Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)

Кафедра «Строительные конструкции»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Строительные конструкции»

ПРОЕКТИРОВАНИЕ НЕСУЩИХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ МНОГОЭТАЖНОГО ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ

Разработал: ст.гр. СЖД-311

Якимов Дмитрий

Руководитель проекта:

Доцент Клюкин В.И.

МОСКВА - 2009

Введение

Многоэтажные промышленные здания служат для размещения различных производств: цехов лёгкого машиностроения, приборостроения, химической, электро- и радиотехнической промышленности, а также складов, холодильников, гаражей, предприятий железнодорожного транспорта и прочих объектов. Для всех названных производств характерны сравнительно небольшие вертикальные и горизонтальные нагрузки на конструкции здания.

Многоэтажные производственные здания целесообразно строить, когда технологический процесс организован по вертикальной схеме или когда площадь территории, выделенная для строительства, ограничена и стеснена.

Чаще всего многоэтажные производственные здания выполняют из железобетона, так как в настоящее время он является одним из основных материалов капитального строительства и реконструкции.

Основу многоэтажного производственного здания образует железобетонный каркас, состоящий из колонн, ригелей, плит перекрытия и элементов жесткости. Иногда здания проектируют с неполным каркасом, в котором колонны располагаются только внутри, а наружные стены выполняют роль несущих и ограждающих конструкций.

Требованиям индустриализации строительства в наибольшей степени отвечают сборные железобетонные конструкции, возведение которых на строительной площадке осуществляется из заранее заготовленных элементов. Их производство ведется на базе развитой сети высокомеханизированных и автоматизированных предприятий сборного железобетона, специализированных на выпуск определенного ассортимента изделий и конструкций. Вместе с тем, в настоящее время в строительстве широко применяется и монолитный железобетон.

В данной работе выполняется проектирование основных несущих конструкций сборного железобетонного каркаса многоэтажного производственного здания. Целью проектирования является разработка наиболее технологичных конструктивных решений, обеспечивающих несложное, быстрое и экономичное изготовление, транспортирование и монтаж конструкций, которые будут надёжны и безопасны в эксплуатации.

Проектирование ведется в соответствии с действующими нормативными документами (СНиП, ГОСТ), составляющими техническую и юридическую основу проектных работ и обеспечивающими необходимую надёжность и экономичность строительных объектов.

Компоновка конструктивной схемы каркаса здания

Объёмно-планировочные параметры здания

Таблица 1.1.

Расстояние между продольными разбивочными осями	l	по заданию	6 м
Количество пролётов поперек здания	n	по заданию	2
Ширина здания (в осях)	L0	L·n	12 м
Расстояние между поперечными разбивочными осями	a	по заданию	6 м
Количество пролетов вдоль здания	k	по заданию	10
Длина здания (в осях)	l0	a·k	60 м
Высота типового этажа	H	по заданию	4 м
Количество этажей	N	по заданию	7
Нормативная временная нагрузка	q	по заданию	700 кг/м2
Класс арматуры		по заданию	А-600
Класс бетона		По заданию	В-50

Состав и работа каркаса здания

Продольные и поперечные разбивочные оси образуют сетку, в узлах которой устанавливаются колонны. Расстояние между продольными разбивочными осями принято называть пролётом здания, между поперечными - шагом колонн.

Колонны по высоте имеют выступающие части - консоли, на которые устанавливаются балки - ригели. Сверху на ригели укладываются панели перекрытия.

На панели действуют вертикальные нагрузки (эксплуатационные), которые передаются затем через ригели на колонны, а с них через фундаменты на грунт основания.

Горизонтальные нагрузки (ветровые) воспринимаются наружными стенами здания, которые выполняются из кирпича. На них передается также и часть вертикальных нагрузок.

Конструктивная система здания с использованием колонн и несущих стен носит название неполного каркаса.

Температурные швы

Чтобы в элементах каркаса не возникали дополнительные усилия от изменения температуры, здание в необходимых случаях разрезают на отдельные самостоятельные блоки (температурные отсеки) поперечными и продольными температурными швами.

По требованиям СНиП наибольшая длина температурного отсека составляет 60 м.

Длина здания l₀ = 60 м ? 60 м, поэтому не нужно устройство поперечного температурного шва.

Колонны и наружные стены

Сечение колонн обычно принимают квадратным со стороной 300, 350, 400, 450 мм (в соответствии с требованиями унификации). С увеличением нагрузки увеличивается и сечение колонн.

Принимаем сечение колонн 300300 мм, толщину кладки наружных стен 640 мм (постоянной на всех этажах).

Ригели

Принимаем поперечное направление ригелей, т.е. располагаем ригели поперёк здания. В этом случае они образуют вместе с колоннами раму с жесткими узлами, обеспечивая дополнительную пространственную жесткость каркаса в поперечном направлении.

Сечение ригеля принимаем прямоугольным, так как оно наиболее простое в изготовлении (а так же и в расчёте). Назначаем размеры сечения ригеля (рис. 1.1):

высота h_r = (1/10…1/15)L = 800…530 мм; принимаем h_r = 800 мм;

ширина b_r = (0,3…0,5)h_r = 240…400 мм; принимаем b_r = 400 мм .

4 Чем больше высота сечения ригеля, тем лучше он работает на восприятие нагрузки, но строительная высота перекрытия при этом увеличивается.

Ригели, находящиеся у продольной наружной стены, опираются одним концом на эту стену, а другим - на консоль колонны. Глубину заделки ригеля в стену примем равной длине кирпича (240 мм).

Панели перекрытия

Выбор типа панелей производится на основе экономических и эксплуатационных критериев. В курсовой работе предлагается выбрать тип панели по собственному усмотрению и использовать рёбристые панели (рис.1.3,а) или панели типа «2Т» (рис.1.3,б). В данном примере расчёта применяются рёбристые панели перекрытия.

Схема раскладки панелей. Принимаем наиболее распространённый вариант раскладки (подходит для любого типа панелей): между колоннами укладываются связевые панели, которые служат распорками, передающими горизонтальные нагрузки. Рядовые и связевые панели имеют одинаковую ширину; укладываемые у продольных стен доборные панели в два раза уже рядовых (рис. 1.2).

Заделка панелей в стены:

4 в продольные стены панели не заделываются;

4 в поперечные стены заделка составляет 130 мм

(половина кирпича с учётом толщины раствора шва: 120 + 10 мм).

Привязка наружных стен к разбивочным осям:

4 к продольной оси: нулевая привязка

(внутренняя грань стены совмещена с разбивочной осью);

4 к поперечной оси: привязка 130 мм

(внутренняя грань стены смещена с разбивочной оси внутрь здания на величину заделки панели в стену).

Размеры сечения панели перекрытия:

4 высота h_п = (1/20…1/30)l = 400…250 мм, принимаем h_п = 350 мм (кратно 50мм);

4 ширина панели b_n назначается такой, чтобы в соответствии со схемой раскладки на длине пролёта можно было разместить целое число панелей. При этом ширина панели должна находиться в пределах 1200…2000 мм. Принимаем ширину панели b_n = 1500 мм (кратно 100 мм).

План и поперечный разрез здания

Компоновка конструктивной схемы каркаса заканчивается изображением плана и поперечного разреза здания (масштаб М 1:200).

Основные сборные конструктивные элементы каркаса на строительных чертежах принято обозначать марками (например: П-1, П-2, П-3 - панели перекрытия соответственно рядовые, связевые и доборные). Однотипные элементы получают одинаковые марки.

Колонны здания для удобства изготовления, транспортировки и монтажа разделяются по высоте на отдельные монтажные элементы. Длина монтажного элемента может составлять 1; 2 и 3 этажа (но не более 18 м для возможности перевозки).

Для удобства выполнения работ по замоноличиванию стыков и сварки выпусков арматуры стык колонн располагается выше пола перекрытия на 800 мм.

Для изображения на поперечном разрезе задают ориентировочные (предварительные) размеры консольного выступа колонн (напр. 250250 мм, скос под углом 45?) и фундамента (трёхступенчатый, высота ступени 350 мм). Глубина заложения подошвы фундамента d_f принимается по заданию.

Определение нагрузок и внутренних усилий. Нагрузки на м/э перекрытия

Нагрузки на покрытия

№	Наименование нагрузки	Объемный вес г[кг/м3]	h (м)	qнорм [кг/м2]	гf	Расчетная нагрузка q [кг/кв.м]
1	Б/р ковер	-	-	20	1.2	24
2	Ц/П раствор 50 мм	1800	0.05	90	1.2	108
3	Керамзит 150 мм	800	0.05	120	1.2	144
4	Ц/П раствор 50 мм	1800	0.05	90	1.2	108
5	Ж/Б плиты	-	-	260	1.1	286
	итого	-	-	580		670
6	Временная нагрузка			128	1.4	180
	всего	-	-	708	-	850
1	Плиты пола 50 мм	2000	0.05	100	1.2	120
2	Ц/П раствор 50 мм	1800	0.05	90	1.2	108
3	Тощий бетон 100 мм	2000	0.10	200	1.2	240
4	Ц/П раствор 50 мм	1800	0.05	90	1.2	108
5	Ж/Б плиты	-	-	260	1.1	286
	итого			740	-	862
6	Временная нагрузка			700	1.2	840
	всего			1440	-	1702

Общие положения

В Нормах проектирования (СНиП [1]) указаны нормативные значения нагрузок (q_n), которые соответствуют условиям нормальной эксплуатации сооружений (за это их называют эксплуатационными).

Нормативные нагрузки приняты с обеспеченностью (доверительной вероятностью), равной 0,95. Это означает, что из 100 нагрузок 95 не будут превышать установленного нормативного значения.

В практических расчётах используются расчётные значения нагрузки (q), получаемые путём умножения их нормативной величины q_n на коэффициент надёжности по нагрузке г_f, учитывающий статистический характер изменчивости нагрузок:

q = q_n · г_f

Расчётные нагрузки имеют обеспеченность 0,997…0,999, что вполне достаточно для проведения расчётов по прочности.

Нагрузка на 1 м. длины плиты q собирается с её номинальной ширины b_f .

Для плиты перекрытия: b_f=2.0 метра.

Полная расчетная нагрузка на панель:

q_м/э=1.5* 1702=2553 кг/мп

q_покр=1.5* 850=1275 кг/мп

мп-метр погонный

Плита перекрытия рассчитывается как однопролетная балка с шарнирными опорами. Расчетный пролет плиты L₀ находится как расстояние между осями её опор. Для плит опирающихся на ригель наибольшее внутренние усилия в панели перекрытия от действия полной расчетной нагрузки вычисляются по формулам сопротивления материалов.

· изгибающий момент (в середине пролёта):

,

.

· поперечная сила (на опоре):

.



Рис 2.1 Конструктивная (а) и расчетная (б) схема панели перекрытия; эпюры внутренних усилий (в)

Проектирование плиты М/Э перекрытия

Исходные данные:

Пролет L=6000 мм.

Ширина плиты 1500 мм

Высота 350 мм

Материалы и сопротивления:

Бетон:В 50, R_b=27,5 Мпа

Арматура: А600, R_s=0.9x600=540 Мпа.

Нагрузка и усилия: q=2160 кг/м².

Предельное значение момента:

M_q<=R_s·A_s(h₀-(x/2))

Где x -ширина сжатой зоны в полке плиты.

Нагрузки и усилия:

A_s=M_q/(R_s·0.9·h₀)=14.58·10⁵кг·см/(5400 кг/см²·0.9·30 см)=6.65 см²

Из сортамента примем 6 прутьев d=12 мм , для них площадь поперечного сечения равна:

A_s= 6.79 см²

Рассчитаем высоту сжатой зоны для 6 прутьев d=12 мм

X=(R_s·A_s)/(R_b·b_f)=(5400·6.79)/(275· 150)=0.9 см.

М_q=9.7 т/м?R_sA_s(h₀-(x/2))=5400·6.79(30-0.9/2)=1082361.28 кг·см²=10.8 т·м

9.7 т·м<10.8 т·м,

Значит используем 6 арматур d=12 мм А-600

Поперечное сечение плиты м/э перекрытия

Расчетное сечение плиты м/э перекрытия

Продольный разрез плиты м/э перекрытия

Проектирование ригеля

На ригель передаются нагрузки от его собственного веса и от плит, которые на него опираются, в свою очередь на плиты действует временная нагрузка и вес пола. Нагрузку от плит на ригель считают равномерно распределенной. Погонная нагрузка на 1 м. длины ригеля получается умножением нагрузки с 1 м² площади перекрытия на ширину “грузовой площади ригеля”(a=5 м)

Исходные данные:

Длина ригеля:=6000 мм

Шаг ригеля = 6000 мм

Высота =1/10a=600 мм

Ширина =0.5h_р=300 мм

Бетон В-50 R_b=27.5Мпа

Арматура: А600, R_s=0.9x600=540 Мпа.

Нагрузки на ригель и усилия:

Q_риг=1.7*6.0+1.2*2.5*0.6*0.3=10.74 т/мп

Изгибающий момент:

По сортаменту принимаем:

A_S=25.12 см² (2 стержня по 40 мм в диаметре)

Допуск 11%

Значит в качестве продольной рабочей арматуры используем d= 40 А-IV

Определение нагрузок на колонну первого этажа

Колонные 1-этажа воспринимают вертикальную нагрузку от всех выше расположенных перекрытий и покрытий, а так же от собственного веса колонн верхних этажей. При определении нагрузок на колонну от перекрытия умножаем нагрузку на 1 м² перекрытия на величину грузовой площади колонны, которая определяется как произведение расстояний между продольными и поперечными осями (a·L=6·6=36 м)

Затем прибавляют вес ригелей и собственный вес вышерасположенных колонн. Нагрузка от покрытия складывается из собственного веса покрытия и временной снеговой нагрузки. При рассмотрении нагрузок от перекрытий обязательно учитывается временная нагрузка.

Конструкция ригеля

Нагрузки, действующие на колонну 1-ого этажа

Исходные данные:

Бетон В-50 R_b=27.5 Мпа

Арматура: А600, R_s=0.9x600=540 Мпа.

Пролет ригеля:L=6000 мм

Шаг ригеля: а=6000 мм

Высота ригеля: h_p= 600 мм

Ширина ригеля: b_р= 300 мм

Нагрузки и усилия:

Нагрузка на М/Э перекрытие: q=1.702 т/м²

Нагрузка на покрытие : q=0.67 т/м²

Количество этажей -7

N_кол=q·L·a·(n_эт-1)+g·L·a+г_f г_ж/б (h_p·b_p·L·n_эт+b_k²·h_эn_эт)= 1.702·6·6·6+0.67·6·6+ 1.2·2.5·(0.6·0.3·6·7+ 0.5²·4·7)= 367.63+24.12+43.68=435.43 т

Условие прочности:

N=435.43<=ц(A_B·R_b+R_s·A_s)

L_k/b_k=4600/500=15.3

ц=0.8

Находим количество арматуры

A_s=m·A_в=0.01·30·30=9см²

Принимаем A_s=10.18-4d18 A400

Поперечную арматуру назначаем с учетом условия сварки, по достаточной жесткости (при бетонировании) d=10A240

N=193.65? ц(A_b·R_b+A_s·R_sc)=0.8(900·220+10.18·7200)=217.04 т

Допуск 12%

Конструкция стыка ригеля

Конструкция стыка колонн

Конструирование центрально нагруженного ж/б фундамента

Фундаменты служат для передачи вертикальной нагрузки от ж/б колонны на грунт. Происходит распределение усилия на значительной площади под подошвой фундамента. Фундаменты имеют квадратное в плане очертание. Задаемся площадью подошвы фундамента по величине силы в колонне 1-ого этажа и расчетному сопротивлению основания (в задании).

Исходные данные :

Класс бетона В-50 R_b=27.5 Мпа

R_bt=0.1·27.5 Мпа=2.75 Мпа

Арматура: А600, R_s=0.9x600=540 Мпа.

Грунт R_гр=3 кг/см²

Нагрузки:

N_к-1=435.43 т

Нагрузка на подошву фундамента:

N=N_к1+b_ф²·1.65·2=435.43+2.5·2.5·1.65·2=214.275 т

конструкция каркас здание железобетонный

b_ф=270 см

N=N_к1+b_ф²·1.65·2=193.65+2.7·2.7·1.65·2=217.71 т

b_ф=270 см .

 P_гр=30 т/м²

Высота фундамента должна быть такой, чтобы не образовывалось призмы продавливания.

217.275-30(0.3+2·1.5)²?22·1.5(4·0.3+4(0.3+2·1.5))/2

118.9?237.6

Следовательно глубина фундамента 1.5 м

Для расчета арматуры возьмем два сечения, где а₁=30 см, а₂=125 см,

Рассчитаем для этих сечений моменты и принимаем сечение с наибольшим моментом.

кг·см

Т·см

Принимаем 4 d 18 см (A_s=10.18 см²)

Список литературы

1. СНиП 2.01.07 - 85*. Нагрузки и воздействия. / Госстрой России. - М.: ФГУП ЦПП, 2004. - 44 с.

2. СНиП 2.03.01 - 84*. Бетонные и железобетонные конструкции. / Госстрой России. - М.: ФГУП ЦПП, 2001. - 76 с.

3. СНиП 52-01-2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. - М.: ФГУП ЦПП, 2004. - 24 с.

4. Строительные конструкции: Учебник для ВУЗов / Под ред. В.Н. Байкова и Г.И. Попова. - М.: Высш. шк., 1986. - 543 с.

5. Тимофеев Н.А. Сборный железобетонный каркас многоэтажного промышленного здания: Метод. указания к курсовому проектированию. Части 1,2,3. / Под ред. А.В. Носарева. - М.: МИИТ, 1986.

6. Тимофеев Н.А. Проектирование несущих железобетонных конструкций многоэтажного промышленного здания: Метод. указания к курсовой работе и практическим занятиям для студентов спец. «Строительство ж. д., путь и путевое хозяйство». - М.: МИИТ, 2004. - 48 с.

Размещено на Allbest.ru