Компоновка сборного балочного перекрытия

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Московский государственный строительный университет

Факультет “ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО”

 

 

Кафедра железобетонных и каменных конструкций.

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

«Проектирование МНОГоэтажного здания»

 

 

­

 

 

Выполнил: студент группы ТЭС-4-3

Моисеева В.Э.

 

 

Проверил: Филимонова Е.А.

 

 

г. Москва, 2012г.

Содержание

 

1. Исходные данные для проектировани

2. Компоновка сборного балочного перекрытия

3. Проектирование ребристой плиты перекрытия

3.1. Конструктивное решение плиты перекрытия

3.2. Сбор нагрузок на плиту перекрытия

3.3. Определение конструктивной и расчетной длин плиты перекрытия

3.4. Выбор материалов для плиты

3.5. Расчет плиты по предельным состояниям первой группы.

3.5.1. Определение расчетных усилий.

3.5.2. Расчет по прочности нормального сечения при действии изгибающего момента.

3.5.3. Расчет продольного ребра плиты перекрытия по нормальному сечению(подбор продольной рабочей арматуры)

3.5.4. Расчет продольного ребра на действие поперечной силы(подбор поперечной арматуры)

3.5.5. Расчет полки на местный изгиб

3.5.6. Конструирование каркаса продольного ребра

3.6. Расчет плиты по предельным состояниям второй группы

3.6.1. Геометрические характеристики приведенного сечения

3.6.2. Потери предварительного напряжения арматуры

3.6.3. Определение кривазны прогиба.

4. Проектирование сборного железобетонного ригеля

4.1. Конструктивное решение ригеля

4.2. Сбор нагрузок на ригель

4.3. Определение конструктивной и расчетной длин ригеля

4.4. Определение расчетных усилий

4.5. Выбор материалов для ригеля

4.6. Расчет ригеля по нормальному сечению (подбор продольной рабочей арматуры)

4.7. Расчет ригеля по наклонному сечению (подбор поперечной арматуры)

4.8. Построение эпюры материалов (нахождение точки теоретического обрыва стержней)

4.9. Конструирование каркаса К-1 ригеля

5. Конструирование и расчет колонны

5.1. Исходные данные

5.2. Определение усилий в колонне

5.3. Расчет колонны по прочности

6. Конструирование и расчет фундамент а под колонну

6.1. Исходные данные

6.2. Определение размера стороны подошвы фундамента

6.3. Определение высоты фундамента

6.4. Расчет на продавливание

6.5. Определение площади арматуры подошвы фундамента

7. Проектирование монолитного перекрытия

7.1. Компановка конструктивной схемы

7.2. Выбор материала для плиты

7.3. Расчет и конструирование плиты монолитного проектирования

7.3.1. Расчетные пролеты и нагрузки

7.3.2. Определение усилий от внешней нагрузки

7.3.3. Расчет прочности плиты по нормальным сечениям

7.3.4. Конструирование плиты

7.4. Расчет и конструирование второстепенной балки

7.4.1. Расчетные пролеты и нагрузки

7.4.2. Определение усилий от внешней нагрузки

7.4.3. Расчет прочности по нормальным сечениям

7.4.4. Расчет прочности по наклонным сеченям

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

 

Размеры здания в плане в осях: 25,2 х 48,0м.

 

Число этажей: 9

 

Высота этажа: 2,8м.

 

Расчетное сопротивление грунта: R_o = 0,36кН/м².

 

Снеговая нагрузка: S^н =2,4кН/м².

 

Временная нагрузка на перекрытие: 3,0кН/м².

 

Тип пола: 1

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕБРИСТОЙ ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЯ

 

Выбор материалов для плиты перекрытия

Для плиты перекрытия принимаем следующие материалы:

Бетон тяжелый класса по прочности на сжатие В20:

Rb,n = Rb,ser = 15,0 МПа; Rbt,n = Rbt,ser = 1,35 МПа,

Rb = 11,5 МПа; Rbt = 0,9 МПа,

γ b 1 = 0,9.

Начальный модуль упругости бетона Еb = 27,5·10*5 МПа

Арматура:

− продольная напрягаемая класса А600:

Rs,n = Rs,ser = 600 МПа);

Rs = 520 МПа);

Еs = 2,0 ·105 МПа

− ненапрягаемая класса В500:

Rs = 435

Rsw = 300 МПа.

Расчет плиты по предельным состояниям первой группы

Расчет по прочности нормального сечения при действии изгибающего

Момента

При расчете принимается вся ширина верхней полки =214 см

( - b)/2=(214-22,5)/2=95,75<l/6=584,5/6=97,5см

l-конструктивный размер плиты

10210 кН·см ≤ 0,9·1,15·214·5(27 – 0,5·5) = 36999 кН·см;

R b = 11,5 МПа = 1,15 кН/см2.

Сбор нагрузок на ригель

 

Постоянная распределенная нагрузка от перекрытия на ригель:

,

где g_п – постоянная расчетная нагрузка на перекрытие (берется из табл.3.1); g _п = 5,57кН/м²;

l_пл – номинальная длина плиты; l_пл = 6,0м;

γ_п – коэффициент надежности по нагрузке; γ_п = 0,95;

кН/м.

Собственный вес погонного метра ригеля:

g _риг = 43кН/м.

Постоянная распределенная нагрузка на ригель:

g _пост = g + g _риг;

g _пост = 31,75 + 3 = 34,45 кН/м.

Временная распределенная нагрузка на ригель:

,

где υ_п – временная расчетная нагрузка на перекрытие (берется из табл.3.1); υ _п = 3,6 кН/м²;

l_пл – номинальная длина плиты; l_пл = 6,0м;

γ_п – коэффициент надежности по нагрузке; γ_п = 0,95;

кН/м.

Понижающий коэффициент для временной нагрузки определяется по формуле:

,

где A – грузовая площадь ригеля, определяемая по формуле:

,

где l_р – номинальная длина ригеля; l_р = 6,3м;

l_пл – номинальная длина плиты; l_пл = 6,0м;

м².

.

Полная распределенная нагрузка на ригель:

,

кН/м.

 

Построение эпюры материалов

(нахождение точки теоретического обрыва стержней)

Для построения эпюры материалов необходимо в первую очередь построить эпюру моментов, возникающих ригеле и нанести на нее максимальное и промежуточные значения моментов. Промежуточные значения величин моментов определяем по формулам:

;

;

,

где Q – поперечная сила; Q = 154,1 кН;

l_o – расчетная длина ригеля; l_o = 6,09м;

q – полная распределенная нагрузка на ригель; q = 50,61кН/м;

кН∙м;

кН∙м;

кН∙м.

Определим фактическое усилие, которое сечение ригеля может выдержать. Для этого найдем значение ξ по формуле:

,

где – фактическая площадь рабочей арматуры; для 4ø25A500 = 19,64см²;

R_s – расчетное сопротивление арматуры; R_s = 520МПа;

b – ширина ригеля поверху; b = 30см;

h_o – расстояние от оси арматуры до верха ригеля (рабочая высота); h_o = 35см;

γ_b1 – коэффициент, учитывающий длительность нагрузки; γ_b1 = 0,9;

R_b – расчетное сопротивление бетона; R_b = 22МПа;

.

По приложению 10 находим значение ζ, соответствующее найденному значению ξ = 0,41 (или ближайшему по величине к найденному). Для ξ = 0,41 значения этой величины будет равно ζ = 0,795.

Максимальный момент, воспринимаемый сечением, определяется по формуле:

;

Т.к. изгибающий момент в ригеле не постоянен (уменьшается к краям), то ближе к раю ригеля сечение будет недогружено (будет перерасход арматуры). Следовательно, часть рабочей арматуры можно до конца не доводить. Т.к. арматура принята одинаковой, то не доводим до конца верхние стержни рабочей арматуры. В данном сечении фактическая площадь будет равна = 9,82см². Расстояние от оси арматуры до верха ригеля (рабочая высота) будет равна h₀₁ = 37см (рис.4.4).

 

Рис. 4.4. К определению усилий, воспринимаемых сечением.

 

Для этого сечения найдем значение ξ по формуле:

,

.

По приложению 10 находим значение ζ, соответствующее найденному значению ξ = 0,19 (или ближайшему по величине к найденному). Для ξ = 0,19 значения этой величины будет равно ζ = 0,905.

Максимальный момент, воспринимаемый данным сечением (с двумя стержнями арматуры), определяется по формуле:

;

кН∙м.

Рис. 4.5. Эпюра материалов.

 

Значения максимальных моментов М₄ и М₂ наносим на эпюру материалов. В точках пересечения линии М₂ и эпюры моментов М верхние стержни будут обрываться. Но для работы верхних стержней необходима их дополнительная заделка с каждой стороны на величину W, равную 20 диаметрам арматуры:

Места теоретического обрыва арматуры можно определить аналитически.

M=143кН.

M=

145x-25,305х =143

х1=1,27 м

х2=4,465 м

Это точки теоретического обрыва арматуры.

Длина обрываемого стержня будет равна 4,465-1,27+2*0,3=3,8 м

Принимаем длину обрываемого стержня 4м.

Определяем аналитически величину поперечной силы в месте теоретического обрыва арматуры х=0,97м

Графически поперечная сила была принята 95,27 кН с достаточной степенью точности.

Исходные данные

Нагрузка на 1 м2 перекрытия принимается такой же, как и в предыдущих расчетах (см. табл. 1).

Нагрузка на 1 м2 покрытия

Таблица 5,1

№ п/п	Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэфф. надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН/м2
	Постоянная:
	- гидроизоляциооный ковер(3слоя) -Армированная цементно-песчаная стяжка, δ = 40 мм, ρ = 2200 кг/м3 -Керамзит по уклону, δ = 100 мм, ρ =600 кг/м3 -Утеплитель – минераловатные пли- ты, δ = 150 мм, ρ = 150 кг/м3	0,150   0,880   0,6   0,225	1,3   1,3   1,3   1,2	0,195   1,,144   0,780   0,270
	- Пароизоляция 1 слой -Железобетонная плита перекрытия с омоноличиванием швов, δ = 220 мм	0,050   2,522	1,3   1,1	0,065   2,774
	Итого постоянная (groof)	4,44	-	5,204
	Временная нагрузка – снеговая*: S = S0μ в том числе длительная часть снего- вой нагрузки Ssh	2,4·0,7=1,680   0,840	-	2,4   1,200
Полная нагрузка (groof + S)	6,12	-	7,604

 

Материалы для колонны:

Бетон – тяжелый класса по прочности на сжатие В30, расчетное сопротивление при сжатии Rb = 17,0 МПа

Арматура:

− продольная рабочая класса А500С (диаметр 16 …40 мм), расчётное сопротивление Rs = 435МПа, Rsc = 435 МПа,

− поперечная – класса А240.

 

Расчет колонны по прочности

Расчет по прочности колонны производится как внецентренно сжатого элемента со случайным эксцентриситетом е_а:

е_а=(1/30)h_col= 40/30=1.33см; е_а=(h_fl/600)= 0.47см; е_а=1см

Однако расчет сжатых элементов из бетона классов В15 …В35 (в нашем случае В25) на действие продольной силы, приложенной с эксцентриситетом е ₀ = е_а=1,33 при гибкости l 0/ hcol < 20, допускается производить из условия:

N ≤ ϕ · (γb 1 RbAb + RscAs,tot),

где Ab – площадь сечения колонны;

As,tot – площадь всей продольной арматуры в сечении колонны:

l 0 – расчетная длина колонны подвала с шарнирным опиранием в уровне 1-го этажа и с жесткой заделкой в уровне фундамента;

Rsc – расчетное сопротивление арматуры сжатию.

l 0 = 0,7(hfl + 15 см) = 0,7(280 + 15) = 206,5 см;

l 0/ hcol= 206,5/40=5,16<20; Ab =40·40=1600 см².

A_s,tot= см²

Из условия ванной сварки выпусков продольной арматуры при стыке колонн, минимальный ее диаметр должен быть не менее 20 мм. Принимаем 4Ø28 А500С с As = 24,6 см².

т.к. l 0/ hcol ≈ 5.

Диаметр поперечной арматуры принимаем Ø14 А240 (из условия сварки c продольной арматурой). Шаг поперечных стержней s = 300 мм, что удовлетворяет конструктивным требованиям s ≤ 15 d = 15·20 = 300 мм и s ≤ 500 мм.

Армирование колонны показано на рис.11.

А) Б)

 

С)

 

Рис 11:а)схема армирования; б)опалубка колонны; с)разрез поперечный

 

 

Исходные данные

Грунты основания – пески средней плотности, условное расчётное сопротивление грунта R 0 = 0,36 МПа.

Бетон тяжелый класса В30. Расчетное сопротивление растяжению Rbt = 1,15 МПа, γb 1 = 0,9. Арматура класса А500, Rs = 435 МПа = 43,5кН/см2.

Вес единицы объема бетона фундамента и грунта на его обрезах = 20 кН/м3.

Высоту фундамента предварительно принимаем 90 см. C учётом пола подвала глубина заложения фундамента = 105 см. Расчетное усилие, передающееся с колонны на фундамент,

N = 3211,95 кН. Нормативное усилие = N / = 3211,95/1,15 = 2793 кН,

где = 1,15 – усредненное значение коэффициента надежности по нагрузке.

 

Расчет на продавливание

Проверяем нижнюю ступень фундамента на прочность против продавливания. Расчет элементов без поперечной арматуры на продавливание при действии сосредоточенной силы производится из условия (6.97 [3]):

F ≤ ,

где F − продавливающая сила, принимаемая равной продольной силе в колонне подвального этажа на уровне обреза фундамента за вычетом нагрузки, создаваемой реактивным отпором грунта, приложенным к подошве фундамента в пределах площади с размерами, превышающими размер площадки опирания (в данном случае второй ступени фундамента =1,8×1,8 м) на величину во всех направлениях; – площадь расчетного поперечного сечения, расположенного на расстоянии 0,5 от границы площади приложения силы N с рабочей высотой сечения . В нашем случае = = 0,25 м.

Площадь определяется по формуле:

= U · ,

где U – периметр контура расчетного сечения (см. рис.12,а);

U = ( + 2·0,5 ) ·4 = (1,8 + 2·0,5·0,25) ·4 = 8,2 м.

Площадь расчётного поперечного сечения = 8,2·0,25 = 2,05 м2.

Продавливающая сила равна:

F=N-p· ,

здесь p =295 кН/м2, − реактивный отпор грунта,

− площадь основания продавливаемого фрагмента нижней ступени фундамента в пределах контура расчётного поперечного сечения, равная:

=( +2·0,5· ) =(1,8+2·0,5·0,25) =4,2 м².

F=3211,95-295 4,2=1973 кН

Проверка условия (6.97) [3] показывает:

F= 1973 кН < 0,9·1,15· ·2,05=2122 кН,

т.е. прочность нижней ступени фундамента против продавливания обеспечена.

 

Рис.6.4. К расчету фундамента на продавливание: 1-расчетное поперечное сечение; 2-контур поперечного сечения; 3-контур площадки приложения нагрузки.

Выбор материала для плиты

Материалы для перекрытия:

Бетон – тяжелый класса В20, расчетное сопротивление осевому сжатию Rb=11.5МПа, расчетное сопротивление растяжению Rbt=0,90МПа.

Арматура:

- для армирования плит – проволока класса В500С диаметром 3-5мм, Rs=415МПа.

- для армирования второстепенных балок – продольная рабочая арматура класса А600С, Rs=520МПа; поперечная класса А240, Rsw=170МПа, арматура сеток – проволока класса В500С.

Конструирование плиты

Рулонные сетки с продольным направлением рабочих стержней раскатывают в направлении главных балок и стыкуют между собой внахлестку без сварки. Сетки выбираются по сортаменту сварных сеток соответствующей ширины. Для перекрытия с плитами, окаймленными балками по четырем сторонам, принимаем основные сетки с площадью продольной рабочей арматуры , длиной 20280 мм и шириной 3030мм. Для армирования крайних пролетов, где располагаются лестничные клетки, принимаем основные сетки с площадью продольной рабочей арматуры , длиной 12780мм и шириной 3030мм.

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Московский государственный строительный университет

Факультет “ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО”

 

 

Кафедра железобетонных и каменных конструкций.

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

«Проектирование МНОГоэтажного здания»

 

 

­

 

 

Выполнил: студент группы ТЭС-4-3

Моисеева В.Э.

 

 

Проверил: Филимонова Е.А.

 

 

г. Москва, 2012г.

Содержание

 

1. Исходные данные для проектировани

2. Компоновка сборного балочного перекрытия

3. Проектирование ребристой плиты перекрытия

3.1. Конструктивное решение плиты перекрытия

3.2. Сбор нагрузок на плиту перекрытия

3.3. Определение конструктивной и расчетной длин плиты перекрытия

3.4. Выбор материалов для плиты

3.5. Расчет плиты по предельным состояниям первой группы.

3.5.1. Определение расчетных усилий.

3.5.2. Расчет по прочности нормального сечения при действии изгибающего момента.

3.5.3. Расчет продольного ребра плиты перекрытия по нормальному сечению(подбор продольной рабочей арматуры)

3.5.4. Расчет продольного ребра на действие поперечной силы(подбор поперечной арматуры)

3.5.5. Расчет полки на местный изгиб

3.5.6. Конструирование каркаса продольного ребра

3.6. Расчет плиты по предельным состояниям второй группы

3.6.1. Геометрические характеристики приведенного сечения

3.6.2. Потери предварительного напряжения арматуры

3.6.3. Определение кривазны прогиба.

4. Проектирование сборного железобетонного ригеля

4.1. Конструктивное решение ригеля

4.2. Сбор нагрузок на ригель

4.3. Определение конструктивной и расчетной длин ригеля

4.4. Определение расчетных усилий

4.5. Выбор материалов для ригеля

4.6. Расчет ригеля по нормальному сечению (подбор продольной рабочей арматуры)

4.7. Расчет ригеля по наклонному сечению (подбор поперечной арматуры)

4.8. Построение эпюры материалов (нахождение точки теоретического обрыва стержней)

4.9. Конструирование каркаса К-1 ригеля

5. Конструирование и расчет колонны

5.1. Исходные данные

5.2. Определение усилий в колонне

5.3. Расчет колонны по прочности

6. Конструирование и расчет фундамент а под колонну

6.1. Исходные данные

6.2. Определение размера стороны подошвы фундамента

6.3. Определение высоты фундамента

6.4. Расчет на продавливание

6.5. Определение площади арматуры подошвы фундамента

7. Проектирование монолитного перекрытия

7.1. Компановка конструктивной схемы

7.2. Выбор материала для плиты

7.3. Расчет и конструирование плиты монолитного проектирования

7.3.1. Расчетные пролеты и нагрузки

7.3.2. Определение усилий от внешней нагрузки

7.3.3. Расчет прочности плиты по нормальным сечениям

7.3.4. Конструирование плиты

7.4. Расчет и конструирование второстепенной балки

7.4.1. Расчетные пролеты и нагрузки

7.4.2. Определение усилий от внешней нагрузки

7.4.3. Расчет прочности по нормальным сечениям

7.4.4. Расчет прочности по наклонным сеченям

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

 

Размеры здания в плане в осях: 25,2 х 48,0м.

 

Число этажей: 9

 

Высота этажа: 2,8м.

 

Расчетное сопротивление грунта: R_o = 0,36кН/м².

 

Снеговая нагрузка: S^н =2,4кН/м².

 

Временная нагрузка на перекрытие: 3,0кН/м².

 

Тип пола: 1

 

КОМПОНОВКА СБОРНОГО БАЛОЧНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ

Компоновка конструктивной схемы заключается в размещении колонн и стен здания в плане, выборе схем расположения ригелей и плит перекрытия, назначении размеров колонн, ригелей и плит перекрытия.

Для здания принимаем расположение ригелей – поперечное, расположение плит перекрытия – продольное.

Размер колонн принимаем 0,4 х 0,4м.

Размеры всех элементом принимаются с точностью до 1см (если размеры получаются с десятыми долями сантиметра, то их округляют до целого числа сантиметров в меньшую сторону).

Длину ригелей подбираем из заданной ширины здания, учитывая, что их длина должна находиться в пределах от 5,0 до 6,6м. Принимаем длину ригелей l_р = 6,3м (4 х 6,3 = 25,2м= b_зд).

Длину плит перекрытия подбираем из заданной длины здания, учитывая, что их длина должна находиться в пределах от 5,0 до 6,6м. Принимаем длину плит перекрытия l_пл = 6,0м (8 х 6,0 = 48,0м = l_зд).

Ширину плит перекрытия подбираем из принятой длины ригеля, учитывая, что их ширина должна находиться в пределах от 1,1 до 1,6м. Принимаем ширину плит перекрытия b_пл = 2,2м (будут укладываться с зазором 5мм).

В левом и правом нижних углах здания плиты не укладываем, оставляя отверстия для устройства лестничных маршей.

Принятая схема каркаса здания указана на рис. 2.1.

 

 

Рис. 2.1. Схема каркаса многоэтажного здания.