузки.

D_max=F_n,max· ?y_i

где, F_{n, max} — характеристика крана в зависящая от грузоподъемности крана

?y_i — сумма ординат линий влияния

D_max=ш · y_f · y_n · Р_n,max·?y_i

Н_n,min=0,05 · (Q_Т+G)

а=В_ш ;

в=а+к с=В — к

?y=y₁+ y₂+ y₃+1

D_max=F_{n, max}· ?y_i

Н_{n, min}=0,05 · (Q_Т+G)

Н=Н_n· ?y

М_Н=Н· (Н₂+h_ПБ+h_КР)

=Н· (h_ПБ+h_КР)

а=

в=0,55+4,4=4,95

с=6−4,4=1,6

y₁=

y₂= ?y=0,09+0,83+0,27+1=2,19

y₃=

D_max=220 · 2,19=481,8кН· м Н_n=0,05 · (8500+25 000)=1,675 т Н=1,675 · 2,19 = 3,67 т М_Н=3,67 · (5,88+1+2,4)=34,06 м

=3,67 · (1+2,4)=12,48 м М_Dmax=D_max · e₆=481,8 · 0,3=144,54 кН· м²

Все собранные силы нагрузки моменты и продольные силы сводим в таблицу.

Расчетное сечение рамы ОПЗ Сечение:

I — I верх колонны

II — II над консоли колонны

III — III под консоли колонны

IV — IV на уровне обреза фундамента Все собранные нагрузки необходимы для составления исходных данных следующих программ расчете ЖБК

1) Scad

2) Лира

3) Мономах Таблица 1

Усилия в расчетных сечениях

1) M (т· м)=289,6+3312,5+17 056,5−1080+840+34,06−144,54 = 20 308,12 кг· м =20,308т· м

2) N (т)=26 500+4200=30 700м=30,7 т

3) N (т)=1448+4704+42 641,28+19 206,72+3600+481,8=72 081,8м=72,0818т

4. Разделы конструирование и расчет сборной железобетонный плиты покрытия Применения сборной ребристой плиты покрытия позволяет облегчить весь покрытия ОПЗ, сократить сроки строительства снизит стоимость ОПЗ.

4.1 Установление геометрических размеров ребристой плиты покрытия

1. L_H=6000мм — номинальная длина плиты

L_К= L_H —? =6000 — 20 =5980мм — конструктивная длина плиты

L₀= L_К — b_К /2=5980 — 400/2=5780мм — расчетная длина

2. Ширина плиты b_ПН=1500 — номинальная ширина плиты

b_П= b_ПН — ?=1500 — 20 =1480мм — конструктивная ширина плиты

3. Высота

h=300мм — высота плиты

h₀=h — а =300 — 20 = 280мм — рабочая высота сечения а=20мм — толщина защитного слоя бетона

=25мм — толщина полки плиты

h_ПОП=200мм — высота поперечных ребер

h_ПР=300мм — высота продольных ребер

b_ПОП=70мм — ширина поперечных ребер по низу

b_ПР=100мм — ширина продольных ребер по низу

S_ПОП=5980/6=996мм

S_ПОП1=1000мм — шаг внутренних поперечных ребер

S_ПОП2= мм — шаг поперечных крайних ребер

4.2 Выбор материала для сборной ребристой плиты Сборная железобетонная ребристая плита покрытия размером 6×1,5

Изготавливается из бетона класса В25 и арматуры класса А-V.

Эти материалы имеют следующие характеристики.

Бетон класса В25

Расчетные сопротивления бетона сжатию R_b=14,5МПа Расчетные сопротивления бетона растяжению R_bt=1,05МПа Нормативное сопротивление бетона сжатию R_bn=18,5МПа Нормативное сопротивление бетона растяжению R_btn=1,6МПа Начальный модуль упругости бетона Е_b=30· 10^-3МПа тяжелый естественного твердения Е_b=27· 10^-3МПа подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении Арматура класса А-V (дм 10 — 28)

Расчетные сопротивления арматуры R_S=815МПа Модуль упругости арматуры Е_S=190 000МПа

4.3 Статический расчет ребристый плиты

4.3.1 Сбор нагрузок На ребристую плиту покрытия действует постоянные и временные нагрузки. Сбор нагрузок на плиту производим в табличной форме.

Сбор нагрузок Таблица 1

4.4 Расчет полки плиты

4.4.1 Геометрические размеры полки плиты Длина полки L=5980мм Ширина полки =1480мм Толщина полки =25мм

4.4.2 Статический расчет плиты Полку плиты рассчитываем как многопролетную балку.

С расчетными пролетами:

Крайние пролеты равны L₀₁=L_ПОП — b_ПОП/2=955мм Расчетная длина средних пролетов L₀=L_ПОП1 — b_ПОП/2=965мм

L₀₁=955 l₀=965 l₀=965 l₀=965 l₀₁=955

По длине берем полосу шириной 1 м и выделяем на этой полосе длину 1 м.

Нагрузки собираем на 1 м² плиты.

Постоянные нагрузки на полку плиты

q=· (2+3+4)+0,025·1·1·2500 = 1,480· (97,5+43,2+42)+62,5 = 332,9 кг Временная нагрузка

v=105кг • м М₁=кг· м М₂= кг· м

4.4.3 Конструирование арматуры полки Принимаем полезную высоту сечения полки h₀=h — а = 25 — 10 =15мм.

Для расчета принимаем прямоугольник с размером ширина сечения b=1480мм. Высота прямоугольника h=25мм, а=10мм.

Для максимального из моментов М₁, М₂, М_max=М₁=36кг· м вычисляем коэффициент б_m=

?_b1=0,85

Единицы измерение М_max=36кг· м=3600 кг· см

b=148см

h₀=1,5 см

R_S=815МПа=8150кг/см²

Для расчета арматуры полки вычисляем коэффициент б_m

б_m=

По учебнику Байков, Сигалов по таблицы 3 по б_m находим коэффициент з. Количество арматуры приходящиеся на 1 м ширины полки.

а=10 h=25

А_S= см²

На 1 м ширины полки плиты выбираем из СНиПа железобетонных конструкций 6 А-V d=3мм, m=0,052 кг Конструирование сетки полки

4.5 Расчет продольного ребра Продольная ребра ребристой плиты является несущим элементом и армируются предварительно на природной арматуре

4.5.1 Установление геометрических размеров продольного ребра Продольные ребра имеют следующие размеры.

Длина продольного ребра L_ПР = 5980 мм Ширина продольного ребра b_ПР = 200 мм Высота продольного ребра h_ПР = 300 мм

4.5.2 Выбор материала для продольного ребра Изготавливается из бетона класса В25 и арматуры класса А-V.

Эти материалы имеют следующие характеристики.

Бетон класса В25

Расчетные сопротивления бетона сжатию R_b=14,5МПа Расчетные сопротивления бетона растяжению R_bt=1,05МПа Нормативное сопротивление бетона сжатию R_bn=18,5МПа Нормативное сопротивление бетона растяжению R_btn=1,6МПа Начальный модуль упругости бетона Е_b=30· 10^-3МПа тяжелый естественного твердения Е_b=27· 10^-3МПа подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении Арматура класса А-V (дм 10 — 28)

Расчетные сопротивления арматуры R_S=815МПа Модуль упругости арматуры Е_S=190 000МПа

4.5.3 Статический расчет продльного ребра Сбор нагрузок на продольного ребра Постоянные нагрузки

q= (1+2+3+4) =(302,5+97,5+43,2+42)+62,5 = 485,2 кг Временные нагрузки

v=105кг Полная нагрузка на продольные ребра

g=(q+v)=(485,2+105)=590,2 кг Построение эпюры усилия

g=(q+v)

l₀=l_H— b_ф/2

М_мах=g l₀² /8

L₀=

4.5.4 Конструирование арматуры продольного ребра Вычисляем коэффициент б_m

б_m=

h₀=h — а = 300 — 20 =280мм=28см

b=200мм=20см

R_S=815МПа=8150кг/см²

По учебнику Байков, Сигалов по таблицы 3 по б_m находим коэффициент з.

А_S=1,22 см²

Продольного ребра армируются каркасами К — 1

4.6 Расчет поперечного ребра Поперечные ребра установлены шагом 990 мм и служит для поддержания полки плиты

4.6.1 Установление геометрических размеров поперечного ребра Поперечные ребра имеют следующие размеры.

Длина поперечного ребра L_ПР = 5980 мм Ширина поперечного ребра b_ПР = 200 мм Высота поперечного ребра h_ПР = 70 мм

4.6.2 Выбор материала для поперечного ребра Изготавливается из бетона класса В25 и арматуры класса А-V.

Эти материалы имеют следующие характеристики.

Бетон класса В25

Расчетные сопротивления бетона сжатию R_b=14,5МПа Расчетные сопротивления бетона растяжению R_bt=1,05МПа Нормативное сопротивление бетона сжатию R_bn=18,5МПа Нормативное сопротивление бетона растяжению R_btn=1,6МПа Начальный модуль упругости бетона Е_b=30· 10^-3МПа тяжелый естественного твердения Е_b=27· 10^-3МПа подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении Арматура класса А-V (дм 10 — 28)

Расчетные сопротивления арматуры R_S=815МПа Модуль упругости арматуры Е_S=190 000МПа

4.6.3 Статический расчет поперечного ребра Сбор нагрузок на поперечного ребра Постоянные нагрузки

q= (1+2+3+4)+1• b • h • 2500 • 0,99 =(302,5+97,5+43,2+42)+1• 0,07 • 0,2 • 2500 • 0,99 = 519,85 кг Временные нагрузки

v=105кг Полная нагрузка на продольные ребра

g=(q+v) =(519,85+105) =624,85 кг Построение эпюры усилия

l₀=- b/2

М_мах=g l₀² /8

L₀=

4.6.4 Конструирование арматуры поперечного ребра Вычисляем коэффициент б_m

б_m=

h₀=h — а = 200 — 20 =180мм=18см

b=70мм=7см

R_S=815МПа=8150кг/см²

По учебнику Байков, Сигалов по таблицы 3 по б_m находим коэффициент з.

А_S= см²

По ГОСТ сортамента арматура стержней выбираем 2Ф Поперечного ребра армируются каркасами К — 2