Размещено на http://www.allbest.ru/

20

САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

СТРОИТЕЛЬНО-АРХИТЕКТУРНО-ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ

Производство строительных изделий и конструкций (ПСК)

Курсовой проект

по дисциплине «Строительные конструкции»

Выполнила: студентка гр. ПСК-41з

Дёмова Людмила Викторовна

Саратов 2011

Введение

Согласно программе по дисциплине мне необходимо разработать проект сборного железобетонного перекрытия многоэтажного здания с жёсткой или шарнирно - связевой конструктивной схемой и сопряженных с ним элементов: колонны и фундамента.

При проектировании конструкций все вопросы конструирования и расчета необходимо рассматривать с учетом экономии материальных ресурсов, поскольку качество проектных решений определяется экономическими показателями. Расчет конструкций производится в соответствии с положениями СНиП по первой группе предельных состояний.

Габаритная схема здания:

n - число пролётов 3; пролёт - 6м; количество этажей - 5; высота этажа - 6 м; перекрытие - ребристое.

Рассчитать на прочность и запроектировать ребристую панель 1,5х6 м из преднапряженного железобетона (бетон класса В25. напрягаемая арматура А400в с электротермическим способом натяжения на упоры, арматура Вр-I для плиты панели), ригель прямоугольного сечения (бетон класса В25), колонну первого этажа сечением 40х40 см (рабочая арматура класса А400), фундамент высотой 1,5 м (бетон класса В12,5, арматура класса А400. расчетное сопротивление грунта 0,31 МПа).

Компоновка схемы перекрытия

Схема перекрытия дана на рисунке 1. По этой схеме все панели перекрытий имеют номинальный пролёт 6 м. Конструктивные размеры ширины панели зависят от типа ригелей, расположенных вдоль цифровых осей. Ребристые панели при ригелях номинальным пролётом 6 м имеют максимальную ширину 1,5 м.

Порядок расчета преднапряженной ребристой панели перекрытия

по I - й группе предельных состояний (прочности)

Ребристая панель опирается на верхнюю грань ригеля прямоугольного сечения.

Конструктивная длина панели:

Подбор сечения плиты (полки) ребристой панели при заданных классах бетона и арматуры производят следующим образом.

При отсутствии поперечных рёбер ее рассматривают как балку шириной 100 см, упруго заделанную в продольных рёбрах. Её расчётный пролёт равен расстоянию между внутренними гранями продольных рёбер.

Армируют плиту стандартными сетками из проволоки класса Вр - I.

Толщина плиты принимается от 30 до 40 мм.

Панель перекрытия в продольном направлении рассчитывают как свободно опёртую балку таврового сечения с полкой в сжатой зоне, имеющую пролёт l_к.

Расчётное поперечное сечение ребристой (пустотной) панелей перекрытия:

Ребристая панель номинальной шириной 1500 мм размером по верху в_f = 1500 - 50 = 1450 мм. Номинальный пролет 6000. Расчётный пролёт l = 6000 - 150 = 5850 мм.

Высота ребра: h = 1/15 l = 400 мм,

h₀ = 400 - 20 - 20 = 360 мм.

Поперечные рёбра отсутствуют, h_f = 40 мм = h, поэтому принимаем в_f = 1450 мм.

Ширина ребра: ; в =180 мм; а_s = 40 мм; h₀ = 360 мм

Таблица 1 Нагрузка на 1 м² панели, кН

Наименование нагрузок	Нормативная	Коэффициент надёжности	Расчётная
Постоянная: · Собственная масса ж/б конструкций; · То же слоя цементного раствора, д=20 мм (с=2200 кг/м3); · То же керамических плиток, д=13 мм (с=1800 кг/м3)	2,5 0,44 0,24	1,1 1,3 1,1	2,75 0,57 0,264
Эксплуатационная нагрузка	5,5	1,4	7,7
Итого:	8,68		11,281

Расчет армирования полки плиты

Расчет ведется для полки плиты опертой по контуру (1,315х1,3)

Определяем изгибающий момент в плите:

Класс тяжёлого бетона В 25, R_в = 14,5 МПа; R_вn = 18,5 МПа; R_вв = 1,05 МПа.

Определяем максимальное значение

, где

- напряжение в арматуре, для ненапряженной арматуры класса Вр-I, принимается МПа;

- предельное напряжение в арматуре сжатой зоны, принимается 400 МПа (по СНиП);

W - характеристика сжатой зоны бетона, W=б-0.008Rb, где для тяжелого бетона б=0,85

W=0,85-0.008*14,5=0,734

Задаемся относительной высотой сжатой зоны бетона

Найдем коэффициент А₀:

Определяем полезную высоту плиты:

Определяем полную высоту плиты:

Тогда

Уточняем относительную высоту сжатой зоны бетона, исходя из того, что

Определяем высоту сжатой зоны бетона:

Площадь сечения растянутой арматуры на 1 м ширины:



Т.к. значение площади сечения превышает допустимое для арматуры Вр-I, то принимаем арматуру АIII c МПа

Для армирования полки плиты принимаем сварную сетку из арматуры класса АIII с поперечным расположением рабочих стержней O 6 мм с шагом 100 мм. Площадь сечения на 1 м ширины Аs=2,83 см². Продольные монтажные стрежни из арматуры АIII O 6 мм, шаг 200 мм.

Расчет поперечного ребра

Определим нагрузку на поперечное ребро:

q=q₁+q

q₁=11.281*1.35=15.23 кН/м

q- нагрузка от собственного веса ребра

q=b(h-h'_f)с*1.1=0.05(0.2-0.05)*14.5*1.1=0.12 кН/м

q=15.23+0.12=15.35 кН/м

Определяем изгибающий момент

Находим коэффициент А₀

Площадь арматуры

Поперечные ребра армируем плоским сварным каркасом из арматуры класса А-I O 6 мм с площадью двух стержней Аs=0,57 см². Поперечные стержни каркаса из арматуры класса Вр-I O 5 мм с шагом 100 мм.

Расчет продольного ребра

Таблица 2 Нагрузка на один метр панели, кН

Наименование нагрузок	Формула подъсчёта	Нормативная	Коэффициент надёжности	Расчётная
Собственная масса ж/б конструкций	4,5 х 1,5	6,75	1,1	7,425
Собственная масса пола и перегородок	2,5 х 1,5	3,75	1.1	4,135
Эксплуатационная нагрузка	5,5 х 1,5	8,25	1,4	11,55
Итого:		18,75		23,11

Усилия:

от расчетных нагрузок:

Определим местоположение нейтральной оси

>M=98,86 кНм

Ось проходит в пределах полки.

Вычисляем максимальную относительную высоту сжатой зоны бетона. Относительная высота сжатой зоны бетоне о_r, соответствующая условиям, при которых предельное состояние сжатой зоны элемента наступает одновременно с достижением в растянутой арматуре напряжений R_s:

,

где характеристика сжатой зоны бетона -

Для ориентировочных расчётов величину предварительного напряжения арматуры принимаем _sp = 0,8 R_sn = 0,8 540 = 432 МПа.

Приращение преднапряжения



При тяжёлом бетоне и коэффициенте условий его работы о_в2 = 1, у_sch = 400 МПа.

Коэффициент, учитывающий работу высокопрочной арматуры за пределами её расчётной величины предела текучести:

где для арматуры А -IIIв з = 1,2 о/о_r =1. Поскольку после подстановки в уравнение соответствующих г_s,6 >з, то принимаем г_s,6 = з = 1,2

Для армирования рёбер принимаем 2 O 18 мм, А_s = 5,09см².

Расчет плиты по сечению, наклонному к продольной оси элемента.

Высота сечения должна удовлетворять условию:

Условие удовлетворяется.

Определим необходимость постановки поперечной арматуры. При выполнении условия поперечная арматура устанавливается конструктивно. Вдоль продольных ребер запроектируем установку плоских сварных каркасов, которые будут выполнены из двух продольных стержней O 8 АIII и попперечных стержней O 5 Вр-I. На приопорных участках - на ширину 1500 мм устанавливаются поперечные стержни с шагом 150 мм, а по всей остальной длине с шагом 300 мм.

Расчет монтажных петель

Площадь поперечного сечения одной петли:

,

где N - усилие растяжения одной петли

,

где G - масса плиты

G=0,95*2,5=2,375 т = 24 кН;

- коэффициент надежности;

n - количество петель в элементе, n=3

Из расчета получается, что для монтажной петли нужно использовать арматуру А-I (А-240) O 8 мм, но мы примем петли из стали класса А-I (А-240) O 10 мм с Аs=0,785 см². Сталь принимаем конструкционную углеродистую обыкновенного качества маркой Ст3сп (Сталь, 3% - содержание углерода, спокойная - способ раскисления стали).

Расчёт элементов рамного каркаса

Таблица 3 Нагрузка на один метр ригеля

Наименование нагрузок	Формула подсчёта	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надёжности	Расчётная нагрузка, кН/м2
Собственная масса панели, пола, перегородок	3,18 х 6 3,584 х 6	19,08	1,1	21,504
Эксплуатационная нагрузка	5,5 х 6	33	1,4	46,2
Собственная масса ригеля	0,3 х 0,6 х 2500 х 10-2	4,5	1,1	4,95
Итого:		56,58		72,654

При жёстком закреплении ригеля на опорах он является стержнем рамной конструкции.

Сечение колонн, входящих в раму принимается 40 х 40 см.

Моменты инерции сечений без учёта арматуры:

Жёсткость элементов при одном классе бетона В 25 Е_в = 27 · 10³ МПа.

.

Прогонная жёсткость ригеля:

.

Погонная жёсткость колонны нижнего этажа (расчётная длина - растояние от низа ригеля над первым этажём до верха фундамента H_н = 515 см):

.

Погонная жёсткость колонны второго этажа (расчётная длина - от верха нижерасположенного ригеля до низа вышерасположенного ригеля Н_в = 600 см):

Соотношение погонных жёсткостей:

Опорные моменты в ригеле находим из табл. 2 приложения, принимая всю нагрузку равномерно распределённой по раме (схема табл. 1 Приложения).

Таблица 4 Опорные моменты на ригелях в узлах рамы (по абсолютной величине)

М12, кНм	М21, кНм	М23, кНм
от расчётных нагрузок
0,037 · 72,654 · 62 = 96,77	0,098 · 72,654 · 62 = 256,32	0,09 · 72,654 ·62 = 313,54
от нормативных нагрузок
0,037 · 56,58 · 62 = 75,36	0,098 · 56,58 · 62 = 199,61	0,09 · 56,58 ·62 = 183,32

Опорные реакции и изгибающие моменты в пролётах находят известным методом строительной механики.

Таблица 5

От расчетных нагрузок	От нормативных нагрузок
Опорные реакции в первом и втором пролётах:
Изгибающие моменты в пролётах:
м м	м м
Изгибающие моменты в узле I:
в узле II
В месте заделки колонн в фундамент в крайней колонне:
в средней колонне:
Расчётные значения опорных моментов находим у грани опор узел I:
узел II:
узел III:
Поперечные силы в ригеле у грани колонн:

Расчётные значения усилий сведены в таблицу 6

Таблица 6 Сводная таблица усилий в рамном каркасе: а) в ригеле

Опорные моменты у грани колонн, кНм	Пролётные моменты, кНм	Опорные реакции у грани колонн, кН
М1	М2	М3	МI	МII	R1гр	R2гр	R'2гр
от расчётных нагрузок
- 58,5	- 207,41	- 268,32	155,26	93,17	176,82	230,04	211,01
от нормативных нагрузок
- 45,56	- 161,51	- 149,37	120,8	133,57	137,67	179,19	158,42
б) в стойках
Мв1	Мн1	Мв2	Мн2	Мф1	Мф2	Н1	Н2
- 54,38	42,4	- 32,16	25,063	- 21,2	- 12,53	24,0	4,45

Расчёт ригеля среднего пролёта по I - й группе

предельных состояний

Разрабатываем конструкцию ригеля среднего пролёта.

Усилия в ригеле: М₃ = 268,32 кНм; М_II = 93,17 кНм;

Q = кН; h₀ = 60 - 4 = 56 см; в = 30 см.

Принимаем класс бетона В 25 R_в = 14,5 МПа; R_вt =1,05 МПа;

продольная арматура класса А - III R_s = 365 МПа;

поперечная арматура класса А - I R_sw = 175 МПа

Из соображений ограничения распространения трещин принимаем сварной арматурный каркас К-1 в следующем выполнении:

В верхней зоне:

2 O 28 А400 A_s = 12,32 см², L=0,125l=0.125*5600=700 мм - в опорной части;

2 O 14 А400 А_s = 3,08 см², L=5600-30-100=5470 мм - основной продольный стержень;

В нижней зоне:

2 O 12 А400 A_s = 2,26 см², L=5600-2х700+100=4300 мм - в пролете;

2 O 14 А400 А_s = 3,08 см², L=5600-30-100=5470 мм - основной продольный стержень;

Поперечная арматура - O 8 А400 с шагом: в приопорной части - 200 мм на длину l/4= 5600/4=1400 мм; в пролете - 450 мм на длину l-l/2=5600-5600/2=2800 мм. С таким же шагом свариваются два каркаса К-1 арматурой O 8 А400 в пространственный каркас КП-1.

Расчет средних стоек первого этажа

Здание 5 - этажное с сеткой колонн 6 x 6 м. Снеговая нагрузка для II-го района - р_n = 1.2 кН/м² при коэффициенте надёжности 1,4 р = 1,68 кН/м².

Нагрузка от покрытия с учетом утеплителя, пароизоляции, кровли и т.д. суммарно принимается такой же, что и от перекрытий.

С учетом изложенного и учитывая, что эксплуатационная нагрузка действует длительно, произведён подсчет нагрузок на стойку на уровне низа перекрытия над первым этажём.

Схема подсчёта приведена в таблице 7

Таблица 7 Подсчёт нагрузок на среднюю стойку, кН

Наименование нагрузок	Нормативная	Расчётная
Собственная масса конструкций перекрытий, покрытия и ригелей	(19.08+4,5)х6х5 = 707.4	(21.504+4,95)х6х5=793.62
Собственная масса стоек 0,4 х 0,4 х 6,0 х 4 х 25	96	105.6
Эксплуатационная нагрузка на перекрытиях	33х6х4 = 792	46.2х6х4 = 1108.8
Снеговая нагрузка	1.2х6х6 = 43.2	1.68х6х6 = 60.48
Итого:	1638.6	2068.5

Усилия в стойке на уровне низа перекрытия:

N = 2068.5 кН

Расчет можно производить по упрощенному методу, то есть, как условно центрально сжатых конструкций. Учитывая некоторую условность предпосылок к расчету, коэффициента в расчёт не вводим.

Стойка имеет унифицированные размеры поперечного сечения 40x40 см, гибкость = 430 : 40= 10,75, m = 1,0 Кратковременная нагрузка от снега составляет 1,1% от общей. В расчёте принимаем, что вся нагрузка -N_у.

Для ориентировочного расчета принимаем арматуру класса А - III, R_sc = 365 МПа, и 0,01.

Из формулы

железобетон ригель панель

Принимаем класс бетона стойки В 25, R_в = 14,5 МПа и армирование 4 d 25 мм А_s = 19,63 см².

Колонна армируется двуя каркасами плоскими, объединёнными в один пространственный каркас. Поперечная арматура из проволоки 6 мм класса А - I, шаг хомутов S = 300 мм.

Рассматриваем зону стыка как центрально сжатый участок. За счёт контактной сварки продольной арматуры, постановки поперечных сеток и обетонирования зоны сопряжения получаем стык, равнопрочный стержню колонны.

Столбчатый (отдельный) фундамент

Усилия на уровне верха фундамента

Площадь подошвы фундамента принято на практике рассчитывать на воздействие нормативных нагрузок (см. табл. 7).

N_н = 1638,6 + 0,4 · 0,4 · 6,0 · 25 + 1,5 · 3 · 3 · 20 = 1932,6 кН.

Ориентировочные размеры подошвы 3 х 3 м, высота фундамента 1,5 м.

Площадь подошвы фундамента:

где расчётное сопротивление грунта R₀ = 0,31 МПа, средняя плотность фундамента и грунта на его обрезах =2000 кг/м³, Н - расстояние от уровня запланированной отметки (пола первого этажа) - 1,65 м.

Принимаем подошву фундамента размерами 3 х 3 м.

Полезная высота фундамента:

,

где h_к = в_к = 40 см, при классе бетона В 12,5 R_в = 7,5 МПа, R_вt = 0,66 МПа.

Реактивное давление грунта на подошву фундамента от воздействия расчётной нагрузки, равной: N = 2068,5 + 0,4 · 0,4 · 6,0 · 25 · 1,65 = 2108,1 кН,

Полную высоту фундамента принимают не менее нижеследующих значений:

а) из условия продавливания h₀ +а_s = 22 см;

б) из условия заделки колонны h_к +25 = 65 см;

в) из условия анкеровки сжатой арматуры (d = 25 мм) колонны класса А - III в бетоне класса В 25

Изгибающий момент от реактивного давления грунта у грани колонны:

Подставляя в уравнение значения составляющих,

Площадь арматуры на всю ширину находят по формулам:

Во взаимно - перпендикулярном направлениипринимают то же количество арматуры А_{s max}.

Принимаем нестандартную сварную сетку с одинаковой в обоих направлениях рабочей арматурой из стержней 20 O 10 АIII с шагом 150 мм.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс. Учебник для вузов.- М.:Стройиздат, 1985.- 728 с.

Еремин А.П., Кизимова О.В. Железобетонные и каменные конструкции. Методические указания к выполнению курсовой работы.- СГТУ, 2004.-38 с.

СНиП 2.03.01 - 84 Бетонные и железобетонные конструкции / Госстрой СССР. - М.: Стройиздат, 1983. - 79с.

СНиП II - 22 - 81 Каменные и армокаменные конструкции / Госстрой СССР. - М.: Стройиздат, 1983. - 40с.

Бондаренко В.М., Суворкин А.Г. Железобетонные и каменные конструкции. - М.: Высш. шк., 1987. - 384 с.

СНиП 2.01.02 - 85. Нагрузки и воздействия / Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. - 36 с.

Мандриков А.П. Примеры расчета железобетонных конструкций. - 2-е изд. перераб. - М.: Стройиздат, 1989. - 506 с.

СНиП 2.01.01 - 82. Строительная климатология и геофизика/ Госстрой СССР. - М.: Стройиздат, 1983. - 136 с.

Бондаренко В.М., Судницын А.И., Назаренко В.Г. Расчет железобетонных и каменных конструкций: Учеб. пособие для строит. вузов / Под ред. В.М. Бондаренко. - М.: Высш. шк., 1988. - 304 с.

Размещено на Allbest.ru