На тему: «Проектирование усиления железобетонных конструкций здания с неполным каркасом и сборно-монолитными перекрытиями»

Курсовой проект

На тему: «Проектирование усиления железобетонных конструкций здания с неполным каркасом и сборно-монолитными перекрытиями»

 

 

Выполнил:ст.гр.2ПГ307

Магсумов А.Н.

Проверил:

Павлов В.В.

 

 

Казань, 2015г

Содержание:

 

1. Исходные данные для выполнения проекта………………………...3

2. Расчёт усиления круглопустотной предварительно напряжённой плиты перекрытия крайнего пролёта. 3

3. Сбор нагрузок на элементы каркаса………………………………8

4. Статический расчет поперечной рамы…………………………….9

5. Расчет усиления крайнего ригеля…………………………………14

6. Расчет усиления среднего ригеля…………………………………17

7. Расчет усиления колонны нижнего этажа………………………….21

8. Литература………………………………………………………….24

 

Исходные данные для выполнения проекта

1. Шаг колонн в продольном направлении L1, м 3,4

2. Шаг колонн в поперечном направлении L2, м 4,2

3. Число пролетов в продольном направлении 4

4. Число пролетов в поперечном направлении 3

5. Высота этажа, м 2,7

6. Количество этажей 3

7. Тип конструкции пола (см. прил.2 м. у. [11]) 1

8. Тип конструкций кровли (см. прил.2 м. у. [11]) 1

9. Врем, нормат. нагр. на перекрытие, кН/м2 1,5

10. Высота полки монолитного ригеля, мм 50

11. Пролет плиты перекрытия, м 3

12. Класс бетона монол. констр. и фундамента В20

13. Класс бетона для сборных конструкций В15

14. Класс арм-ры монол. констр, и фундамента А300

15. Класс арматуры сборных конструкций А300

16. Класс предварит. напряг. арматуры А600

17. Способ натяжения арматуры на упоры механический

18. Глубина заложения фундамента, м 1,65

19. Усл. расчетное сопротивление грунта, МПа 0,2

20. Район строительства 2

21. Влажность окружающей среды, % 60

22. Уровень ответственности здания II - нормальный

 

В качестве примера, исходными данными для выполнения проекта приняты те же, что рассмотрены в примере расчёта, приведённом в КП1, за исключением временной нормативной нагрузки на перекрытие, которая принята кН/м ² вместо 1,5 кН/м ².

2. Расчёт усиления круглопустотной предварительно напряжённой плиты перекрытия крайнего пролёта

По результатам компоновки перекрытия здания КП1 имеет в рассмотрении плиту крайнего пролёта с номинальной шириной , высотой , расчётным пролётом lo,n=2930мм. Временная расчётная нагрузка на перекрытие составляет

кН/м ².

Предположим, что толщина нового слоя слоя бетона, уложенного на плиту с целью усиления её верхней опорной части, составляет 50+60=110 мм, где 50 мм – высота полки монолитного ригеля КП1.

Расчётная постоянная нагрузка от перекрытия

кН/м ²

где 4,275 кН/м ² – по таблице 1.1 КП1.

Суммарная расчётная нагрузка на перекрытие

Кн/ м ²,

где 1,5 м – номинальная ширина плиты.

Рис. 1. К расчёту плиты перекрытия крайнего пролёта:

а – расчётная схема; б – эпюры M и Q

 

Расчётный изгибающий момент в пролётной сечении плиты (рис. 1)

кНм.

 

Расчётный изгибающий момент в опорном сечении плиты (в месте опирания плиты на ригель)

Расстояние от места сопряжения плиты и ригеля до сечения, где пролетный момент максимален

Расчетная поперечная сила в месте опирания плиты на стену

Расчетная поперечная сила в месте опирания плиты на ригель

Определим несущую способность плиты по нормальному сечению при армировании ее 8-ю стержнями А600 диаметром 10мм при классе бетона В20 как принято в КП1:

-сжатая зона проходит в пределах полки

Имеем

Следовательно, требуется усилить плиту по нормальному сечению в пролете.

Усилие проводится путем установки плоских каркасов в пустоты плиты, для чего в их полке прорубаются отверстия. После установки каркасов отверстия заполняются бетоном класса прочности на сжатие не ниже класса бетона плиты и не менее В25. Количество устанавливаемых каркасов определяется методом подбора.

Первоначально выполним усиление одним каркасом с нижней продольной арматурой диаметром 12 А400 и проверим несущую способность плиты

Высота сжатой зоны

- сжатая зона проходит в пределах верхней полки

Рабочая высота приведенного сечения:

Несущая способность усиленной плиты

Таким образом, несущая способность плиты, усиленной одним каркасом, обеспечена.

Выполним теперь усиление плиты по нормальному сечению в месте опирания плиты на ригель. Усиление производится с помощью опорной арматуры и бетона, укладываемых поверх плиты перекрытия и ригеля(рис. 3,а). Требования к выборе арматуры и бетона те же, что и при усилении плиты в пролете.

Определим положение нижней границы сжатой зоны

где - расстояние от нижней поверхности плиты до центра тяжести усиляющей арматуры, мм, которую предварительно приняли диаметр 12 А400.

 

Рис.3

Т. о. сжатая зона проходит в пределах полки.

 

,

Где

Требуемая площадь арматуры усиления

Принимаем 8 диаметров 14 А400 с

Длину стержней от места опирания плиты на ригель принимаем равной С помощью этой арматуры компонуем сетки, которые будут укладываться вдоль вторых от торцов здания цифровых осей.

Расчет усиления колонны

 

Рассматриваем колонну как элемент, сжатый со случайным эксцентриситетом [7]. Усиление выполняем с помощью железобетонной обоймы. Исходные данные для расчета [7]: сечение колонны 250*250мм, класс бетона В15, несущая способность N=238,25кН. Конструктивные требования [5],[6]: толщина обоймы принимается в пределах t=50…300мм, класс бетона –по классу бетона усиливаемой колонны, но не менее В25, диаметр хомутов шаг их установки , диаметр продольной сжатой арматуры усиления Расчетная продольная сила на колонну составляет N=431,25кН(п.3).Усилие, которое должно быть воспринято обоймой, равно

Расчет усиления выполняется из условия [5]

,

(11)

где ψ=η=1 – как при сжатии со случайным эксцентриситетом;

φ – коэффициент продольного изгиба, принимаемый в соответствии с [7] равным φ=0,9;

-площадь сечения продольной арматуры обоймы;

-площадь сечения бетона обоймы, заключенная между хомутами и бетоном колонны (без учета защитного слоя);

- расчетное сопротивление хомутов обоймы (прил.1,табл.п.1.5.);

-расчетное сопротивление продольной сжатой арматуры обоймы (прил.1,табл. П. 1.5);

-коэффициент условий работы бетона, принимаемый равным 1-при передаче нагрузки на обойму и наличии опоры снизу обоймы, 0,7-при передаче нагрузки на обойму и отсутствии опоры снизу обоймы и 0,35 – без непосредственной передачи нагрузки на обойму;

-коэффициент армирования хомутами, определяемый по формуле

-площадь сечения хомута;

h=b=250мм-размеры сечения колонны;

-шаг установки хомутов.

Расчет по выражению (11) проводится методом подбора.

Первоначально назначаем хомуты Ø6 А240 (A_s =23,8 мм²), продольную арматуру 4Ø16 А240 (A'_s =804 мм²), класс бетона обоймы В25 (R_b=14,5 МПа – Прил.1, табл.П.1.1), толщину обоймы t=50 мм, R_sw =150 МПа (Прил.1, табл.П.1.5), R_sc =190 МПа (Прил.1, табл.П.1.5).

Имеем

Проверяем условие (11)

Следовательно, несущая способность усиленной колонны обеспечена.

 

Рис. 9. К усилению колонны железобетонной обоймой

1 – хомуты; 2 – продольная арматура; 3 – бетон усиления;

4 – усиляемая колонна

 

ЛИТЕРАТУРА

1. СП63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003. –М., 2012.

2. СП15. 13330.2012 Каменные и армокаменные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-22-81*. –М.,2012.

3. СП20.13330.2011. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*. –М.,2011.

4. Железобетонные и каменные конструкции/В.М.Бондаренко, Р.О.Бакиров, В.Г.Назаренко, В.И.Римшин; Под ред. В.М.Бондаренко. – М.:высш.шк.,2002.-876с.

5. Пособие по проектированию каменных и армокаменных конструкций (к СНиП II-22-81 «Каменные и армокаменные конструкции. Нормы проектирования»)/ ЦНИИСК им.КучеренкоГосстроя СССР. –М.:ЦИТП Госстроя СССр,1989. -152 с.

6. Рекомендации по оценке состояния и усилению строительных конструкций промышленных зданий и сооружений/НИИСК. –М.:Стройиздат,1989.-104с.

7. Соколов Б.С., Никитин Г.П., Седов А.Н., Загидуллин М.Р. Проектирование железобетонных и каменных конструкций здания с неполным каркасом и сборномонолитными перекрытиями: Учебное пособие. –Казань:КГАСУ,2007г.-116с.

8. Усиление железобетонной балки шпренгельными затяжками: Методические указания к курсовому проектированию для студентов направления «Строительство» профиля «Промышленное и гражданское строительство» по дисциплине «Реконструкция зданий, сооружений и застройки»/Сост. Н.Г.Палагин. –Кащань: Изд-во Казанск. Гос.архитект-строит. Ун-та,2014.

 

 

Курсовой проект

на тему: «Проектирование усиления железобетонных конструкций здания с неполным каркасом и сборно-монолитными перекрытиями»

 

 

Выполнил:ст.гр.2ПГ307

Магсумов А.Н.

Проверил:

Павлов В.В.

 

 

Казань, 2015г

Содержание:

 

1. Исходные данные для выполнения проекта………………………...3

2. Расчёт усиления круглопустотной предварительно напряжённой плиты перекрытия крайнего пролёта. 3

3. Сбор нагрузок на элементы каркаса………………………………8

4. Статический расчет поперечной рамы…………………………….9

5. Расчет усиления крайнего ригеля…………………………………14

6. Расчет усиления среднего ригеля…………………………………17

7. Расчет усиления колонны нижнего этажа………………………….21

8. Литература………………………………………………………….24

 

Исходные данные для выполнения проекта

1. Шаг колонн в продольном направлении L1, м 3,4

2. Шаг колонн в поперечном направлении L2, м 4,2

3. Число пролетов в продольном направлении 4

4. Число пролетов в поперечном направлении 3

5. Высота этажа, м 2,7

6. Количество этажей 3

7. Тип конструкции пола (см. прил.2 м. у. [11]) 1

8. Тип конструкций кровли (см. прил.2 м. у. [11]) 1

9. Врем, нормат. нагр. на перекрытие, кН/м2 1,5

10. Высота полки монолитного ригеля, мм 50

11. Пролет плиты перекрытия, м 3

12. Класс бетона монол. констр. и фундамента В20

13. Класс бетона для сборных конструкций В15

14. Класс арм-ры монол. констр, и фундамента А300

15. Класс арматуры сборных конструкций А300

16. Класс предварит. напряг. арматуры А600

17. Способ натяжения арматуры на упоры механический

18. Глубина заложения фундамента, м 1,65

19. Усл. расчетное сопротивление грунта, МПа 0,2

20. Район строительства 2

21. Влажность окружающей среды, % 60

22. Уровень ответственности здания II - нормальный

 

В качестве примера, исходными данными для выполнения проекта приняты те же, что рассмотрены в примере расчёта, приведённом в КП1, за исключением временной нормативной нагрузки на перекрытие, которая принята кН/м ² вместо 1,5 кН/м ².

2. Расчёт усиления круглопустотной предварительно напряжённой плиты перекрытия крайнего пролёта

По результатам компоновки перекрытия здания КП1 имеет в рассмотрении плиту крайнего пролёта с номинальной шириной , высотой , расчётным пролётом lo,n=2930мм. Временная расчётная нагрузка на перекрытие составляет

кН/м ².

Предположим, что толщина нового слоя слоя бетона, уложенного на плиту с целью усиления её верхней опорной части, составляет 50+60=110 мм, где 50 мм – высота полки монолитного ригеля КП1.

Расчётная постоянная нагрузка от перекрытия

кН/м ²

где 4,275 кН/м ² – по таблице 1.1 КП1.

Суммарная расчётная нагрузка на перекрытие

Кн/ м ²,

где 1,5 м – номинальная ширина плиты.

Рис. 1. К расчёту плиты перекрытия крайнего пролёта:

а – расчётная схема; б – эпюры M и Q

 

Расчётный изгибающий момент в пролётной сечении плиты (рис. 1)

кНм.

 

Расчётный изгибающий момент в опорном сечении плиты (в месте опирания плиты на ригель)

Расстояние от места сопряжения плиты и ригеля до сечения, где пролетный момент максимален

Расчетная поперечная сила в месте опирания плиты на стену

Расчетная поперечная сила в месте опирания плиты на ригель

Определим несущую способность плиты по нормальному сечению при армировании ее 8-ю стержнями А600 диаметром 10мм при классе бетона В20 как принято в КП1:

-сжатая зона проходит в пределах полки

Имеем

Следовательно, требуется усилить плиту по нормальному сечению в пролете.

Усилие проводится путем установки плоских каркасов в пустоты плиты, для чего в их полке прорубаются отверстия. После установки каркасов отверстия заполняются бетоном класса прочности на сжатие не ниже класса бетона плиты и не менее В25. Количество устанавливаемых каркасов определяется методом подбора.

Первоначально выполним усиление одним каркасом с нижней продольной арматурой диаметром 12 А400 и проверим несущую способность плиты

Высота сжатой зоны

- сжатая зона проходит в пределах верхней полки

Рабочая высота приведенного сечения:

Несущая способность усиленной плиты

Таким образом, несущая способность плиты, усиленной одним каркасом, обеспечена.

Выполним теперь усиление плиты по нормальному сечению в месте опирания плиты на ригель. Усиление производится с помощью опорной арматуры и бетона, укладываемых поверх плиты перекрытия и ригеля(рис. 3,а). Требования к выборе арматуры и бетона те же, что и при усилении плиты в пролете.

Определим положение нижней границы сжатой зоны

где - расстояние от нижней поверхности плиты до центра тяжести усиляющей арматуры, мм, которую предварительно приняли диаметр 12 А400.

 

Рис.3

Т. о. сжатая зона проходит в пределах полки.

 

,

Где

Требуемая площадь арматуры усиления

Принимаем 8 диаметров 14 А400 с

Длину стержней от места опирания плиты на ригель принимаем равной С помощью этой арматуры компонуем сетки, которые будут укладываться вдоль вторых от торцов здания цифровых осей.