Проект железобетонных конструкций многоэтажного здания с неполным каркасом

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Железобетон получил широкое распространение в строительстве благодаря своим положительным свойствам: долговечности, огнестойкости, стойкости против атмосферных воздействий, высокой сопротивляемости и динамических нагрузкам.

В данной курсовой работе разработан проект железобетонных конструкций многоэтажного здания с неполным каркасом. Железобетонные перекрытия здания разработаны в двух вариантах: монолитном и сборном.

В первом варианте при разработке монолитного ребристого перекрытия с балочными плитами выполнены расчеты плиты и вспомогательных балок.

Во втором варианте по проектированию сборного балочного перекрытия выполнены расчеты предварительно напряженной плиты перекрытия, и центрально-нагруженных колонны и фундамента.

По результатам расчета выполнены чертежи всех запроектированных железобетонных конструкций, а также узлы сопряжений сборных железобетонных конструкций.

1. Монолитное ребристое перекрытие с балочными плитами

Исходные данные для проектирования, подготовленные ЭВМ:

ШАГ КОЛОНН В ПРОДОЛЬНОМ НАПРАВЛЕНИИ, М - 5.60

ШАГ КОЛОНН В ПОПЕРЕЧНОМ НАПРАВЛЕНИИ, М - 7.60

ВРЕМ. НОРМАТ. НАГР. НА ПЕРЕКРЫТИЕ, КН/М² - 10

ПОСТ. НОРМАТ. НАГР. ОТ МАССЫ ПОЛА, КН/М² - 0.9

КЛАСС БЕТОНА МОНОЛ. КОНСТР. И ФУНДАМЕНТА - В15

КЛАСС АРМ-РЫ МОНОЛ. КОНСТР. И ФУНДАМЕНТА - A-II

ВЛАЖНОСТЬ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ, % - 65

КЛАСС ОТВЕТСТВЕННОСТИ ЗДАНИЯ - I

Назначаем предварительно следующие значения геометрических размеров элементов перекрытия.

Высота и ширина поперечного сечения вспомогательных балок:

Высота и ширина поперечного сечения главных балок:

Толщину плиты принимаем 80 мм при максимальном расстоянии между осями вспомогательных балок

Вычисляем расчетные пролеты и нагрузки на плиту. Для крайнего пролета в коротком направлении



Для расчета плиты в плане перекрытия условно выделяем полосу шириной 1 м. Плита будет работать как неразрезная балка, опорами которой служат вспомогательные балки и кирпичные наружные стены. Подсчет нагрузок на плиту приведен в табл. 1.1.

С учетом коэффициента надежности по назначению здания расчетная нагрузка на 1 м плиты

Определим изгибающие моменты с учетом перераспределения усилий:

в первом пролете

Во втором пролете

Таблица 1.1. Нагрузки на 1 м² плиты монолитного перекрытия

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН/м2
Постоянная: - от массы плиты (hпл = 60мм, с = 25 кН/м3) - от массы пола (по заданию)	2.09 2 0,90	- 1,1 1.2	3,28 2,2 1,08
Временная (по заданию)	10	1,2	12
Полная	12,09	-	15,28

Так как для плиты отношение

то в средних пролетах, окаймленных по всему контуру балками, изгибающие моменты будут равны M_2пр =2,29 кН•м.

Определим прочностные и деформативные характеристики бетона заданного класса с учетом влажности окружающей среды.

Бетон тяжелый, естественного твердения, класса В15 при влажности 65%: г_b2 = 0.9;

1.1 Подбор сетки для второго пролета плиты

В средних пролетах, окаймленных по контуру балками, и на промежуточных опорах:

,

По приложению III принимаем сетку С номер 37

,

ширина сетки 2940 мм. Усилие в арматуре R_sA_s = 49810 Н.

1.2 Подбор арматурной сетки I-го пролета

В первом пролете и на первой промежуточной опоре

,

.

Принимаем сетку С2 номер 36

.

Ширина сетки 2940 мм. Продольное усилие R_sA_s = 18110 Н

1.3 Расчет вспомогательной балки

Вычисляем расчетный пролет для крайнего пролета балки:

Вычисляем расчетный пролет для среднего пролета балки:

Определим расчетную нагрузку на 1 погонный метр вспомогательной балки, собираемую с грузовой полосы шириной, равной расстоянию между осями вспомогательных балок 1,9м.

Нагрузка:

- от веса ребра балки

Итого нагрузка на погонный метр:

Изгибающие моменты с учетом перераспределения усилий будут равны:

- в первом пролете



- на первой промежуточной опоре

-во втором пролете

Максимальная поперечная сила на первой промежуточной опоре слева равна

Уточним размеры (высоту) поперечного сечения второстепенной (вспомогательной) балки:

Принимаем высоту второстепенной (вспомогательной) балки

1.4 Расчет рабочей продольной арматуры в первом пролете балки

Согласно задания продольная рабочая арматура для вспомогательных балок класса A-II (R_s = 280 МПа).

Определим необходимую площадь арматуры в I-ом пролете.

Определим расчетную ширину полки таврового сечения:

,

Определим расчетную высоту полки таврового сечения:

Выполним расчеты прочности сечений, нормальных к продольной оси балки, на действие изгибающих моментов.

Вычислим:



Тогда требуемая по расчету площадь продольной рабочей арматуры будет равна

Принимаем по приложению II 2Ш22 A-II (A_s = 760 мм²).

1.5 Расчет продольной рабочей арматуры на опоре

Рабочая высота сечения:

,

Вычислим:

Тогда требуемая по расчету площадь продольной рабочей арматуры будет равна



Принимаем продольную рабочую арматуру на опоре 4Ш14 A-II (A_s = 616мм²).

1.6 Обеспечение прочности наклонных сечений вспомогательной балки

Выполним расчет прочности наклонного сечения балки на действие поперечной силы у первой промежуточной опоры слева. Из условия сварки принимаем поперечную арматуру диаметром 5 мм класса Bp-I (R_sw = 175МПа, A_sw = 57,0 мм²).

Назначаем максимально допустимый шаг поперечных стержней s = 150 мм. Проверим прочность наклонного сечения по поперечной силе на опоре

Фактическая равномерно распределенная нагрузка

,

Определим величину q_sw:

Принимаем



,

где

Вычисляем

Поскольку > , значение M_b не корректируем.

Определим длину проекции опасного наклонного сечения. При

Поскольку .>

принимаем c = 841,166мм.

Тогда:

Длина проекции наклонной трещины

,следовательно, принимаем

Тогда:



Условие:

Условие выполняется, следовательно, прочность наклонного сечения по поперечной силе обеспечена.

2. Плита с круглыми пустотами

Исходные данные для проектирования, подготовленные ЭВМ:

ШАГ КОЛОНН В ПРОДОЛЬНОМ НАПРАВЛЕНИИ, М - 5.60

ВРЕМ. НОРМАТ. НАГР. НА ПЕРЕКРЫТИЕ, КН/М² -10

ПОСТ. НОРМАТ. НАГР. ОТ МАССЫ ПОЛА, КН/М² - 0,9

КЛАСС БЕТОНА ДЛЯ СБОРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ -В35

КЛАСС ПРЕДВ. НАПРЯГАЕМОЙ АРМАТУРЫ - ВР- I I

СПОСОБ НАТЯЖЕНИЯ АРМАТУРЫ НА УПОРЫ - МЕХАНИЧ.

УСЛОВИЯ ТВЕРДЕНИЯ БЕТОНА - ЕСТЕСТВ.

ТИП ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЯ - <ОВАЛ.>

ВИД БЕТОНА ДЛЯ ПЛИТЫ - М-ЗЕРН. А

ВЛАЖНОСТЬ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ, % - 65

КЛАСС ОТВЕТСТВЕННОСТИ ЗДАНИЯ - I

2.1 Расчет плиты перекрытия. Выбор расчетной схемы. Определение нагрузок

Ширина плиты в осях определяется следующим образом

Высота плиты перекрытия: ,

, принимаем высоту

Ширина верхней полки плиты:

Диаметр отверстый

Количество отверстий в плите находим из условия:

,

Ширина крайних ребер плиты:

Расстояние между пустотами:

Расчетный пролет плиты при опирании на ригель поверху

, ширина ригеля

Подсчет нагрузки на 1 м² перекрытия приведен в табл. 2.1.

Таблица 2.1. Нагрузки на 1 м² ребристой плиты

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН/м2
Постоянная: - от массы плиты (д=92мм, с = 23 кН/м3) - от массы пола (по заданию)	3,016 0,92•23 = 2,116 0,90	- 1.1 1.2	3,41 2,33 1,08
Временная (по заданию): - длительная - кратковременная	10 8,5 1,50	1.2 1.2 1.20	12 10,2 1,80
Полная, в т. ч. длительного действия	13,02 -	- -	15,4 13,61

Расчетные нагрузки на 1 погонный метр плиты при ширине плиты 1,8 м с учетом коэффициента надежности по назначению здания г_n = 1.0 для расчетов по первой группе предельных состояний

Расчетные усилия для расчетов по первой группе предельных состояний

2.2 Расчет плиты по прочности нормальных сечений

Расчетные и деформативные характеристики мелкозернистого бетона класса В35 естественного твердения при г_b2 =0.9: R_b = 19,5•0,9 = 17,55 МПа, R_bt = 1,3•0,9 = 1,17 МПа.

Расчет выполняем аналогично расчету вспомогательной балки монолитного перекрытия в пролете. Изгибающий момент М = 103,9 кН•м.

Сечение тавровое, с полкой в сжатой зоне. Высота сечения

Ширина верхней полки сечения , высота полки

Рабочая высота сечения ,

Определим значение:



,

Ввиду малого значения условие не проверяем и принимаем .

Требуемая площадь рабочей напрягаемой продольной арматуры

Принимаем арматуру 25Ш5 Вр-I I

2.3 Расчет верхней полки плиты на местный изгиб

балочный фундамент перекрытие здание

Расчетный пролет полки будет равен

Нагрузка на 1 м² полки толщиной 25 мм будет равна:

Изгибающий момент для полосы полки шириной 1 м определяем с учетом частичной заделки полки плиты в ребрах по формуле

Рабочая высота расчетного сечения , .

Принимаем сетку с рабочей поперечной арматурой диаметром 3 мм класса Bp-I с шагом s = 200 мм (5Ш3 Bp-I, A_s = 35,3 мм²).

2.4 Проверка прочности плиты по наклонным сечениям

Нормативные и расчетные характеристики напрягаемой арматуры класса ВР-I I: R_sn = 1255 МПа, R_s = 1045 МПа.

Величину предварительного напряжения арматуры назначаем из условия

Принимаем

Каждое ребро плиты армируем плоским каркасом с поперечными стержнями из арматуры класса Bp-I I диаметром 5 мм (A_sw = 62,8 мм², R_sw = 265 МПа). Шаг арматуры определяем из условия:

,

Принимаем s₁=100мм

Определим величину q_sw:



Усилие обжатия от предварительно напряженной рабочей арматуры

(коэффициент 0.7 учитывает потери предварительного напряжения в арматуре у_los ? 0.7у_sp).

Поперечная сила на опоре , равномерно распределенная нагрузка

Для проверки прочности наклонного сечения по поперечной силе определим величины и

Поскольку

Тогда:

Коэффициенты ,

Поскольку > , корректируем значение

Вычисляем:

Определим длину проекции опасного наклонного сечения. При

Поскольку < •, принимаем c = 646мм.

Тогда

Длина проекции наклонной трещины

, следовательно, принимаем

Тогда

Условие:

Условие выполняется, следовательно, прочность наклонного сечения по поперечной силе обеспечена.

3. Неразрезной ригель

Исходные данные для проектирования, подготовленные ЭВМ:

ШАГ КОЛОНН В ПРОДОЛЬНОМ НАПРАВЛЕНИИ, М - 5.60

ШАГ КОЛОНН В ПОПЕРЕЧНОМ НАПРАВЛЕНИИ, М - 7.60

ЧИСЛО ПРОЛЕТОВ В ПОПЕРЕЧНРМ НАПРАВЛЕНИИ - 3

ВРЕМ. НОРМАТ. НАГР. НА ПЕРЕКРЫТИЕ, КН/М² - 10

ПОСТ. НОРМАТ. НАГР. ОТ МАССЫ ПОЛА, КН/М² - 0.9

КЛАСС БЕТОНА ДЛЯ СБОРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ - В35

КЛАСС АРМ-РЫ СБОРНЫХ НЕНАПР.КОНСТРУКЦИЙ - A-III

ТИП ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЯ - <ОВАЛ.>

ВЫД БЕТОНА ДЛЯ ПЛИТЫ - М-ЗЕРН.А

ВЛАЖНОСТЬ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ, % - ..65

КЛАСС ОТВЕТСТВЕННОСТИ ЗДАНИЯ - I

Назначаем предварительно следующие значения геометрических размеров ригеля.

Высота и ширина поперечного сечения ригеля:

Вычисляем расчетную нагрузку на 1 м длины ригеля. Нагрузка на ригель от многопустотных плит считается равномерно распределенной. Ширина грузовой полосы на ригель равна шагу колонн в продольном направлении здания 6 м. Подсчет нагрузок на 1м² перекрытия приведен в примере расчета плиты с круглыми пустотами в табл.2.1.

Постоянная нагрузка на ригель будет равна:



Временная нагрузка:

Полная нагрузка:

Назначим передаточную прочность бетона из условия , бетон В30,

В результате диалога с ЭВМ, получены уточненные размеры сечения ригеля

и ординаты огибающих эпюр и

3.1 Расчет прочности ригеля по сечениям, нормальным к продольной оси

Характеристики бетона и арматуры для ригеля:

Бетон класса В30, г_b2 =2: R_b = 17,55 МПа, R_bt = 1,17 МПа. Продольная рабочая арматура класса А-III R_s= 365 МПа.

Подбор арматуры для пролета:

Рабочая высота расчетного сечения:

, .



Площадь арматуры определяем по формуле:

Принимаем сетку арматуру 4Ш36, A_s = 4072 мм².

Подбор арматуры для опоры:

Рабочая высота расчетного сечения:

, .

Площадь арматуры определяем по формуле:

Принимаем сетку арматуру 2Ш40, A_s = 2513 мм².

3.2 Определение прочности наклонных сечений ригеля

,

,

Диаметр поперечной арматуры назначаем из условия сварки с продольной арматурой , , принимаем диаметр арматуры .

Арматура класса А-I , с расчетным сопротивлением R_sw= 175 МПа.

Площадь поперечной арматуры определяется для двух диаметров стержней по сортаменту: , .

Так как поперечные силы на опоре больше, определяем начало шага арматуры и конец шага арматуры

Таким образом, принятая интенсивность поперечных стержней у опоры и а пролете будет соответственно равна:

Вычисляем величину: т.к. тяжелый бетон

Рабочая высота расчетного сечения:

, ,

Принимаем

,

Поскольку > , вычисляем значение

Проверяем условие: погонная нагрузка на ригель

Вычисляем значение:

Принимаем значение:

Проверяем условие:

Определим длину проекции опасного наклонного сечения.

При

Эх

Вычисляем длину участка ригеля с интенсивностью поперечных стержней

Проверяем выполнение условия:

,

Условие выполняется.

3.3 Построение эпюры арматуры для ригеля

Размеры поперечного сечения ригеля:

Площадь поперечного сечения арматуры: ,

Рабочая высота сечения ригеля:

Бетон класса В35, R_b = 17,55 МПа. Продольная рабочая арматура класса А-III R_s= 365 МПа.

1.Определим несущую способность ригеля при двух стержнях в пролете (в нижний зоны ригеля).

Рабочая высота расчетного сечения:

,

Высота сжатой зоны:

2.Определим несущую способность ригеля при четырех стержнях в пролете (в нижний зоны ригеля).

Рабочая высота расчетного сечения:

, ,

Высота сжатой зоны:

3.Определим несущую способность ригеля для верхней конструктивной арматуры диаметром 12 мм.

Рабочая высота расчетного сечения:

, ,

Высота сжатой зоны:

4.Определим несущую способность ригеля для опорной арматуры.

Рабочая высота расчетного сечения:

, ,

Высота сжатой зоны:

Точки практического обрыва арматуры:

,

4. Проектирование центрально нагруженной колонны

Исходные данные для проектирования, подготовленные ЭВМ:

ВЫСОТА ЭТАЖА, М - 3,30

КОЛИЧЕСТВО ЭТАЖЕЙ - 6

КЛАСС БЕТОНА МОНОЛ. КОНСТР. И ФУНДАМЕНТА - В15

КЛАСС АРМ-РЫ МОНОЛ. КОНСТР. И ФУНДАМЕНТА - A-II

ГЛУБИНА ЗАЛОЖЕНИЯ ФУНДАМЕНТА, М - 1,60

УСЛ. РАСЧЕТНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ГРУНТА -0,28

РАЙОН СТРОИТЕЛЬСТВА - БРАТСК

Несущая способность данной колонны должна быть не менее действующего усилия

,

коэффициент продольного сгиба

4.1 Определение нагрузок на колонну

Грузовая площадь:

Постоянная нагрузка от покрытия при нагрузке от кровли и плит составит:

.

Постоянная нагрузка от перекрытия составит:



Нагрузка от собственного веса ригелей сечением 0,3х0,6м длиной 7,6м при плотности железобетона и будет равна:

Постоянная нагрузка от собственного веса колоны сечением 0,4х0,4м:

Временная длительная нагрузка от перекрытия:

Кратковременная нагрузка от перекрытия:

Длительная нагрузка от снега для г. Пенза (III снеговой район), нормативное значение снеговой нагрузки , коэффициент учитывающий действие длительной снеговой нагрузки

Кратковременная нагрузка от снега:

Определяем длительно действующую нагрузку на колонну:

Таким образом, суммарная (максимальная) величина продольной силы в колонне первого этажа (при заданном количестве этажей - 6) будет составлять:

4.2 Определение предварительных размеров поперечного сечения колонны

Площадь сечения колонны:

,

где , , расчетное сопротивление арматуры сжатию, - коэффициент армирования

Размеры сечения колонны:

,

4.3 Определение вспомогательных расчетных коэффициентов

Принимаем коэффициенты и по таблица в зависимости от соотношения нагрузок и гибкости колонны.

Принимаем: коэффициенты и

4.4 Определение необходимой площади продольной рабочей арматуры

Площадь сжатой арматуры

Фактическая площадь сечения колонны

, уточняем коэффициент



Таким образом, площадь сжатой арматуры:

Принимаем по сортаменту арматуру: 4Ш25 А-III

Назначаем диаметр поперечной арматуры:

Определяем процент армирования:

Исходя из условия:

назначаем шаг поперечной арматуры

Принимаем шаг поперечной арматуры:

5. Проектирование центрально нагруженного фундамента

Исходные данные для проектирования, подготовленные ЭВМ:

ВЫСОТА ЭТАЖА, М - 3,30

КОЛИЧЕСТВО ЭТАЖЕЙ - 6

КЛАСС БЕТОНА МОНОЛ. КОНСТР. И ФУНДАМЕНТА - В15

КЛАСС АРМ-РЫ МОНОЛ. КОНСТР. И ФУНДАМЕНТА - A-II

ГЛУБИНА ЗАЛОЖЕНИЯ ФУНДАМЕНТА, М - 1,60

УСЛ. РАСЧЕТНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ГРУНТА -0,28

РАЙОН СТРОИТЕЛЬСТВА - БРАТСК

Проектирование столбчатого фундамента под отдельно стоящую среднюю колонну. Защитный слой бетона при установке фундамента на бетонную подготовку принимают из условия , в данном расчете принимаем .

5.1 Определение размеров фундамента

Площадь подошвы фундамента определяем исходя из условия:

,

где - глубина заложения фундамента, условное расчетное сопротивление грунта , усредненный объемный вес грунта на уступах и фундаменте

Определяем нормативную нагрузку от колонны действующую на фундамент:



Высоту фундамента определяем исходя из следующих условий:

1.Из условия продавливания фундамента колонной:

Давление под подошвой фундамента:

Полная высота фундамента:

2.Из условия анкеровки арматуры колонны в стакане фундамента

,

где - длина анкеровки

3.Из условия анкеровки колонны в стакане фундамента

,

Принимаем высоту фундамента , высоту ступеней фундамента и

Проверим достаточность высоты нижней ступени из условия продавливания

, .

Размер ступени определяем из условия:

, принимаем

Проверяем:

,

5.2 Расчет рабочей арматуры по подошве фундамента

Площадь сечения арматуры подошвы квадратного фундамента определяем из условия расчета фундамента на изгиб в сечениях I-I и II-II.

Изгибающие моменты определяем по формуле:

Сечение арматуры одного и другого направления на всю ширину фундамента определим из условия:

Назначаем шаги арматуры:

Количество арматурных стержней определяем по формуле:

Площадь сечения арматуры:

По сортаменту принимаем арматуру: 19 Ш 22 А-III площадью

Размещено на Allbest.ru