145056 (Исследование НДС фрагмента плиты перекрытия в здании детского сада на 120 мест)
Описание файла
Документ из архива "Исследование НДС фрагмента плиты перекрытия в здании детского сада на 120 мест", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "строительство" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "контрольные работы и аттестации", в предмете "строительство" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "145056"
Текст из документа "145056"
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Казанский государственный архитектурно-строительный университет
Кафедра ЖБиКК
Пояснительная записка к контрольной работе по теме:
Исследование НДС фрагмента плиты перекрытия в здании детского сада на 120 мест
Казань, 2010 г.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Цели и задачи
1. Компоновка конструктивной схемы
2. Сбор нагрузок
3. Формирование расчётной схемы
4. Результаты статического расчёта здания
ВЫВОДЫ
Литература
Введение
В работе рассмотрен проектировочный расчёт двух вариантов плиты перекрытия первого этажа в здании Детского сада на 120 мест:
а) сборный вариант по серии 1.020-1/87,
б) монолитный вариант в виде плоского безбалочного перекрытия.
Произведён расчёт усилий и подбор арматуры в элементах перекрытия для обоих вариантов. Выполнено технико-экономическое сравнение вариантов. Сделан вывод, что наиболее экономичным по расходу материалов является первый вариант.
Предметом исследований в работе служит напряжённо-деформированное состояние фрагмента плиты перекрытия – конкретно его конечно-элементной модели. Методом исследования является численный метод конечных элементов, реализованный в ПК «Лира» (Сертификат соответствия РФ № РОСС UA.СП15.H00041 (с 01.07.2006 по 01.07.2008) Лицензия УК № 01296.), предназначенного для расчета пространственных конструкций на прочность, устойчивость и колебания по 1-ой, и 2-ой группам предельных состояний.
Цели и задачи
Целью работы является изучение НДС несущих конструкций фрагмента плиты перекрытия для двух вариантов
а) сборного варианта по серии 1.020-1/87,
б) монолитного варианта в виде плоского безбалочного перекрытия.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи, касающиеся обоих вариантов:
1) определить исходные данные;
2) сформировать расчетную схему фрагмента плиты перекрытия;
3) создать, конечно-элементную, модель фрагмента плиты перекрытия;
4) выполнить расчет, то есть определить усилия в элементах плиты перекрытия;
5) провести анализ результатов расчета – установить опасные сечения;
6) подобрать арматуру в несущих элементах плиты;
7) выполнить конструирование;
8) рассчитать расход материалов на фрагмент плиты перекрытия;
9) выполнить технико-экономическое сравнение вариантов;
10) сделать выводы.
расчет усилие плита перекрытие деформация
1. Компоновка конструктивной схемы
Рисунок 1. План первого этажа
В соответствии с заданием, полученным от руководителя НИРС, решено рассмотреть только фрагмент плиты перекрытия первого этажа на отметке +3,3 м в осях 4-6 и А-Б.
Для обоих принятых вариантов – сборного и монолитного – здание Детского сада имеет каркасную несущую систему. Продольный шаг колонн (вдоль цифровых осей) составляет 6,4м, а поперечный (вдоль буквенных осей) – 7,2 м. Конструктивными элементами фрагмента плиты перекрытия по сборному варианту являются:
а) предварительно напряжённый ригель таврового профиля (с полкой вниз) сечением h=450мм, b=300мм, hf=220мм, bf=510мм, выполненный из тяжёлого бетона класса В30 (Eb=32500МПа) и армированный высокопрочной арматурой А800, примечание: пристенный ригель по оси «6» имеет только один свес полки;
б) предварительно напряжённая круглопустотная плита перекрытия высотой h=220мм и шириной bf=1800мм (раскладка плит из 4-х штук в одном пролёте), выполненная из тяжёлого бетона класса В30 (Eb=32500МПа) и армированная высокопрочной арматурой А800, примечание: приведённая толщина перекрытия hred=105мм.
Конструктивным элементом фрагмента плиты перекрытия по монолитному варианту является только плоская плита перекрытия толщиной h=200мм, выполненная из тяжёлого бетона класса В20 (Eb=27500МПа) и армированная обычной арматурой класса А400.
а) б) 
Рисунок 2а – Жесткости (геометрия сечения и модуль деформации) элементов перекрытия: а) для среднего сборного ригеля; б) для пристенного сборного ригеля
а) 
б) 
Рисунок 2б – Жесткости (геометрия сечения и модуль деформации) элементов перекрытия: а) для сборной круглопустотной плиты перекрытия; б)для монолитной плоской плиты перекрытия
2. Сбор нагрузок
Собственный вес конструкций каркаса (ригели и плиты перекрытий) учитываются при задании жесткостей расчётной схемы в программном комплексе, специального расчёта не требует. Коэффициент надёжности f =1,1, коэффициент ответственности здания по назначению n=0,95 согласно [4]: плотность материала ж/б плит перекрытий и колонн 
.
Расчёт нагрузок на фрагмент плиты перекрытия сведём в табличную форму.
Таблица 1 - Нагрузки на 1 м2 перекрытия
| Вид нагрузки и расчет | Нормативная нагрузка кН/м2 | Коэффициент надежности γf | Расчетная нагрузка кН/м2 |
| А. Постоянные: | |||
| 1. Линолиум δ=5мм, ρ=5 кН/м3 | 5·0,005=0,025 | 1,3 | 0,0325 |
| 2. Цементная стяжка δ=30мм, ρ=18 кН/м3 | 18·0,03=0,36 | 1,2 | 0,468 |
| 3 Кирпичные перегородки δ=120мм, ρ=18 кН/м3, H=3300мм | 18·0,12·3,3/4= =1,782 | 1,2 | 2,138 |
| 3. Ж/б плита перекрытия а) сборная δ=105мм, ρ=25кН/м3 б) монолитная δ=200мм, ρ=25кН/м3 | 2,625 5,000 | 1,1 1,1 | 2,888 5,500 |
| Итого а) для сборного варианта б) для монолитного варианта | 4,792 7,167 | 1,153 1,135 | 5,526 8,138 |
| Таблица 1 - продолжение | |||
| Б. Временные | |||
| Полезная (п. 3[1]) в том числе: - длительная - кратковременная | 1,5 1,2 0,3 | 1,3 | 1,95 1,56 0,39 |
| Всего а) для сборного варианта б) для монолитного варианта | 6,292 8,667 | 1,188 1,164 | 7,476 10,088 |
Все расчётные нагрузки были сгруппированы в три загружения:
Загружение 1 – постоянная нагрузка (собственный вес конструкций и элементов плиты перекрытия);
Загружение 2 – временная длительная (часть полезной на перекрытие, vl=1,56 кН/м2);
Загружение 3 – временная кратковременная (часть полезной на перекрытие, vl=0,39 кН/м2).
Расчетные сочетания усилий были сгенерированы в «Таблицы РСУ» в ПК Лира.
3. Формирование расчётной схемы
На рисунке 3 представлена расчётная схема плиты перекрытия для обоих вариантов: в двух взаимно перпендикулярных сечениях она представляет собой балку шириной 1п.м., лежащую на опорах. В качестве опор выступают колонны, которые заменены вертикальными связями и в расчётах не учитываются. Поскольку рассматривается только фрагмент перекрытия, то действие отброшенной части плиты перекрытия заменяется шарнирной связью, установленной в точке нулевого момента – примерно на расстоянии ¼ длины пролёта от колонны.
Для сборного варианта учтено, что ригели укладываются по вертикали по оси «5» и «6», а сборные круглопустотные плиты в перпендикулярном направлении – по четыре плиты в пролёте (1,8м·4=7,2м).
Рисунок 3. Расчётная схема фрагмента плиты перекрытия: постоянная нагрузка а – для сборного варианта, б – для монолитного
Конечно-элементная модель фрагмента перекрытия (рис.4) собрана путем интерактивного ввода параметров несущих конструкций. Пространственная система состоит из пластин соответствующей толщины (см.рис.2) – плит перекрытия – и стержней – ригелей. Размер конечного элемента пластин принят 0,4м в продольном направлении (вдоль цифровых осей) и 0,6м в поперечном направлении (вдоль буквенных осей).
а) 
б) 
Рисунок 4. Модель фрагмента плиты перекрытия в программном комплексе «Лира 9.4»: а) сборный вариант; б) монолитный вариант
4. Результаты статического расчёта здания
Для удобства анализа НДС конструкции перекрытия пронумеруем конечные элементы его модели – см. рис. 5 и 6.
а) 
б) 
Рисунок 5. Нумерация конечных элементов фрагмента плиты перекрытия: а) по сборному варианту; б) по монолитному варианту
Рисунок 6. Нумерация конечных элементов ригелей по сборному варианту: слева – среднего ригеля по сои «5», справа – пристенного ригеля по оси «6»
Приведём ниже схему деформирования плиты перекрытия и определим максимальный прогиб для каждого из вариантов.
а) 
б) 
Рисунок 7. Схема деформирования фрагмента плиты перекрытия с нанесением изополей вертикальных перемещений при действии нагрузок Загружения-1 а) сборный вариант; б) монолитный вариант
Наибольший прогиб для сборного варианта плиты перекрытия наблюдается в конечном элементе №171.
Суммарное вертикальное перемещение от всех трёх Загружений равно: f=16,40+2,99+0,75=20,14мм, что меньше предельно допустимого прогиба [f]=1/200·L=6400/200=32мм.
Наибольший прогиб для монолитного варианта плиты перекрытия наблюдается в конечном элементе №486.
Суммарное вертикальное перемещение от всех трёх Загружений равно: f=17,00+1,94+0,48=19,42мм, что меньше предельно допустимого прогиба [f]=1/200·L=6400/200=32мм.
Вывод: жесткость фрагмента плиты перекрытия по обоим вариантам – сборному и монолитному – обеспечена.
Теперь до подбора арматуры в элементах определим усилия. Анализ усилий даст возможность определить опасные сечения.
а) 
б) 
в) 
г) 
Рисунок 8. Изополя изгибающих моментов в плите перекрытия (кН·м/п.м.): а) Mx для сборного варианта; б) My для сборного варианта; в) Mx для монолитного варианта; г) My для монолитного варианта
Удобно изополя анализировать, разделив ячейку перекрытия на полосы шириной 1м: две пролётные, проходящие по центру, и четыре надколонные. С учётом этого выпишем значения изгибающих моментов в наиболее нагруженных конечных элементах плиты перекрытия и сведём значения в таблицу:
