Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовой проект

«Проектирование железобетонных конструкций многоэтажного каркасного здания»

Задание к выполнению курсового проекта

№ п/п	Размеры здания (в осях), BL, м	Число этажей, n	Высота этажа, Нэтажа, м	Условное расчетное сопротивление грунта, R0, МПа	Город строительства
1	18,344,0	4	4,8	0,30	Москва
2	19,545,6	4	3,6	0,25	Мурманск
3	20,141,3	4	4,2	0,30	Чита
4	21,042,3	5	3,3	0,25	Выборг
5	21,944,1	4	4,8	0,25	Брянск
6	28,845,5	4	3,0	0,35	Кемерово
7	23,740,2	5	4,2	0,30	Тверь
8	18,348,9	4	3,3	0,30	С.-Петербург
9	19,244,0	5	3,6	0,25	Астрахань
10	20,141,3	5	4,8	0,35	Самара
11	21,042,7	4	4,2	0,25	Псков
12	21,945,6	5	4,8	0,25	Липецк
13	28,844,0	4	3,6	0,30	Иркутск
14	23,748,8	4	4,8	0,30	Омск
15	18,345,5	4	4,2	0,30	Новгород
16	19,242,7	5	3,6	0,40	Воронеж
17	20,145,6	5	4,8	0,25	Курск
18	21,044,0	4	3,6	0,30	Вологда
19	21,941,3	4	4,8	0,25	Кострома
20	18,041,3	5	3,6	0,25	Ярославль
21	19,846,2	5	4,0	0,35	Владимир
22	25,239,0	4	4,2	0,40	Красноярск
23	24,442,4	4	3,8	0,35	Уфа
24	18,642,7	4	4,8	0,30	Пенза

№ п/п	1*	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Постоянная нормативная нагрузка, кН/мІ
вес пола	0,48	0,48	0,63	0,63	0,72	0,72	0,82	0,82	1,0	1,0	1,2	1,2
Временная нормативная нагрузка на перекрытие, кН/мІ
полная	4,0	4,5	5,0	5,5	6,0	6,5	7,0	8,0	9,0	10	11	12
пониженная	3,0	3,5	4,0	4,5	5,0	5,5	6,0	6,5	7,0	7,5	8,0	8,5

* вариант №13 как №1 и так далее

Дополнительно для всех вариантов принимается плоская совмещенная кровля. Вес кровли составляет 1,0 кН/мІ, Стеновое ограждение представляет собой металлические трехслойные навесные панели. Отметка пола первого этажа принята 0,000 (пол по грунту). Отметка обреза фундамента составляет -0,150.

Общие указания по выполнению курсового проекта

Курсовой проект выполняется в соответствии с индивидуальным заданием (порядковый номер варианта соответствует порядковому номеру студента в списке учебной группы).

Выполнение курсового проекта по плану-графику дисциплины «Строительные конструкции» разделено на три части:

o компоновка здания с выполнением листа 1 графической части курсового проекта;

o проектирование конструктивных элементов здания: ригеля, колонны и столбчатого фундамента под колонну с выполнением листа 2 графической части курсового проекта;

o проектирование многопустотной плиты перекрытия с выполнением листа 3 графической части курсового проекта.

Перед выполнением курсового проекта необходимо изучение лекционного материала. В частности для выполнения компоновки здания - лекции №3 «Подбор сборных железобетонных конструкций по строительному каталогу»; для проектирования изгибаемых элементов (ригеля, столбчатого фундамента) - лекции №4 «Основные положения и методы расчета железобетонных конструкций. Расчет изгибаемых элементов»; для проектирования центрально-сжатой колонны здания - лекции №5 «Расчет сжатых и растянутых железобетонных элементов»; для проектирования многопустотной плиты перекрытия - лекции №6 «Особенности проектирования железобетонных конструкций с предварительным напряжением арматуры».

При выполнении графической части курсового проекта, в частности выполнении чертежей здания в сборном железобетоне, а также конструирования железобетонных конструкций (многопустотной плиты перекрытия, ригеля, колонны и монолитного фундамента под колонну) следует ознакомиться с материалом лекции №7 «Армирование железобетонных конструкций». Расширенный вариант лекции №7 - методические материалы «Армирование железобетонных конструкций».

Графическая часть курсовой работы выполняется на трех листах формата А3 с использованием графического редактора (АВТОКАД, КОМПАС) в соответствии с правилами выполнения архитектурно-строительных рабочих чертежей [1]. Формы спецификаций должны соответствовать требованиям, приведенным в [2].

На первом листе графической части курсового проекта (чертежи, лист 1) вычерчиваются маркировочная схема (схема раскладки плит и ригелей) со спецификацией сборных железобетонных конструкций и вертикальная компоновочная схема здания.

На втором листе графической части курсового проекта (чертежи, лист 2) вычерчиваются опалубочный и арматурный чертежи ригеля, колонны и фундамента под колонну.

На третьем листе графической части курсового проекта (чертежи, лист 3) вычерчиваются опалубочный и арматурный чертежи многопустотной плиты перекрытия.

1. Компоновка перекрытия и вертикальная компоновка здания.

В курсовом проекте рассматривается каркасная конструктивная система. Здание выполняется в сборном железобетоне (фундамент монолитный). Размеры сборных железобетонных конструкций принимаются по аналогии со стандартными (см. таб. 1.1 - 1.3).

Основными несущими элементами здания являются: колонны, ригели и плиты перекрытия, а также монолитный фундамент (см. рис. 1.1).

	Рис. 1.1. Конструктивные элементы многоэтажного каркасного здания: 1 - монолитный фундамент, 2,3 - колонны крайние, 4,5 - колонны средние, 7 - ригель крайнего ряда, 8 - ригель среднего ряда, 8, 9, 10 - многопустотные плиты,

Таблица 1.1

Таблица 1.2

Таблица 1.3

Компоновочные схемы приведены на листе 1 чертежей

При определении сетки колонн габаритные размеры здания (В L=22,045,5 м) делятся таким образом, чтобы приблизится к стандартной сетке 6х6 м. Для габаритных размеров здания 22,045,5 м принимаем сетку 5500х6500 мм. Если в результате определения размеров ячейки она получается 5675х6425 мм, то требуется округление 57006400 мм и пересчет В L.

Координатные оси, в том числе крайние, для рассматриваемого варианта конструктивного решения проходят через оси колонн.

Как показано на листе 1 чертежей, ригели расположены в поперечном направлении и вместе с колоннами образуют поперечные рамы здания. Число этажей поперечной рамы принимается в соответствии с заданием.

При определении отметки перекрытия принимается во внимание, что в здании устраиваются бетонные полы толщиной 50 мм. Таким образом, отметка плит перекрытия под полом на отметке +3,600 будет равна +3,550.

На схеме перекрытия на листе 1 чертежей проставлены позиции плит, ригелей и колонн и приведена спецификация сборных железобетонных изделий.

Ширина междуколонных плит сборного перекрытия принимается 1500 мм, крайних плит - 750+ мм. Для схемы, приведенной на листе 1, ширина рядовых плит перекрытия составляет: . Пролет сборной плиты перекрытия составляет L_пл= 6,5 м, пролета ригеля - L_p = 5,8 м.

2. Определение нагрузок на строительные конструкции

В зависимости от продолжительности действия нагрузки подразделяются на постоянные и временные. Постоянные нагрузки представлены собственным весом железобетонных конструкций, а также весом пола и кровли. Вес железобетонных плит и ригелей определяется по каталожным листам строительного каталога СК-3. Вес колонны в пределах одного этажа устанавливается исходя из объемного железобетона (25 кН/мі) и объема бетона колонны. Для колонны 40Ч40 см с двумя консолями 15Ч15Ч40 см при высоте этажа Н_эт.=3,6 м объем колонны и вес в пределах одного этажа составляют: 0,4·0,4·3,6+2·0,15·0,15·0,4=0,594 мі и 0,594·25=14,85 кН. Всех этажей - 14,85 Ч число этажей.

Из временных нагрузок в курсовом проекте учитывается снеговая и полезная (технологическая) нагрузка на перекрытие. Значение технологической нагрузки приведено в задании.

Снеговая нагрузка определяется по СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия». Для указанного в задании города по карте районирования территории РФ по расчетному значению веса снегового покрова земли устанавливается снеговой район (карта приведена в приложении к СНиП 2.01.07-85*; в таблице П7 Приложения приведены снеговые районы для городов, указанных в задании на выполнение курсового проекта.). Полное расчетное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия: s=s₀,

где s₀ - расчетное значение снегового покрова в соответствии со снеговым районом. Для первого снегового района (город Астрахань), s₀=0,8 кН/мІ (II-й - s₀=1,2 кН/мІ, III-й - s₀=1,8 кН/мІ, IV-й - s₀=2,4 кН/мІ, V-й - s₀=3,2 кН/мІ)

- коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к весу снеговой нагрузки на покрытие (для плоской кровли =1).

Временные нагрузки могут иметь полное и пониженное значение. Для технологической нагрузки на перекрытие полное и пониженное значения приведены в задании. Пониженное значение является длительной частью временных нагрузок. Для снеговой нагрузки длительная (пониженная) часть составляет 50% от полного значения.

Нагрузки имеют нормативные и расчетные значения. При расчете железобетонных конструкций в соответствии с алгоритмами определенных расчетов используются нормативные или расчетные значения нагрузок. Расчетное значение нагрузок определяется как произведение ее нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке _f, который в свою очередь определяется видом нагрузки: _f=1,1 - вес железобетонных конструкций; _f=1,2 - вес бетонных (со средней плотностью 1600 кг/мІ и менее), изоляционных, выравнивающих и отделочных слоев, выполненных в заводских условиях; _f=1,3 - тоже при выполнении на строительной площадке; _f=1,2 - полезная нагрузка; _f=0,7 - снеговая нагрузка.

При расчете железобетонных конструкций все нагрузки должны умножаться на коэффициент надежности по ответственности здания _n=0,95, так как для проектируемого здания установлен уровень ответственности - II (здание производственного назначения для массового строительства).

Таблица 2.1

ТАБЛИЦА НАГРУЗОК
Вид и значение нагрузок (кН/мІ, кН/м, кН)	n	Нормативные значения	f	Расчетные значения
1. Постоянные нагрузки (g): 1.1 вес кровли - 1,0 кН/мІ;	0.95	0,95	1,25	1,19
1.2 вес пола - 0,72 кН/мІ;		0,68	1,25	0,85
1.3 вес плиты - 2,8 кН/мІ;		2,66	1,1	2,93
1.4 вес погонного метра ригеля - 4,33 кН/м		4,12		4,53
1.5 вес колонны (в пределах одного этажа) - 12 кН;		11,4		12,54
2. Временные нагрузки (V): 2.1 временная технологическая (полная) - 6,5 кН/мІ; (пониженное значение) - 5,5 кН/мІ;		6,18 5,23	1,2	7,42 6,28
2.2 снеговая (I-й снеговой район): полное значение - 2,4 кН/мІ; пониженное значение - 50% полного значения		1,6 0,8	0,7	2,28 1,14

3. Статический расчет строительных конструкций

В результате проведения статического расчета определяются усилия (M, Q, N), которые являются исходными данным для выполнения расчетов железобетонных конструкций зданий.

Для выполнения статического расчета конструкций необходимо установить расчетную схему конструкции, определить расчетную длину (длины) и собрать нагрузки (см. таблицу 3.1)

Расчетные схемы отражают работу конструкций в здании. Так, расчетной схемой сборной плиты - однопролетная статически определимая балка, Чтобы установить, как закреплены узлы расчетной схемы, необходимо обратиться к узлу сопряжения строительных конструкций. Если плита свободно лежит на полках ригеля, то имеют место шарнирные опоры. Если свободному перемещению верхних частей опорных сечений ригеля препятствуют соединения этих частей ригеля с колоннами при помощи закладных деталей («рыбок»), то имеют место упругоподатливое сопряжение ригеля с колонной. В опорных узлах расчетной схемы (однопролетной балки) должны быть приложены опорный момент в соответствии с несущей способностью «рыбок». В курсовом проекте принимается М_оп=55 кНм.

Расчетная длина определяется исходя из размеров, указанных на компоновочных схемах. Принимается во внимания, что при шарнирной опоре расчетная длина считается между середины площадки опирания.

При определении нагрузок необходимо установить перечень, действующих на строительную конструкцию нагрузок, вычислить значения этих нагрузок (см. таб. 2.1). Также определить при расчете ригеля и плиты ширину полосы, а при расчете колонны площадь и число этажей, с которых нагрузки собираются.

На рисунке 3.1 приведен пример назначения полос (площади) для сбора нагрузок. На рисунках 3.2, 3.3 показано определение расчетных длин.



	Рис. 3.1. К определению грузовой полосы и грузовой площади при определении действующей на конструктивные элементы нагрузки
	Рис. 3.2. Схема к определению расчетной длины плиты (Lплиты=6,5 м)
	Рис. 3.3. Схема к определению расчетной длины ригеля (Lригеля=5,5 м)

При определении расчетной длины для плиты и ригеля можно пренебречь зазорами между конструкциями (между плитой и ригелями, между ригелем и колоннами). Тогда расчетная длина для плиты составляет l₀=L_пл - 0,45=6,5-0,45=6,05 м; расчетная длина для ригеля составляет l₀=L_р - 0,55=5,5-0,55=4,95 м;

Таблица 3.1

ТАБЛИЦА УСИЛИЙ
Сборная плита	Ригель	Колонна
В=1,43 м; g =(1,43+2,93)1,43= 6,2 кН; V=10,261,43=14,7 кН; gn =(1,14+2,66)1,43=5,43 кН; Vn=8,551,43=12,23 кН; Vln=6,651,43=9,51 кН. Q=0,5(g+V)l0= =0,5(6,2+14,7)6,05=63,22 кН	В = 6,5 g+V = 80,58 кН/м g =(gпол.+gплиты)B+gригеля (таб. 2.1, рис. 3.1), g =(0,85+2,93)6,5+4,53= 29,1 кН/м, Vтехнолог.=7,426,5= =51,48кН/м Моп=55кНм, Q= 0,5(q+V)l0= 0,5(29,1+51,48)5,25=211,52кН	А=37,7 мІ, в пределах грузовой площади ригелей -1 (длина ригеля - 5,4 м), покрытий - n=1, перекрытий n=3, вес колонн всех этажей Gк=412,54=50,16 кН N=P=((gкр +gпл+Vсн) А+gригlриг)+ +3((gпол+gпл+Vтех)А + gригlриг)+ Gк= ((1,19 + 2,93 + 2,28) x 37,7 + 12,54 х 5,4) + 3 ((0,85 + 2,93 + 7,42) х 37,7 + 4,53 х 5,4) + 50,16 = 1650,24 кН

4. Выполнение листа 1 графической части курсового проекта

На первом листе графической части курсовой (чертежи, лист 1) вычерчивается компоновочная схема перекрытия здания со спецификацией сборных железобетонных конструкций перекрытия.

На компоновочной схеме перекрытия, а также на узлах сопряжения конструктивных элементов здания указываются позиции сборных железобетонных конструкций. В таблицу-спецификацию заносятся позиция, серия, марка, количество сборных железобетонных конструкций перекрытия, а также масса в тоннах каждого конструктивного элемента. Масса конструктивных элементов здания принимается с учетом сведений таблиц 1.1 - 1.3 и размеров конструктивных элементов по компоновочной схеме. Серии конструктивных элементов по строительному каталогу и марки конструкций также указаны в таблицах 1.1 - 1.3. Для определения количество конструктивных элементов перекрытия одной позиции на здание необходимо принять во внимание, что одна ячейка плана отведена под лестничную клетку.

Расчетная нагрузка на плиты перекрытия (без учета собственного веса плиты) составляет 1,43+10,26=11,69 кН/мІ с округлением 12 кН/мІ (пол + временная нагрузка на перекрытие по таблице 2.1).

Расчетная нагрузка на ригель перекрытия среднего ряда (без учета собственного веса ригеля) с учетом ширины грузовой полосы 6,5 м составляет (1,43+2,93+10,26)6,5=95,0 кН/м с округлением 96 кН/м (пол + плита+временная нагрузка на перекрытие по таблице 2.1). Расчетная нагрузка на ригель перекрытия крайнего ряда - 48 кН/м.

Расчетная нагрузка на нижнюю колонну без учета ее собственного веса собирается с грузовой площади 35,8 кН/мІ и для покрытия составляет (1,19+2,93+0,76) 35,8=174,7 кН, для трех перекрытий 3(1,43+2,93+10,26) 35,8=1570,2 кН, для ригелей L=5,1 м четырех этажей - 4,535,14=92,4 кН, для верхней колонны (в пределах трех этажей) - 15,53=46,5 кН. Суммарная расчетная нагрузка на нижнюю колонну без учета ее собственного веса составляет 174,7+1570,2+92,4+46,5=1883,8 кН с округлением 1900 кН

Отметка перекрытий здания ниже отметки пола каждого этажа на 50 мм. Отметки трех перекрытий и покрытия четырехэтажного здания при высоте этажа Н_этажа=3,3 м при отметке пола первого этажа 0,000 вычисляются следующим образом:

для второго этажа 3,3-0,05=3,250; для третьего этажа: 3,250+3,3=6,550;

для четвертого этажа 6,550+3,3=9,850; 9,850+3,3=13,150.

Вертикальная компоновка конструктивных элементов здания выполнена на примере компоновки средней колонны по высоте здания.

Нижняя колонна проектируется на этаж. Верхняя - на три этажа. Отметка верха нижней колонны здания 3,3+1,05-0,35=4,000. Отметка низа нижней колонны здания определится по результатам расчета монолитного столбчатого фундамента под колонну.

5. Проектирование ригеля, колонны и столбчатого фундамента под колонну

Ригель является изгибаемым элементов, поэтому его расчет ведется по алгоритму расчета изгибаемых элементов:

· по нормальным сечениям (при действии изгибающих моментов М);

· по наклонным сечениям (при действии поперечных сил Q)

В обеспечении несущей способности железобетонных конструкций участвуют бетон и арматура. Прочностные расчеты обычно заключаются в определении площади поперечного сечения арматуры и подборе арматуры по сортаменту. Исходными данными являются: усилия M, Q,; геометрические размеры поперечного сечения; класс бетона и класс арматуры. Размеры поперечного сечения и классы материалов назначаются согласно рекомендациям по проектированию конкретных конструкций, в результате расчетов они обычно уточнятся.

Подбор арматуры в изгибаемых элементах.



Рис. 5.1. Армирование изгибаемого элемента (1-нормальное сечение, 2,3 - наклонные сечения)

Подбор продольной рабочей арматуры (расчет прочности по нормальным сечениям)

Исходные данные

1).Усилие М (из статического расчета)

2).Размеры сечения: h, b (см. рис. 5.1). Рабочая высота сечения h_o=h-a (а - расстояние от середины сечения продольной рабочей арматуры до нижней грани сечения; первоначально значение а принимается из условия обеспечения минимальной толщины защитного слоя рабочей арматуры. Для монолитных конструкций толщина защитного слоя назначается 0,02 м и не менее . Для балок min диаметр равен 10 мм. Для колонн min диаметр равен 12..16 мм. Для сборных железобетонных конструкций толщина защитного слоя назначается 0,015 м и не менее . Эксплуатация конструкций в этом случае должна осуществляться в закрытых помещениях при нормальной влажности.

3).Классы бетона и арматуры. В качестве ненапрягаемой продольной рабочей арматуры рекомендуется использовать стержневую арматуру класса А400, А500, В500, напрягаемой - А600, A800, A1000 (R_s - расчетное сопротивление арматуры растяжению определяется по таблице П2 ПРИЛОЖЕНИЯ). Для несущих железобетонных конструкций минимальный класс бетона определяется видом конструкций. Для конструкций с ненапрягаемой арматурой используется бетон класса не ниже В15, с напрягаемой - В20 (R_b - расчетное сопротивление бетона сжатию по таблице П2).

Алгоритм расчета

1).Определение коэффициента А_о=, где b, h₀ подставляют в м, М - в кНм, R_b - в кН/мІ (1МПа=10³кН/мІ);

2). По таблице П3 ПРИЛОЖЕНИЯ по коэффициенту А₀ определяется коэффициент . При этом должно выполнятся условие А₀ A_R (A_R=0,390 - А400, A_R=0,372 - А500, A_R=0,376 - В500). Если условие не выполняется, это означает, что размеры сечения, классы материалов заданы неверно и должны быть увеличены.

3).Определение площади продольной арматуры А_s=(А_s - в мІ, 1 мІ=10⁴смІ).

4).По сортаменту (таблица П1 ПРИЛОЖЕНИЯ) подбирается двух стержней, уточняется площадь продольной арматуры А_s, а также определяется коэффициент армирования _s=, сверяя его значение с _min =0,1%(минимальным коэффициентом армирования) и _оптим (оптимальным коэффициентом армирования) для конструкций конкретного вида. Для балок оптимальный процент армирования _s%=1,5%…2,0%.

Проверка прочности наклонного сечения

Исходные данные

1). Усилие Q (из статического расчета).

2). Диаметр поперечной арматуры назначается из условия свариваемости с диаметром продольной рабочей арматуры (соотношение диаметров см. таблицу П6 ПРИЛОЖЕНИЯ). С учетом количества поперечных стержней (на рис. 4.1 поперечных стержней - 2) и зная их диаметр по сортаменту определяется площадь поперечной арматуры А_sw.

3). Принимается класс поперечной арматуры В500 (А400). По таблице П2 ПРИЛОЖЕНИЯ устанавливается R_sw - расчетное сопротивление поперечной арматуры растяжению.

4). Класс бетона установлен при расчете продольной арматуры. Для этого расчета по таблице П2 ПРИЛОЖЕНИЯ устанавливается R_bt - расчетное сопротивление бетона растяжению.

5). Расстояние между поперечными стержнями S_w назначается по следующему правилу:

в железобетонных элементах, в которых поперечная сила по расчету не может быть воспринята только бетоном, устанавливается поперечная арматура с шагом S₁ не более 0,5 h₀ (не более 300 мм);

в балках и ребрах высотой 150 мм и более, а также в часторебристых плитах высотой 300 мм и более, на участках элемента, где поперечная сила воспринимается только бетоном, поперечная арматура устанавливается с шагом S₂ не более 0,75 h₀ (не более 500);

в сплошных плитах, а также часторебристых плитах высотой менее 300 мм и в балках (ребрах) высотой менее 150 мм на участках элемента, где поперечная сила воспринимается только бетоном, поперечную арматуру можно не устанавливать.

Алгоритм расчета

При проведении расчета поперечная арматура, назначенная по конструктивным требованиям, проверяется расчетом на предмет достаточности ее для обеспечения прочности наклонного сечения (проверочный расчет).

1). Определяется распределенное усилие в поперечной арматуре: q_sw= в кН/м.

2). Из многообразия возможных наклонных трещин (сечений) в приопорной зоне конструкции при проведении расчета рассматривается две (см. рис. 5.1) с длиной проекции с₀ и с. Длина проекции: с₀=, в м.

На длины проекций наклонных трещин накладываются ограничения:

o c назначается не более вычисленного значения c₀ и не более 3h₀

o c₀ назначается не более вычисленного значения c₀ и не более 2h₀

3). Прочность наклонного сечения будет обеспечена, если выполняется условие: QQ_b+Q_sw,

где Q_b - поперечное усилие, воспринимаемое бетоном: Q_b=,

Q_sw - поперечное усилие, воспринимаемое арматурой: Q_sw=0,75c₀q_sw.

Если прочность по наклонному сечению не обеспечена, то необходимо, прежде всего, увеличить площадь поперечного сечения арматуры А_sw или уменьшить шаг поперечной арматуры S_w. Можно также изменять класс бетона, размеры поперечного сечения, но в этом случае придется снова выполнять расчет продольной арматуры.

Подбор продольной рабочей арматуры ригеля:

o верхней продольной арматуры.

Исходные данные

1) усилие М=55 кНм (по таб. 3.1),

2) материалы: арматура А400 (R_s=355 МПа =35,510⁴ кН/мІ), бетон В25 (R_b=14,5 МПа=14500 кН/мІ) - по таб. П2,

3) размеры сечения b=0,3 м, h=0,3 м, h₀=0,27 м. Сечение у опоры ригеля подрезано снизу на 150 мм (h=0,45-0,15=0,3 м) для опирания ригеля на консоль колонны.

Алгоритм расчета

1) А_о=,

2) по таб. П3 коэффициент =0,905,

3)

4) А_s=, по таб. П1, верхняя продольная арматура ригеля принимается 222А400, А_s=7,6 смІ.

o нижней продольной арматуры.

Исходные данные

1) усилие М=222,62 кНм (по таб. 3.1),

2) материалы: арматура А400 (R_s=355 МПа =35,510⁴ кН/мІ), бетон В25 (R_b=14,5 МПа=14500 кН/мІ) - по таб. П2,

3) размеры сечения b=0,3 м, h=0,45 м, h₀=0,40 м. Нижняя продольная арматура представлена четырьмя стержнями, поэтому а=0,05 м

Алгоритм расчета

1) А_о=,

2) по таб. П3 коэффициент =0,8,

3) А_s=, по таб. П1. Нижняя продольная арматура ригеля принимается 425А400, А_s=19,63 смІ,

4) _s%=,



	Рис. 5.2. Расчетные сечения при определении нижней продольной арматуры (1) и верхней продольной арматуры (2)

Проверка прочности наклонного сечения ригеля

Конструктивные требования: при проектировании поперечной арматурой в составе сварного каркаса диаметр поперечной арматуры назначается из условия возможности ее сварки с продольной (25). По табл. П6 принимается поперечная арматура - 8, класс арматуры - А400. При проведении расчета рассматривается наклонное сечение у опоры (h₀=0,27 м). Шаг поперечных стержней - S_W=0,5h₀, принимается S_W=100 мм=0,1 м.

Исходные данные

1) усилие Q=211,52кНм (по таб. 3.1),

2) материалы: арматура А400 (R_sw=285 МПа =28,510⁴ кН/мІ), бетон В25 (R_bt=1,05 МПа=1050 кН/мІ) - по таб. П2,

3) размеры сечения b=0,3 м, h=0,3 м, h₀=0,27 м, площадь поперечной арматуры А_sw=1,0110^-4мІ (28А400), шаг поперечных стержней S_W=0,1 м.

Алгоритм расчета

1) q_sw= кН/м,

2) с₀=5 м,

3) с=с₀=0,245 м<2h₀=20,27=0,54 м,

4) Q_b=,

Q_sw=0,75 q_swс₀=0,755760,24=103,7 кН,

5) Q_b+ Q_sw=143,3+103,7=247>211,52 кН - прочность наклонного сечения не обеспечена.

Колонны проектируемого здания испытывают в основном центральное сжатие. При расчете центрально-сжатых элементов учитывается действие продольного изгиба. Продольный изгиб оценивается коэффициентом продольного изгиба , который зависит от гибкости (l₀=Н_этажа=3,0 м; h=0,4 м - высота сечения колонны). На значение коэффициента продольного изгиба оказывает влияние также длительность действия нагрузки (см. таб. П5). Из таблицы нагрузок (таб. 2.1) следует, что к несущим конструкциям здания в основном приложены нагрузки длительного действия - =0,91.

Подбор продольной рабочей арматуры колонны

Исходные данные

1) усилие N=1650,24 кН (таб. 3.1),

2) размеры сечения колонны b=h=0,4 м; площадь сечения А=0,40,4=0,16 мІ,

3) материалы: класс бетона В15 (R_b=8,5 МПа=8500 кН/мІ) класс арматуры А400 (R_sc=355 МПа =35,510⁴ кН/мІ). Прочностные характеристики материалов определены по таблице П2,

4) коэффициент продольного изгиба =0,91.

Алгоритм расчета (при =l₀/h20)

Предельное значение продольной силы, которую может воспринять элемент (колонна): N_ult=(AR_b+A_s.totR_sc), N_ult= N, уравнение решается относительно неизвестного A_s,tot - площади всей продольной арматуры в сечении колонны.

По таблице П1 подбирается диаметр 4-х стержней рабочей арматуры - 4 22А400 (А_s,tot=15,02 смІ).

Процент армирования (таб. П4). Оптимальный процент армирования колонны составляет 2% - 3%.

	Рис. 5.3. Армирование центрально-сжатого элемента (колонны)

Расчет монолитного столбчатого фундамента под сборную колонну включает в себя три этапа: определение размеров подошвы фундамента, определение высоты фундамента, подбор арматуры фундамента.

Исходные данные:

1) расчетное значение сжимающего усилия N=1650,24 кН (таб. 3.1), нормативное значение сжимающего усилия (_f,ср. - среднее значение коэффициента надежности по нагрузке),

2) размеры сечения колонны b_к=h_к=0,4 м, продольная рабочая арматура колонны - 422А400 (диаметр арматуры d_s=22 мм=0,022 м), отношение площадей арматуры требуемой по расчет и установленной в колонне

3) материалы: класс бетона В15 (R_b=8,5 МПа=8500 кН/мІ, R_bt=0,75 МПа=750 кН/мІ), класс арматуры А400 (R_sc=355 МПа =35,510⁴ кН/мІ). Прочностные характеристики материалов определены по таблице П2. Толщина защитного слоя арматуры - 40 мм (расстояние от подошвы фундамента до центра арматурного стержня а=0,05 м),

4) условное расчетное сопротивление грунта R₀=0,35 МПа=350 кН/мІ, _m=20кН/мі - усредненный объемный вес материала фундамента и грунта на обрезах фундамента,

5) первоначально задается высота фундамента Н_ф=1 м.

Определение размеров подошвы фундамента

Площадь подошвы фундамента: стороны подошвы фундамента: , а₁=2100 мм=2,1 м, А=2,12,1=4,41 мІ, вес фундамента и грунта на обрезах: G_ф=АН_фmnf = 4,411200,951,1=92,2 кН/мі, расчетное значение давление грунта на подошву фундамента

Определение высоты фундамента

Высота фундамента определяется исходя из соблюдения трех условий: непродавливания, закрепления колонны для обеспечения ее жесткой заделки в фундаменте, надежной анкеровки арматуры колонны.

Как показано на рисунке 5.4, бетон фундамента может срезаться по граням пирамиды продавливания. Для обеспечения непродавливания высота фундамента должна быть не менее вычисленной по формулам:

Н_ф=h₀+a, h₀₌

Н_ф=h₀+a=0,4+0,05=0,45 м.



	Рис. 5.4. К расчету на продавливание (N - нагрузка, передаваемая от колонны на фундамент в стадии эксплуатации, - давление грунта на подошву фундамента)

Для обеспечения жесткой заделки колонны в фундамент, колонна должна быть опущена в стакан фундамента на глубину 1,5h_к=0,6 м. При этом колонна устанавливается на центрующий элемент и не доводится до дна стакана на 50 мм=0,05 м, а минимальная толщина дна стакана составляет 200 мм=0,2 м (рис. 5.5). Н_ф=0,6+0,05+0,2=0,85 м.

Длина анкеровки арматуры колонны вычисляется по формуле:

.

Н_ф=1,16+0,05+0,2=0,91 м.

Окончательно выбирается наибольшее полученное значение высоты фундамента. С округлением высота фундамента составляет 0,95 м=950 мм (краткая 50 мм).

После определения высоты выполняется компоновка фундамента (рис. 5.5).

Фундамент высотой 950 мм можно составить из трех ступеней: две нижние по 400 мм, верхняя ступень - 250 мм (350+350+250=950 мм).

Размеры ступеней в плане:

а₁=2100 мм (по расчету),

а₃=толщина стенки стакана2+h_к+0,752 (рис. 5.5), толщина стенки стакана принимается не менее 200 мм и не менее 0,75 высоты верхней ступени 0,75250=187,5 мм, а₃=187,52+350+0,752=525+400+150=426,5 мм, а₃=1100 мм,

а₂=2100-800=1300 мм или 1100+900=1300 мм, вычисления: а₁ - а₃=2800-1100=1700 мм (1700/2=850 мм, 400+450=850 мм), проступи нижней ступени - 400 мм, проступи средней ступени - 450 мм (см. рис. 5.5)

Определение площади рабочей арматуры

Фундамент изгибается под действием давления грунта. Так как высота фундамента переменная, при определении площади продольной арматуры рассматривается три сечения (рис. 5.5). Расчетная схема - консоль с местом заделки в сечениях 1-1, 2-2, 3-3. Вылет (расчетная длина) и высота сечения консолей:

сечение 1-1: вылет l₁= (а₁-а₂)/2; h₁=0,4 м; h₀₁=0,35 - 0,05=0,30 м;

сечение 2-2: вылет l₂= (а₁-а₃)/2; h₂=0,8 м; h₀₂=0,7 - 0,05=0,65 м;

сечение 3-3: вылет l₃= (а₁-h_к)/2; h₃=1,15 м; h₀₂=0,95 - 0,05=0,9 м.

	Рис. 5.5. К выполнению компоновки и расчету фундамента

Расчет фундамента ведется в плоской постановке, поэтому давление грунта на подошву фундамента умножается на ширину подошвы фундамента =а₁.

Момент в заделке консоли определяется по формуле:

Моменты в опорных сечениях консолей:

=25,93 кНм,

=103,71 кНм,

=299,72 кНм.

Площадь рабочей арматуры необходимая для обеспечения прочности нормального сечения изгибаемого элемента:

_.

При расчете фундамента коэффициент =0,9.

Окончательно выбирается наибольшее значение площади продольной арматуры - A_s=10,4 смІ.

На рисунке 5.6 показана раскладка арматурных стержней, объединенных в сетку С1. Рабочей является поперечная и продольная арматура сетки С1.



Рис. 5.6. Раскладка рабочей арматуры фундамента

Для раскладки арматуры необходимо задать шаг арматурных стержней (S=300 мм). Первый стержень укладывается на расстоянии 50 мм от края. Последний стержень раскладки будет также расположен также на расстоянии 50 мм от края. Количество стержней одного направления - 10 (9+1=10 стержней). Площадь поперечного сечения одного арматурного стержня - 15,51/10=1,55 смІ. По таблице П1 - 1016А400.

Марка сетки: ,

где в числителе приведено описание продольной, а в знаменателе - поперечной арматуры сетки; 278 см=2780 мм - ширина (длина) сетки; 40 мм - выпуски продольных (поперечных) стержней сетки.

6. Выполнение листа 2 графической части курсового проекта

На втором листе графической части курсового проекта (чертежи, лист 2) вычерчиваются опалубочные и арматурные чертежи конструктивных элементов здания: ригеля, колонны и столбчатого фундамента под колонну.

Опалубочные размеры ригеля и колонны определены при выполнении компоновки перекрытия и вертикальной компоновки здания.

Отметка верха колонны приведена на узле вертикальной компоновки на листе 1 чертежей (отм.+4,000). Отметка низа колонны определяется при расчете фундамента. Колонна заведена в фундамент на 1150-250=900 мм. Верхняя отметка фундамента -0,150. Отметка подошвы фундамента 150+900+250=1300 мм (отм. -1,300).

Рабочая арматура колонны - продольные стержни 428А400. Поперечные стержни арматурного каркаса предотвращают выпучивание сжатых стержней колонны. Они устанавливаются с шагом S_w=15d_s=1528=420 мм, S_w=400 мм. Диаметр поперечных стержней назначается из условия свариваемости продольных и поперечных стержней (табл. П6) - 8А240 (при диаметре 3…5 класс арматуры принимается В500).

По конструктивным требованиям торцы сжатых элементов, в том числе колонн, усиливаются сетками. Четыре сетки должны размещаться на длине 10d_s= 1028=280 мм (первая сетка устанавливается на расстоянии 20 мм от торца, шаг второй сетки - 80 мм, третьей и четвертой - 90 мм, 20+80+90+90=280 мм).

Сопряжение ригеля с колонной - полужесткое. Ригель устанавливается на консоль колонны. Закладные детали М1 и М4 свариваются. Для объединение закладной детали колонны МІ и закладной детали ригеля Мі используется стальная накладка «рыбка».

Армирование прямоугольной консоли колонны представлено верхними и нижними стержнями продольной арматуры, объединенными стальными пластинами. Два каркаса из стержней и пластин объединены закладными деталями колонны М1.

Армирование ригеля показано в сечениях 2-2 и 3-3. Сечение 2-2 расположено в середине пролета ригеля. Нижняя продольная арматура - 428А400, верхняя продольная арматура - 222А400. Поперечная арматура - 8А400, установленная с шагом S_w=0,75h₀=0,75400=300 мм. Сечение 3-3 расположено на приопорном участке (четверть длины ригеля). Здесь возникает возможность из-за существенного уменьшения изгибающего момента из четырех стержней нижней продольной арматуры оставить два стержня - 228А400. Шаг поперечных стержней на приопорном участке составляет S_w=0,5h₀=0,5420=210 мм, S_w=200 мм.

Монолитный столбчатый фундамент под сборную колонну армируется сеткой С1, расположенной у подошвы фундамента. Защитный слой арматуры сетки С1 составляет 40 мм.

Размещено на Allbest.ru