Подбираем арматуру в первом пролете (тавровое сечение).

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

Железобетонные конструкции

многоэтажного здания в монолитном

исполнении (с неполным каркасом)

 

КП1.ЖБК.44-1-КЖ-ПЗ

 

Выполнил: студент 323 группы

Клементьева

 

Проверил:Болотников

 

 

Новосибирск 2017

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. 2

1. Исходные данные. 3

2. Компоновка перекрытия. 4

3. Расчет и конструирование плиты перекрытия. 6

4. Расчет и конструирование второстепенной балки. 8

5. Расчет и конструирование главной балки. 16

6. Расчет и конструирование колонны.. 22

7. Расчет и конструирование фундамента. 23

Литература. 26

 

Введение

Целью работы является проектирование несущих конструкций неполного каркаса трехпролетного многоэтажного здания с монолитными ребристыми перекрытиями с балочными плитами. В составе проекта рассчитываем и конструируем плиту перекрытия, два пролета второстепенной и главной балок, среднюю колонну первого этажа и фундамент под нее. Каждую конструкцию нужно рассчитать только по прочности и разработать чертежи.

Исходными данными для проектирования являются: размеры здания в плане по наружным осям L₁хL₂ расстояния между продольными и поперечными разбивочными осями 1₁х1₂ (сетка колонн), количество и высота этажей, полезная нормативная нагрузка на 1 м²покрытия и перекрытий (включая постоянную, длительную и кратковременную) и классы рабочей арматуры. Перечисленных данных, однако, недостаточно для того, чтобы непосредственно приступить к разработке конструкций. Вначале необходимо скомпоновать перекрытие, определить размеры его элементов и их расчетные пролеты.

 

1. Исходныеданные

 

 

 

2. Компоновкаперекрытия

Толщину плиты перекрытия производственного здания принимают:

h_пл=(1/20...1/30)·а,

где a- расстояние между осями соседних второстепенных балок назначают в пределах 1200...2200 мм.

Толщина плиты должна быть не менее 60 мм. При значительных нагрузках может потребоваться увеличениетолщины плиты. Так, при временной нагрузке 10...15 кН/м²и а более 2 м толщину плит принимают 80...100 мм(по условиям экономичного армирования) кратно 10 мм. Глубину опирания плиты на кирпичную стену назначают не менее 120 мм.

Высоту сечения второстепенных балок принимают:

h_вб=(1/12...1/20)·l₂,

где 1₂ — расстояние между осями соседних главных балок, а ширину:

b_в=(0,4…0,5)·h_вб.

Размеры h_вб и b_вб должны быть кратными 50 мм. Длину площадки опирания второстепенной балки накирпичную стену принимают 250 мм.

Высоту сечения главных балок принимают (рис. 3)

h_гб=(1/8...1/15)·l₁,

где l₁ — расстояние между осями колонн, а ширину:

b_гб=(0,4…0,5)·h_гб.

При этом высота главной балки должна превышать высоту второстепенной не менее, чем на 50 мм.

Размеры h_гб и b_гб должны быть кратными 50 мм. При h_гб>600 мм высоту сечения главных балок принимают кратной 100 мм. Длину площадки опирания главной балки на кирпичную стену принимают обычно 380 мм.

Для расчета плиты условно вырезают полосу шириной 1 м поперек второстепенных балок. Эту полосурассматривают как многопролетную балку, промежуточными опорами которой являются второстепенные балки, акрайними - стены. Расчетные пролеты плиты определяют следующим образом:

— для средних пролетов l₀₂=а-b_вб,

где а - расстояние между осями второстепенных балок, b_вб — ширинавторостепенной балки;

— для крайних пролетов l₀₁=a-b_вб/2-с + d_n/2,

здесь с - привязка внутренних граней стен к осям, d_n- глубина опирания плиты на стену.

Второстепенную балку рассматривают как многопролетную, промежуточными опорами которой являются главные балки, а крайними - стены. Расчетные пролеты второстепенной балки:

— для средних пролетов l₀₂=l₂-b_гб,

где l₂- расстояние между осями соседних главных балок, b_гб- ширинаглавной балки;

— для крайних пролетов l₀₁=l₂-b_гб/2-с+d_гб/2, здесь d_гб- длина площадки опирания второстепеннойбалки на стену.

Главную балку рассматривают как многопролетную, промежуточными опорами которой являются колонны, акрайними - стены. Расчетные пролеты главной балки:

— для средних пролетов l₀₂=l₁, где l₂- расстояние между осями колонн;

— для крайних пролетов l₀₁ = l₁-с+d_гб/2,

здесь d_гб- длина площадки опирания главной балки на стену.

,

Где h_плв см, а в м, p–нормативное значение полезной нагрузкив кПа.

 

3. Расчет и конструированиеплитыперекрытия

Плита как многопролетная балка шириной 1 м, загружена равномерно распределенной погонной нагрузкой q кН / м, численно равной нагрузке на 1 м².

Изгибающие моменты в сечениях плиты определяются по формулам, учитывающим образование пластических шарниров на опорах и перераспределение изгибающих моментов:

— для средних пролетов и промежуточных опор

М₂=±q·l₀₂²/16,

— для крайних пролетов и первой от края опоры

М₂=±q·l₀₁²/11,

В плитах, окаймленных по всему контуру монолитно связанными с ними балками, изгибающие моменты под влиянием распоров в предельном равновесии уменьшаются. Поэтому в сечениях средних пролетов и насредних опорах, если h_пл/l₀₂>1/30, моменты уменьшаются на 20 %.

Плита армируется сварными сетками с продольной или поперечной рабочей арматурой (первый способармирования называют непрерывным, второй - раздельным). Вначале подбирают необходимый шаг и диаметр стержней сетки С₁ на 1 м ширины из расчета для средних пролетов с площадьюA_s1. При диаметрестержней до 5 мм выбирают рулонные сетки с продольной рабочей арматурой, которые раскатываются вдольглавных балок. В крайних пролетах и над первой от края опоре арматуры требуется по расчету больше; поэтому здесь укладывают дополнительную сетку С₂ (ее параметры подбираются так, чтобы площадь сечениярабочих стержней была не менее разницы требуемой арматуры в крайнем пролете A_sкр и фактической A₁.

Сетки С₂ укладывают по сетке С₁ в первом пролете и заводят за первую второстепенную балку на 1/4 пролета плиты. Если при подборе сеток диаметр рабочих стержней превышает 5 мм, применяют сетки с поперечным расположением рабочей арматуры и раскатывают их вдоль второстепенных балок.

Коэффициент для определения высоты сжатой зоны:

Относительная высота сжатой зоны:

Высотасжатойзоны:

Требуемая площадь сечения растянутой арматуры:

Проверка прочности при подобранной арматуре:

Процент армирования сечения:

 

 

4. Расчет и конструированиевторостепеннойбалки

В расчетной схеме второстепенную балку рассматривают как многопролетную неразрезную балки с крайними шарнирными опорами (стены) и промежуточными опорами - главными балками. Равномерно распределенную нагрузку на балку собирают с полосы шириной, равной расстоянию между осями второстепенных балок а. Постоянная нагрузка состоит из собственного веса плиты, пола и собственного веса 1 м ребра балки g_вб, выступающего под плитой:

,

где 25 кН/м³ — объемная масса железобетона, =1,1 — коэффициент надежности для нагрузки от собственного веса.

Полная погонная нагрузка для второстепенной балки

,

где q и p — постоянная и временная нагрузки для плиты.

Рабочую арматуру второстепенной балки подбирают по расчетным усилиям, полученным с учетом их перераспределения вследствие образования пластических шарниров в опорных сечениях. При выборе возможных схем армирования, необходимо не только экономить сталь, но и обеспечивать простоту и технологичность арматурных работ и укладки бетона.

Балку армируют в пролетах сварными каркасами, на опорах — сварными рулонными сетками с поперечной рабочей арматурой или сварными каркасами с продольным расположением рабочих стержней. Пролетные каркасы устанавливают вертикально, при ширине балки b>150 мм в ее поперечном сечении размещаютне менее двух каркасов.

Диаметр рабочих продольных стержней каркасов принимают от 10 до 25 мм. Количество продольных рабочих стержней в каждом каркасе может быть один или два. При двух стержнях, расположенных в два ряда,верхний может быть оборван в пролете для экономии стали. Поперечную арматуру (хомуты) в приопорныхучастках на длине 1/4 пролета устанавливают с шагом и диаметром, полученным из расчета прочности наклонных сечений. В средней части каркасов шаг хомутов может быть увеличен до 3/4 h, но не более 500 мм.

На промежуточных опорах каркасы доводят до граней главных балок и соединяют с каркасами следующего

пролета стыковыми стержнями диаметром не менее 1/2 диаметра рабочих стержней и не менее 10 мм. Стыковые стержни заводят за грани главных балок на расстояние не менее 15 диаметров рабочей арматуры.

На промежуточных опорах второстепенные балки лучше армировать сварными каркасами, расположенными горизонтально в пределах ширины балки. Рабочие продольные стержни этих каркасов могут иметь разную длину. Места их обрывов, а также полную длину опорных каркасов определяют построением эпюры материалов, которая представляет собой совмещение объемлющей эпюры изгибающих моментов и моментовнесущей способности нормальных сечений балки с принятым армированием.

Максимальные пролетные и минимальные опорные изибающие моменты:

- в крайнем пролете ,

- на грани первой промежуточной опоры при средней величине соседних моментов ,

- в средних пролетах и на гранях опор .

Остальные ординаты огибающей эпюры моментов вычисляем по зависимости:

где - коэффициенты, принимаемые в зависимости от отношения p/g.

При построении верхней ветви огибающей эпюры М можно использовать ближайшее из приведенных с шагом0,5 значение p/g. Более точный результат получится, интерполируя значения, между которыми лежит наше.

Величины поперечных сил на гранях опор:

- свободной А ,

- первой промежуточной В слева ,

- первой промежуточной В справа ,

- всех остальных слева и справа

Далее выполняем расчеты прочности нормальных сечений. На положительные изгибающие моменты в пролете балка работает как тавровое сечение с полкой в сжатой зон. При h_пл/h_вб>0,1 ширину сжатой полки b_f принимаем равной расстоянию между осями второстепенных балок а. На отрицательные изгибающие моменты балка работает как прямоугольная с шириной b. Поскольку в сечениях по граням промежуточных опор допущено образование пластических шарниров, высота сжатой зоны для них ограничивается условием . При этом полезная высота второстепенной балки должна быть не менее:

.

Расстояние от центра тяжести продольной арматуры до растянутой грани балки предварительно можнопринять 30 мм при расположении арматуры в один ряд и 50 мм - при расположении в два ряда.

Продольную арматуру для второстепенной балки нужно подбирать в четырех сечениях:

- в первом пролете,

- над первой от края опорой,

- в среднем пролете,

- над второй опорой.

В остальных пролетах и над остальнымипромежуточными опорами сечение арматуры принимают таким же, как в среднем пролете и над второй опорой.

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

Железобетонные конструкции

многоэтажного здания в монолитном

исполнении (с неполным каркасом)

 

КП1.ЖБК.44-1-КЖ-ПЗ

 

Выполнил: студент 323 группы

Клементьева

 

Проверил:Болотников

 

 

Новосибирск 2017

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. 2

1. Исходные данные. 3

2. Компоновка перекрытия. 4

3. Расчет и конструирование плиты перекрытия. 6

4. Расчет и конструирование второстепенной балки. 8

5. Расчет и конструирование главной балки. 16

6. Расчет и конструирование колонны.. 22

7. Расчет и конструирование фундамента. 23

Литература. 26

 

Введение

Целью работы является проектирование несущих конструкций неполного каркаса трехпролетного многоэтажного здания с монолитными ребристыми перекрытиями с балочными плитами. В составе проекта рассчитываем и конструируем плиту перекрытия, два пролета второстепенной и главной балок, среднюю колонну первого этажа и фундамент под нее. Каждую конструкцию нужно рассчитать только по прочности и разработать чертежи.

Исходными данными для проектирования являются: размеры здания в плане по наружным осям L₁хL₂ расстояния между продольными и поперечными разбивочными осями 1₁х1₂ (сетка колонн), количество и высота этажей, полезная нормативная нагрузка на 1 м²покрытия и перекрытий (включая постоянную, длительную и кратковременную) и классы рабочей арматуры. Перечисленных данных, однако, недостаточно для того, чтобы непосредственно приступить к разработке конструкций. Вначале необходимо скомпоновать перекрытие, определить размеры его элементов и их расчетные пролеты.

 

1. Исходныеданные

 

 

 

2. Компоновкаперекрытия

Толщину плиты перекрытия производственного здания принимают:

h_пл=(1/20...1/30)·а,

где a- расстояние между осями соседних второстепенных балок назначают в пределах 1200...2200 мм.

Толщина плиты должна быть не менее 60 мм. При значительных нагрузках может потребоваться увеличениетолщины плиты. Так, при временной нагрузке 10...15 кН/м²и а более 2 м толщину плит принимают 80...100 мм(по условиям экономичного армирования) кратно 10 мм. Глубину опирания плиты на кирпичную стену назначают не менее 120 мм.

Высоту сечения второстепенных балок принимают:

h_вб=(1/12...1/20)·l₂,

где 1₂ — расстояние между осями соседних главных балок, а ширину:

b_в=(0,4…0,5)·h_вб.

Размеры h_вб и b_вб должны быть кратными 50 мм. Длину площадки опирания второстепенной балки накирпичную стену принимают 250 мм.

Высоту сечения главных балок принимают (рис. 3)

h_гб=(1/8...1/15)·l₁,

где l₁ — расстояние между осями колонн, а ширину:

b_гб=(0,4…0,5)·h_гб.

При этом высота главной балки должна превышать высоту второстепенной не менее, чем на 50 мм.

Размеры h_гб и b_гб должны быть кратными 50 мм. При h_гб>600 мм высоту сечения главных балок принимают кратной 100 мм. Длину площадки опирания главной балки на кирпичную стену принимают обычно 380 мм.

Для расчета плиты условно вырезают полосу шириной 1 м поперек второстепенных балок. Эту полосурассматривают как многопролетную балку, промежуточными опорами которой являются второстепенные балки, акрайними - стены. Расчетные пролеты плиты определяют следующим образом:

— для средних пролетов l₀₂=а-b_вб,

где а - расстояние между осями второстепенных балок, b_вб — ширинавторостепенной балки;

— для крайних пролетов l₀₁=a-b_вб/2-с + d_n/2,

здесь с - привязка внутренних граней стен к осям, d_n- глубина опирания плиты на стену.

Второстепенную балку рассматривают как многопролетную, промежуточными опорами которой являются главные балки, а крайними - стены. Расчетные пролеты второстепенной балки:

— для средних пролетов l₀₂=l₂-b_гб,

где l₂- расстояние между осями соседних главных балок, b_гб- ширинаглавной балки;

— для крайних пролетов l₀₁=l₂-b_гб/2-с+d_гб/2, здесь d_гб- длина площадки опирания второстепеннойбалки на стену.

Главную балку рассматривают как многопролетную, промежуточными опорами которой являются колонны, акрайними - стены. Расчетные пролеты главной балки:

— для средних пролетов l₀₂=l₁, где l₂- расстояние между осями колонн;

— для крайних пролетов l₀₁ = l₁-с+d_гб/2,

здесь d_гб- длина площадки опирания главной балки на стену.

,

Где h_плв см, а в м, p–нормативное значение полезной нагрузкив кПа.

 

3. Расчет и конструированиеплитыперекрытия

Плита как многопролетная балка шириной 1 м, загружена равномерно распределенной погонной нагрузкой q кН / м, численно равной нагрузке на 1 м².

Изгибающие моменты в сечениях плиты определяются по формулам, учитывающим образование пластических шарниров на опорах и перераспределение изгибающих моментов:

— для средних пролетов и промежуточных опор

М₂=±q·l₀₂²/16,

— для крайних пролетов и первой от края опоры

М₂=±q·l₀₁²/11,

В плитах, окаймленных по всему контуру монолитно связанными с ними балками, изгибающие моменты под влиянием распоров в предельном равновесии уменьшаются. Поэтому в сечениях средних пролетов и насредних опорах, если h_пл/l₀₂>1/30, моменты уменьшаются на 20 %.

Плита армируется сварными сетками с продольной или поперечной рабочей арматурой (первый способармирования называют непрерывным, второй - раздельным). Вначале подбирают необходимый шаг и диаметр стержней сетки С₁ на 1 м ширины из расчета для средних пролетов с площадьюA_s1. При диаметрестержней до 5 мм выбирают рулонные сетки с продольной рабочей арматурой, которые раскатываются вдольглавных балок. В крайних пролетах и над первой от края опоре арматуры требуется по расчету больше; поэтому здесь укладывают дополнительную сетку С₂ (ее параметры подбираются так, чтобы площадь сечениярабочих стержней была не менее разницы требуемой арматуры в крайнем пролете A_sкр и фактической A₁.

Сетки С₂ укладывают по сетке С₁ в первом пролете и заводят за первую второстепенную балку на 1/4 пролета плиты. Если при подборе сеток диаметр рабочих стержней превышает 5 мм, применяют сетки с поперечным расположением рабочей арматуры и раскатывают их вдоль второстепенных балок.

Коэффициент для определения высоты сжатой зоны:

Относительная высота сжатой зоны:

Высотасжатойзоны:

Требуемая площадь сечения растянутой арматуры:

Проверка прочности при подобранной арматуре:

Процент армирования сечения:

 

 

4. Расчет и конструированиевторостепеннойбалки

В расчетной схеме второстепенную балку рассматривают как многопролетную неразрезную балки с крайними шарнирными опорами (стены) и промежуточными опорами - главными балками. Равномерно распределенную нагрузку на балку собирают с полосы шириной, равной расстоянию между осями второстепенных балок а. Постоянная нагрузка состоит из собственного веса плиты, пола и собственного веса 1 м ребра балки g_вб, выступающего под плитой:

,

где 25 кН/м³ — объемная масса железобетона, =1,1 — коэффициент надежности для нагрузки от собственного веса.

Полная погонная нагрузка для второстепенной балки

,

где q и p — постоянная и временная нагрузки для плиты.

Рабочую арматуру второстепенной балки подбирают по расчетным усилиям, полученным с учетом их перераспределения вследствие образования пластических шарниров в опорных сечениях. При выборе возможных схем армирования, необходимо не только экономить сталь, но и обеспечивать простоту и технологичность арматурных работ и укладки бетона.

Балку армируют в пролетах сварными каркасами, на опорах — сварными рулонными сетками с поперечной рабочей арматурой или сварными каркасами с продольным расположением рабочих стержней. Пролетные каркасы устанавливают вертикально, при ширине балки b>150 мм в ее поперечном сечении размещаютне менее двух каркасов.

Диаметр рабочих продольных стержней каркасов принимают от 10 до 25 мм. Количество продольных рабочих стержней в каждом каркасе может быть один или два. При двух стержнях, расположенных в два ряда,верхний может быть оборван в пролете для экономии стали. Поперечную арматуру (хомуты) в приопорныхучастках на длине 1/4 пролета устанавливают с шагом и диаметром, полученным из расчета прочности наклонных сечений. В средней части каркасов шаг хомутов может быть увеличен до 3/4 h, но не более 500 мм.

На промежуточных опорах каркасы доводят до граней главных балок и соединяют с каркасами следующего

пролета стыковыми стержнями диаметром не менее 1/2 диаметра рабочих стержней и не менее 10 мм. Стыковые стержни заводят за грани главных балок на расстояние не менее 15 диаметров рабочей арматуры.

На промежуточных опорах второстепенные балки лучше армировать сварными каркасами, расположенными горизонтально в пределах ширины балки. Рабочие продольные стержни этих каркасов могут иметь разную длину. Места их обрывов, а также полную длину опорных каркасов определяют построением эпюры материалов, которая представляет собой совмещение объемлющей эпюры изгибающих моментов и моментовнесущей способности нормальных сечений балки с принятым армированием.

Максимальные пролетные и минимальные опорные изибающие моменты:

- в крайнем пролете ,

- на грани первой промежуточной опоры при средней величине соседних моментов ,

- в средних пролетах и на гранях опор .

Остальные ординаты огибающей эпюры моментов вычисляем по зависимости:

где - коэффициенты, принимаемые в зависимости от отношения p/g.

При построении верхней ветви огибающей эпюры М можно использовать ближайшее из приведенных с шагом0,5 значение p/g. Более точный результат получится, интерполируя значения, между которыми лежит наше.

Величины поперечных сил на гранях опор:

- свободной А ,

- первой промежуточной В слева ,

- первой промежуточной В справа ,

- всех остальных слева и справа

Далее выполняем расчеты прочности нормальных сечений. На положительные изгибающие моменты в пролете балка работает как тавровое сечение с полкой в сжатой зон. При h_пл/h_вб>0,1 ширину сжатой полки b_f принимаем равной расстоянию между осями второстепенных балок а. На отрицательные изгибающие моменты балка работает как прямоугольная с шириной b. Поскольку в сечениях по граням промежуточных опор допущено образование пластических шарниров, высота сжатой зоны для них ограничивается условием . При этом полезная высота второстепенной балки должна быть не менее:

.

Расстояние от центра тяжести продольной арматуры до растянутой грани балки предварительно можнопринять 30 мм при расположении арматуры в один ряд и 50 мм - при расположении в два ряда.

Продольную арматуру для второстепенной балки нужно подбирать в четырех сечениях:

- в первом пролете,

- над первой от края опорой,

- в среднем пролете,

- над второй опорой.

В остальных пролетах и над остальнымипромежуточными опорами сечение арматуры принимают таким же, как в среднем пролете и над второй опорой.

Подбираем арматуру в первом пролете (тавровое сечение).

Определим граничный момент при x=h’_f.

Коэффициент для определения высоты сжатой зоны:

Относительная высота сжатой зоны:

Высота сжатой зоны:

Требуемая площадь сечения растянутой арматуры:

Проверка прочности при подобранной арматуре: