Помощь студентам в учебе
Сравнительный анализ по прочности вариантов несущих конструкций госпиталя для ветеранов с площадью застройки 1000 м2, г.Набережные Челны
|
Введение 4
ГЛАВА I. Анализ методов расчета железобетонных конструкций 6
1.1 История развития проектирования 6
1.2 Основные принципы вариантного проектирования конструкций 9
1.3 Методы расчета конструкций 11
1.3.1 Метод допускаемых напряжений 11
1.3.2 Метод предельных состояний 12
1.3.3 Метод определения комбинаций предельных сил и моментов, с
учётом пластических свойств материала 14
1.3.3.1 Поверхность нагружения 18
1.3.3.2 Принцип максимума Мизеса и постулат Друккера.
Ассоциированный закон деформирования 21
1.3.3.3 Предельные поверхности (поверхности прочности) для брусьев
произвольной формы в общем случае их сложного сопротивления 24
1.3.3.4 Уравнения предельной поверхности для составных брусьев в
случае кратковременного статического приложения нагрузок 32
ГЛАВА II. РАЗРАБОТКА АРХИТЕКТУРНО-ПЛАНИРОВОЧНЫХ
РЕШЕНИЙ ГОСПИТАЛЯ ДЛЯ ВЕТЕРАНОВ 40
2.1 Общие данные 40
2.2 Объемно-планировочное решение 41
2.3 Конструктивно-планировочные решения 44
2.3 Теплотехнический расчет ограждающей конструкции 45
2.5 Инженерное оборудование здания 46
ГЛАВА III. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО
НАПРЯЖЕННОЙ ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЯ 54
3.1 Сбор нагрузок 54
3.1.1 Расчетный пролет и нагрузки 55
3.1.2 Характеристики прочности бетона и арматуры 58
3.1.3 Расчет прочности плиты по сечению, нормальному к продольной оси 59
3.1.4 Расчет прочности плиты по сечению,наклонному к продольной оси . 60
3.1.5 Расчет плиты по предельным состояниям второй группы 61
3.1.6 Определение потерь предварительного напряжения 62
3.1.7 Расчет по образованию трещин нормальных к продольной оси 64
3.1.8 Определение прогиба плиты 65
3.2 Расчет плиты перекрытия методом определения комбинаций предельных
сил и моментов, с учетом пластических свойств материала 67
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 79
Список литературы 81
ГЛАВА I. Анализ методов расчета железобетонных конструкций 6
1.1 История развития проектирования 6
1.2 Основные принципы вариантного проектирования конструкций 9
1.3 Методы расчета конструкций 11
1.3.1 Метод допускаемых напряжений 11
1.3.2 Метод предельных состояний 12
1.3.3 Метод определения комбинаций предельных сил и моментов, с
учётом пластических свойств материала 14
1.3.3.1 Поверхность нагружения 18
1.3.3.2 Принцип максимума Мизеса и постулат Друккера.
Ассоциированный закон деформирования 21
1.3.3.3 Предельные поверхности (поверхности прочности) для брусьев
произвольной формы в общем случае их сложного сопротивления 24
1.3.3.4 Уравнения предельной поверхности для составных брусьев в
случае кратковременного статического приложения нагрузок 32
ГЛАВА II. РАЗРАБОТКА АРХИТЕКТУРНО-ПЛАНИРОВОЧНЫХ
РЕШЕНИЙ ГОСПИТАЛЯ ДЛЯ ВЕТЕРАНОВ 40
2.1 Общие данные 40
2.2 Объемно-планировочное решение 41
2.3 Конструктивно-планировочные решения 44
2.3 Теплотехнический расчет ограждающей конструкции 45
2.5 Инженерное оборудование здания 46
ГЛАВА III. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО
НАПРЯЖЕННОЙ ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЯ 54
3.1 Сбор нагрузок 54
3.1.1 Расчетный пролет и нагрузки 55
3.1.2 Характеристики прочности бетона и арматуры 58
3.1.3 Расчет прочности плиты по сечению, нормальному к продольной оси 59
3.1.4 Расчет прочности плиты по сечению,наклонному к продольной оси . 60
3.1.5 Расчет плиты по предельным состояниям второй группы 61
3.1.6 Определение потерь предварительного напряжения 62
3.1.7 Расчет по образованию трещин нормальных к продольной оси 64
3.1.8 Определение прогиба плиты 65
3.2 Расчет плиты перекрытия методом определения комбинаций предельных
сил и моментов, с учетом пластических свойств материала 67
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 79
Список литературы 81
Совершенствование конструктивных решений конструкций зависит от способов и методов расчета, обеспечивающих необходимую прочность и надежность с учетом колоссальной экономии строительных материалов. При этом важнейшая роль принадлежит реализации положений свода правил и норм по проектированию конструкций, отражающих достижения российской науки и практического проектирования конструкций.
Данная магистерская диссертация разработана на тему: «Сравнительный анализ по прочности вариантов несущих конструкций госпиталя для ветеранов с площадью застройки 1000 м2, г.Набережные Челны».
Актуальность темы. Важнейшей задачей строительной отрасли является снижение себестоимости конструкций зданий и сооружений при обеспечении требуемой для них несущей способности. Одним из путей решения этой проблемы является оптимальное проектирование. Поэтому тема магистерской диссертации, связанная с расчетом несущ конструктивных элементов здания с различными вариантами армирования и разных методов расчета, является актуальной.
Цель работы: исследование вариантов армирования несущих конструкций на прочность с применением различных методов расчета. Вопрос усложняется тем, что оптимальный поиск сечения элементов конструкции и самих проектируемых конструкций необходимо выполнять на дискретных множествах параметров, к которым следует отнести геометрическое сечение элементов, марка используемой стали.
Для достижения цели требуется решить следующие задачи:
1. Изучить различные методы расчета несущих конструкций..
2. Выполнить сбор нагрузок на рассчитываемую конструкцию.
3. Спроектировать объект расчета.
4. Выполнить расчет и конструирование железобетонной плиты перекрытия.
5. Произвести расчет железобетонной плиты на прочность методом определения предельных сил и моментов, с учетом пластических свойств материала.
6. Сравнить полученные результаты.
Объект исследования - конструктивный элемент (железобетонная плита перекрытия) здания.
Предмет исследования - исследование работы конструктивных элементов здания и результаты расчётов железобетонной плиты перекрытия при различных вариантах армирования.
Объем и структура диссертационной работы: Структура диссертационной работы определяется общими замыслом и логикой проведения исследований. Работа состоит из введения, 3 глав, заключения, списка литературы из 36 источников.
Данная магистерская диссертация разработана на тему: «Сравнительный анализ по прочности вариантов несущих конструкций госпиталя для ветеранов с площадью застройки 1000 м2, г.Набережные Челны».
Актуальность темы. Важнейшей задачей строительной отрасли является снижение себестоимости конструкций зданий и сооружений при обеспечении требуемой для них несущей способности. Одним из путей решения этой проблемы является оптимальное проектирование. Поэтому тема магистерской диссертации, связанная с расчетом несущ конструктивных элементов здания с различными вариантами армирования и разных методов расчета, является актуальной.
Цель работы: исследование вариантов армирования несущих конструкций на прочность с применением различных методов расчета. Вопрос усложняется тем, что оптимальный поиск сечения элементов конструкции и самих проектируемых конструкций необходимо выполнять на дискретных множествах параметров, к которым следует отнести геометрическое сечение элементов, марка используемой стали.
Для достижения цели требуется решить следующие задачи:
1. Изучить различные методы расчета несущих конструкций..
2. Выполнить сбор нагрузок на рассчитываемую конструкцию.
3. Спроектировать объект расчета.
4. Выполнить расчет и конструирование железобетонной плиты перекрытия.
5. Произвести расчет железобетонной плиты на прочность методом определения предельных сил и моментов, с учетом пластических свойств материала.
6. Сравнить полученные результаты.
Объект исследования - конструктивный элемент (железобетонная плита перекрытия) здания.
Предмет исследования - исследование работы конструктивных элементов здания и результаты расчётов железобетонной плиты перекрытия при различных вариантах армирования.
Объем и структура диссертационной работы: Структура диссертационной работы определяется общими замыслом и логикой проведения исследований. Работа состоит из введения, 3 глав, заключения, списка литературы из 36 источников.
Основная задача, решаемая при разработке строительной конструкции, заключается в получении проекта, обеспечивающего требования норм к прочности, жесткости и трещиностойкости, с техническими и экономическими показателями, уровень которых не ниже показателей других конструкций того же типа. Размеры элементов конструкций (поперечные сечения и длину) необходимо подбирать такими, чтобы под действием нагрузок они не разрушались и не получали деформаций выше допустимых.
В данной магистерской диссертации был произведен расчет по прочности железобетонной плиты перекрытия:
Прочностные характеристики:
- Бетон тяжелый класса В20. Призменная прочность нормативная Rbn= Rb,ser=15 МПа, расчетная Rb= 11,5 Мпа; коэффициент условий работы бетона уЬ2 = 0,9; нормативное сопротивление при растяжении Rbtn= Rbt,ser = 1,4 МПа; расчетное Rbt= 0,9 МПа; модуль упругости ЕЬ = 29000 Мпа.
- Напрягаемая арматура стержневая класса А800 с электротермическим натяжением на упоры форм. Нормативное сопротивление Rsn= 800 МПа; расчетное сопротивление Rs= 695 МПа; модуль упругости Еs = 190000 МПа.
Был произведен расчет по двум методам:
1) метод предельных состояний;
2) метод определения комбинаций предельных сил и моментов, с учётом пластических свойств материала.
Все эти методы преследуют одну цель - обеспечить сооружению прочность и долговечность.
Результаты расчетов:
1. Метод предельных состояний:
а) Расчетный изгибающий момент М=203,46 кНм;
б) Размеры: - 8850х2990х300мм;
2. Метод определения комбинаций предельных сил и моментов, с учётом пластических свойств материала:
а) Максимальный изгибающий момент М=806,6 кНм;
б) максимальная поперечная сила Qmax=4162,5 кН;
в) коэффициент запаса прочности 3,96.
Согласно этим расчетам, можно сделать следующие выводы:
1. Сущность метода расчета по предельным состояниям в том, что устанавливаются предельные состояния и вводится система расчетных коэффициентов, гарантирующих конструкцию от наступления этих предельных состояний при самых невыгодных сочетаниях нагрузок и минимальной прочности материалов. Метод предельных состояний дает возможность проектировать более рациональные конструкции, чем метод допускаемых напряжений.
2. Результат расчета по методу определения комбинаций предельных сил и моментов, с учётом пластических свойств материала показывает, что назначаемые размеры поперечных сечений элементов при расчёте по методу предельных состояний несколько завышены. Это может привести к большому перерасходу строительных материалов и денежных средств.
Выбор расчетного метода зависит от вида напряженно - деформированного состояния конструкции, физических, механических свойств материалов, предельного состояния, для которого выполняется расчет, а также специфических условий проектирования. Наличие запаса прочности обеспечивает дополнительную надежность конструкции, чтобы избежать катастрофы в случае возможных ошибок проектирования, изготовления или эксплуатации.
В данной магистерской диссертации был произведен расчет по прочности железобетонной плиты перекрытия:
Прочностные характеристики:
- Бетон тяжелый класса В20. Призменная прочность нормативная Rbn= Rb,ser=15 МПа, расчетная Rb= 11,5 Мпа; коэффициент условий работы бетона уЬ2 = 0,9; нормативное сопротивление при растяжении Rbtn= Rbt,ser = 1,4 МПа; расчетное Rbt= 0,9 МПа; модуль упругости ЕЬ = 29000 Мпа.
- Напрягаемая арматура стержневая класса А800 с электротермическим натяжением на упоры форм. Нормативное сопротивление Rsn= 800 МПа; расчетное сопротивление Rs= 695 МПа; модуль упругости Еs = 190000 МПа.
Был произведен расчет по двум методам:
1) метод предельных состояний;
2) метод определения комбинаций предельных сил и моментов, с учётом пластических свойств материала.
Все эти методы преследуют одну цель - обеспечить сооружению прочность и долговечность.
Результаты расчетов:
1. Метод предельных состояний:
а) Расчетный изгибающий момент М=203,46 кНм;
б) Размеры: - 8850х2990х300мм;
2. Метод определения комбинаций предельных сил и моментов, с учётом пластических свойств материала:
а) Максимальный изгибающий момент М=806,6 кНм;
б) максимальная поперечная сила Qmax=4162,5 кН;
в) коэффициент запаса прочности 3,96.
Согласно этим расчетам, можно сделать следующие выводы:
1. Сущность метода расчета по предельным состояниям в том, что устанавливаются предельные состояния и вводится система расчетных коэффициентов, гарантирующих конструкцию от наступления этих предельных состояний при самых невыгодных сочетаниях нагрузок и минимальной прочности материалов. Метод предельных состояний дает возможность проектировать более рациональные конструкции, чем метод допускаемых напряжений.
2. Результат расчета по методу определения комбинаций предельных сил и моментов, с учётом пластических свойств материала показывает, что назначаемые размеры поперечных сечений элементов при расчёте по методу предельных состояний несколько завышены. Это может привести к большому перерасходу строительных материалов и денежных средств.
Выбор расчетного метода зависит от вида напряженно - деформированного состояния конструкции, физических, механических свойств материалов, предельного состояния, для которого выполняется расчет, а также специфических условий проектирования. Наличие запаса прочности обеспечивает дополнительную надежность конструкции, чтобы избежать катастрофы в случае возможных ошибок проектирования, изготовления или эксплуатации.