Тема: «Железобетонные конструкции многоэтажного здания»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: «Железобетонные и каменные конструкции»

Тема: «Железобетонные конструкции многоэтажного здания»

 

Благовещенск 2019

 

СОДЕРЖАНИЕ
Введение................................................	4
1. Компоновка конструктивной схемы сборного балочного перекрытия	5
2. Расчет и конструирование многопустотной предварительно напряженной плиты перекрытия.........................  2.1 Сбор нагрузок...................................... 2.2 Расчет плиты по предельным состояниям первой группы. 2.3 Расчет по прочности нормального сечения при действии изгибающего момента................................ 2.4 Расчет по прочности при действии поперечной силы.....	6 8 8 9 11   12
3. Расчет и конструирование однопролетного ригеля........... 3.1 Определение усилий в ригеле......................... 3.2 Расчет ригеля по прочности нормальных сечений при действии изгибающего момента.......................... 3.3 Расчет ригеля по прочности при действии поперечных сил 3.4 Построение эпюры материалов........................	14 16   16 18 21
4. Расчет и конструирование колонны....................... 4.1 Определение усилий в колонне........................ 4.2 Расчет колонны по прочности.........................	25 26 27
5. Расчет и конструирование фундамента под колонну......... 5.1 Определение высоты стороны подошвы фундамента...... 5.2 Определение высоты фундамента...................... 5.3 Расчет на продавливание............................. 5.5 Определение площади арматуры подошвы фундамента...	29 29 30 32 34
Список используемых источников..........................	37
Приложение.............................................	38

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

В курсовом проекте требуется запроектировать основные несущие железобетонные конструкции четырехэтажного  здания каркасной конструктивной схемы со связевым каркасом и навесными стеновыми панелями.

Пространственная  жесткость  (геометрическая  неизменяемость)  здания  в продольном и поперечном направлениях  обеспечивается диафрагмами жесткости (связевая система).

В данной работе рассмотрены следующие вопросы:

− проектирование сборного балочного междуэтажного перекрытия, включающее компоновку конструктивной схемы перекрытия, расчет многопустотной предварительно-напряженной плиты и ригеля;

− проектирование колонны и отдельно стоящего фундамента.

 

 

РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ МНОГОПУСТОТНОЙ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОЙ ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЯ

Сбор нагрузок

          

Таблица 1 –  Нормативные и расчетные нагрузки на 1 м²

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке, γf	Расчетная нагрузка, кН/м2
1	2	3	4
Постоянная:
Пол - паркет δ=20мм	0,2	1,3	1,26
Цементно-песчаная стяжка δ=30мм; γ=18кН/м3 Многопустотная плита перекрытия δ=220мм	0,54   3,4	1,3   1,1	0,70   3,74
Итого:	gn=4,14	-	g=4,70 одинаковая
Временная:
Полезная (временная полная) P n	8	1,2	9,6
В т.ч. длительная	3	-	-
В т.ч. кратковременная	5	-	-
Перегородки	0,5	1,2	0,6
Итого временная:	υn=8,5	-	υ=10,2
Полная:	12,64	-	14,9

*Примечание: коэффициент надежности по нагрузке   для временной (полезной) нагрузки принимается равным:

1,3 – при полном нормативном значении нагрузки менее 2 кПа (кН/м²)

1,2 – при полном нормативном значении нагрузки 2 кПа (кН/м²) и более.

Определим нагрузку на 1 погонный метр длины плиты при номинальной ее ширине 1,5 м с учетом коэффициента надежности по ответственности здания

 

- Расчётная постоянная:

- Расчётная полная:

 

Материалы для плиты

 

Бетон тяжелый. Класс прочности бетона на сжатие B40:

; ; ; ;

;  Начальный модуль упругости бетона .

Технология изготовления плиты – агрегатно-поточная. Плита подвергается тепловой обработке при атмосферном давлении. Натяжение напрягаемой арматуры осуществляется электротермическим способом.

Арматура:

- продольная напрягаемая класса Вр1400:

;

- ненапрягаемая арматура класса B500: ;

 

Изгибающего момента

Определяем высоту сжатой зоны

Так как , то увеличиваем ширину сечения ригеля b =25мм, класс бетона B30 и класс продольной арматуры А500.

Бетон B30: ; ; ; . Арматура продольная напрягаемая класса А500С:

Тогда

;

;

.

Граница сжатой зоны проходит в узкой части сечения ригеля, следовательно, расчет ведем как для прямоугольного сечения. Расчет по прочности нормальных сечений производится в зависимости от соотношения относительной высоты сжатой зоны бетона и граничной относительной высоты ξ_R, при которой предельное состояние элемента наступает по сжатой зоне бетона одновременно с достижением в растянутой арматуре напряжения, равного расчетному сопротивлению R_s Значение ξ_R определяется по формуле:

где, относительная деформация растянутой арматуры при напряжениях, равных R_s;

  относительная деформация сжатого бетона при напряжениях равных R_b, принимаемая равной 0,0035 (п. 6.2.7 [3]):

значение ξ_R можно определить по табл. 3.2 [5] или по Приложению 11. Т.к. ξ=0,398 < ξ_R=0,493,

площадь сечения растянутой арматуры определяется по формуле:

Подбираем 2Ø25 А500С и 2Ø28 А500С

Определим процент армирования поперечного сечения ригеля:

.

 

Построение эпюры материалов

Продольная рабочая арматура в пролете 2Ø25 и 2Ø28 А500. Площадь этой арматуры Аs определена из расчета на действие максимального изгибающего момента в середине пролета. В целях экономии арматуры по мере уменьшения изгибающего момента к опорам два стержня обрываются в пролете, а два других доводятся до опор. Если продольная рабочая арматура разного диаметра, то до опор доводятся два стержня большего диаметра.

Определяем изгибающий момент, воспринимаемый сечением ригеля с полной запроектированной арматурой 2Ø25 и 2Ø28 А500 .

Изгибающий момент, воспринимаемый сечением ригеля, определяется из условия равновесия:

До опоры доводятся 2Ø28 А500С, h ₀ = 60 – 3 = 57 см, .

Определяем изгибающий момент, воспринимаемый сечением ригеля с рабочей арматурой в виде двух стержней, доводимых до опоры

Откладываем в масштабе на эпюре моментов полученные значения изгибающих моментов М _{(2Ø25+2Ø28)} и М _(2Ø28) и определяем место теоретического обрыва рабочей арматуры – это точки пересечения эпюры моментов с горизонтальной линией, соответствующей изгибающему моменту, воспринимаемому сечением ригеля с рабочей арматурой в виде двух стержней М _(2Ø22) (рис. 8).

Изгибающий момент в любом сечении ригеля определяется по формуле

При

При

При

 Рисунок 8 –  Эпюра материалов в ригеле

 

Длина анкеровки обрываемых стержней определяется по следующей зависимости:

Поперечная сила Q определяется графически в месте теоретического обрыва, Q₁ = 131,98 кН.

Поперечные стержни Ø8 А400 R_sw = 285 МПа с А_sw = 1,01 см² в месте теоретического обрыва имеют шаг 10 см;

Принимаем W=38см.

Место теоретического обрыва арматуры можно определить аналитически.

Для этого общее выражение для изгибающего момента нужно приравнять моменту, воспринимаемому сечением ригеля с арматурой 2Ø28 А500.

Это точки теоретического обрыва арматуры.

Длина обрываемого стержня будет равна: м.

Определяем аналитически величину поперечной силы в месте теоретического обрыва арматуры при

Это значение приблизительно совпадает с графически определенным .

 

 

4 РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ КОЛОННЫ

Для проектируемого 4-этажного здания принята сборная железобетонная колонна сечением 40×40 см. Для колонн применяется тяжелый бетон классов по прочности на сжатие не ниже В15, а для сильно загруженных – не ниже В25. Армируются колонны продольными стержнями диаметром 16 …40 мм из горячекатаной стали А400, А500С и поперечными стержнями преимущественно из горячекатаной стали класса А240.

Исходные данные

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

  Таблица 2 –  Нормативные и расчетные нагрузки на ригель

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м3	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН/м2
1	2	3	4
Гидроизоляционный ковер (3слоя)	0,150	1,3	0,195
Армированная цементно-песчаная стяжка	0,880	1,3	1,44
Керамзит по наклону	0,600	1,3	0,780
Утеплитель (минераловатные плиты)	0,225	1,2	0,270
Пароизоляция (1 слой)	0,050	1,3	0,065
Многопустотная плита перекрытия с омоноличиванием швов	3,400	1,1	3,740
Итого постоянная нагрузка ()	5,305		6,194
Временная нагрузка – Снеговая	0,8∙0,7=0,56	-	0,80
Полная нагрузка ()	5,865		6,994

Материалы для колонны:

Характеристики прочности бетона и арматуры:

- Бетон тяжелый B20: (табл. 5.2 [3], Приложение 4).

- Арматура:

- продольная рабочая класса А500 (: ;

- поперечная класса А240: .

 

Расчет колонны по прочности

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

Однако расчет сжатых элементов из бетона классов В15 …В35 (в нашем случае В20) на действие продольной силы, приложенной с эксцентриситетом  при гибкости:

площадь сечения колонны; площадь продольной арматуры в сечении колонны;

расчетная длина колонны подвала с шарнирным опиранием в уровне 1-го этажа и с жесткой заделкой в уровне фундамента; расчетное сопротивление арматуры сжатию.

;

 - коэффициент, принимаемый при длительном действии нагрузки по табл. 6.2. [3] или по Приложению 19, в зависимости от гибкости колонны. .

Из условия ванной сварки выпусков продольной арматуры при стыке колонн, минимальный ее диаметр должен быть не менее 20 мм.

Принимаем 4Ø28 А500С .

Диаметр поперечной арматуры принимаем Ø6 А240 (из условия сварки c продольной арматурой). Шаг поперечных стержней s = 300 мм, что удовлетворяет конструктивным требованиям [3]: s ≤ 15 d = 15·28 =420 мм и s ≤ 500 мм. Если μ > 3 %, то шаг поперечных стержней должен быть s ≤ 10 d и s ≤ 300 мм.

Армирование колонны показано на рис. 9.

 

Рисунок 9 – К расчету колонны

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]):

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   a × a =1,8×1,8 м) на величину h ₀во всех направлениях; A_b – площадь расчетного поперечного сечения, расположенного на расстоянии 0,5 h₀ от границы площади приложения силы N с рабочей высотой сечения h₀. В нашем случае h₀ = h_{0 3} = 0,35 м. Площадь A_b определяется по формуле:

где U – периметр контура расчетного сечения

Площадь расчётного поперечного сечения:

Продавливающая сила равна:

где p =420,3 кН/м², − реактивный отпор грунта,

A₁ − площадь основания продавливаемого фрагмента нижней ступени фундамента в пределах контура расчётного поперечного сечения, равная:

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

Рисунок 10 –  Трехступенчатый фундамент под внутреннюю колонну

1 – расчетное поперечное сечение; 2 – контур поперечного сечения; 3 – контур площадки приложения нагрузки

ПРИЛОЖЕНИЕ

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: «Железобетонные и каменные конструкции»

тема: «Железобетонные конструкции многоэтажного здания»

 

Благовещенск 2019

 

СОДЕРЖАНИЕ
Введение................................................	4
1. Компоновка конструктивной схемы сборного балочного перекрытия	5
2. Расчет и конструирование многопустотной предварительно напряженной плиты перекрытия.........................  2.1 Сбор нагрузок...................................... 2.2 Расчет плиты по предельным состояниям первой группы. 2.3 Расчет по прочности нормального сечения при действии изгибающего момента................................ 2.4 Расчет по прочности при действии поперечной силы.....	6 8 8 9 11   12
3. Расчет и конструирование однопролетного ригеля........... 3.1 Определение усилий в ригеле......................... 3.2 Расчет ригеля по прочности нормальных сечений при действии изгибающего момента.......................... 3.3 Расчет ригеля по прочности при действии поперечных сил 3.4 Построение эпюры материалов........................	14 16   16 18 21
4. Расчет и конструирование колонны....................... 4.1 Определение усилий в колонне........................ 4.2 Расчет колонны по прочности.........................	25 26 27
5. Расчет и конструирование фундамента под колонну......... 5.1 Определение высоты стороны подошвы фундамента...... 5.2 Определение высоты фундамента...................... 5.3 Расчет на продавливание............................. 5.5 Определение площади арматуры подошвы фундамента...	29 29 30 32 34
Список используемых источников..........................	37
Приложение.............................................	38

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

В курсовом проекте требуется запроектировать основные несущие железобетонные конструкции четырехэтажного  здания каркасной конструктивной схемы со связевым каркасом и навесными стеновыми панелями.

Пространственная  жесткость  (геометрическая  неизменяемость)  здания  в продольном и поперечном направлениях  обеспечивается диафрагмами жесткости (связевая система).

В данной работе рассмотрены следующие вопросы:

− проектирование сборного балочного междуэтажного перекрытия, включающее компоновку конструктивной схемы перекрытия, расчет многопустотной предварительно-напряженной плиты и ригеля;

− проектирование колонны и отдельно стоящего фундамента.