Проектирование железобетонных конструкций для двухэтажного жилого дома в городе Мозыре

Размещено на http://www.allbest.ru/

Учреждение образования

«Гомельский государственный дорожно-строительный техникум имени Ленинского комсомола Белоруссии»

Промышленное и гражданское строительство

Цикловая комиссия преподавателей спецпредметов ПГС

Курсовой проект

по дисциплине Строительные конструкции

Тема: Проектирование железобетонных конструкций для двухэтажного жилого дома в городе Мозыре

Исполнитель: учащийся группы ПГС - 31

Книга Иван Иванович

Руководитель проекта: Канаш Олеся Владимировна

Гомель 2013



Введение

Железобетон состоит из бетона и стальной арматуры, работающих совместно благодаря сцеплению, возникающему между ними. Бетон - это искусственный каменный материал, хорошо сопротивляется сжатию, а на растяжение работает в 15-20 раз слабее. Для повышения прочности бетона применяют арматуру, которая обладает значительно более высокой прочностью на растяжение и позволяет существенно повысить несущую способность строительных конструкций.

Основные достоинства железобетона - высокая прочность, долговечность, огнестойкость, стойкость против атмосферных воздействий, возможность использования местных материалов, простота формообразования, небольшие эксплуатационные расходы.

К недостаткам железобетона следует отнести большую плотность, высокую тепло- и звукопроводимость, появление трещин вследствие усадки и силовых воздействий.

Для снижения плотности и теплопроводности железобетона следует использовать легкие пористые заполнители, при этом массу конструкции можно уменьшить, применяя тонкостенные и пустотные конструкции. Специальная технологическая обработка с помощью пропаривания, вакуумирования повышает трещиностойкость железобетона.

Железобетонные конструкции по способу изготовления могут быть сборными, монолитными и сборно-монолитными. При строительстве зданий и сооружений из сборных железобетонных конструкций вначале на специальных заводах или полигонах изготавливают отдельные элементы, из которых на стройплощадке монтируют здания или сооружения. Сборные железобетонные конструкции наиболее индустриальные, так как в их основу положено заводское изготовление и механизированный монтаж.

При возведении монолитных железобетонных конструкций на месте строительства устанавливают опалубку, в нее укладывают арматуру и бетонную смесь. После достижения бетоном необходимой прочности опалубку снимают, получая монолитную конструкцию. Из монолитного железобетона возводят сооружения, трудно поддающиеся членению на однотипные элементы и требующие повышенной жесткости.

При использовании сборно-монолитных конструкций вначале укладывают сборные железобетонные элементы, выполняющие роль опалубки, а затем выполняют бетонирование.

Железобетон применяют в самых различных отраслях строительства, находя в каждой из них оптимальные формы для него. Из железобетона возводят жилые и общественные здания, промышленные предприятия, сельскохозяйственные постройки.

1. Архитектурно-конструктивное решение здания

В соответствии с заданием и паспортом запроектирован двухэтажный жилой дом в городе Мозыре. Высота этажа 2,800 м. Размер здания в осях 15.600*13.500 м. Лестница шириной 1200 мм. В здании предусмотрен подвал.

Здание запроектировано с продольными несущими стенами. Пространственная жёсткость и устойчивость здания обеспечена перевязкой вертикальных швов между кирпичами, армированием углов и мест примыкания внутренних стен к наружным и анкеровкой плит перекрытия со стеной (Т-образный анкер) и между собой (линейный анкер).

По долговечности здание относится ко II степени, т.к. его конструктивные элементы рассчитаны на срок службы не менее 50 лет.

По огнестойкости в соответствии с СНБ 2.02.01-98 здание относится к II степени.

Класс ответственности здания по СНиП 2.01.07-85 - II.

Рельеф участка характеризуется горизонталями 0,25 - спокойный). Общий уклон рельефа в юго-западном направлении. В основании залегает грунт - супесь. Уровень грунтовых вод находится на отметке -3,000 м. от дневной поверхности.

Запроектированы фундаменты - сборные железобетонные ленточные. Глубина заложения фундамента -2,900 м. Ширина плит ленточных фундаментов назначена ориентировочно:

- Под несущие внутренние стены как наиболее нагруженные - 1400 мм.

- Под несущие наружные стены - 1200 мм.

Плиты ленточных фундаментов укладывать на тщательно спланированную и обработанную поверхность основания. Монолитные участки выполнить из бетона класса С 20/25

В здании запроектированы сборные железобетонные перекрытия толщиной 220мм различных размеров в плане, в расчёте встречается плита 1ПТМ72.15.22-8S1400-W2. Плиты устроены с опиранием на стену от 120 до 190мм.

В соответствии с заданием запроектирована скатная кровля из металлочерепицы с уклоном скатов 25°. Водоотвод организованный и осуществляется через приемные воронки по водосточным трубам в ливневую канализацию. Кровля установлена на стропилах с шагом 1000 мм, которые устанавливаются на мауэрлаты стен. На стропилах выполнена обрешетка с шагом 350 мм.



2. Сбор нагрузок

железобетонный конструкция фундамент двухэтажный

2.1 Сбор нагрузок на 1 м² надподвального перекрытия

№ п/п	Нагрузка	Подсчет	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэф. гf	Расчетная нагрузка, кН/м2
1.	Постоянная:
1.1.	ж/б плита перекрытия	gn=2500*0,14*10/103	3,5	1,15	4,025
1.2.	Деревянные лаги 80х52мм. с шагом S=400мм.	gn=500*0,08*0,052*10/ (0.4*103)	0,052	1,35	0,0702
1.3.	Доска пола t=28мм.	gn=500*0.028*10/103	0,14	1,35	0,189
1.4.	Минераловатные прошивочные маты t=70мм.	gn=125*0.07*10/103	0,0875	1,35	0,118
1.5	Звукоизоляционная прокладка t=20мм.	gn=175*0.02*10/103	0,035	1,35	0,047
1.6.	Прокладка из бруса 100х80мм. с шагом S=400мм.	gn=500*0.1*0.08*10/103	0,04	1,35	0,054
1.7.	Пароизоляция t=3мм.	gn=1800*0.001*10/103	0,054	1,35	0,073
1.8	Перегородка		0.5	1.35	0.675
Всего:	4,41		5.25
2.	Временная:
2.1	Полезная	Таб.3 СНиП 2.01.07-85	1,5	1,5	2,25
Всего:	5,91		7,50



2.2 Сбор нагрузок на 1м² междуэтажного перекрытия

№ п/п	Нагрузка	Подсчет	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффи-циент гf	Расчетная нагрузка, кН/м2
1.	Постоянная:
1.1.	ж/б плита перекрытия	gn=2500*0,14*10/103	3,5	1,15	4,025
1.2.	Стяжка из цементно-песчаного р-ра t=25мм.	gn=1800*0,025*10/*103	0,45	1,35	0,61
1.3.	Мастика клеящаяся t=3мм.	gn=600*0.003*10/103	0,018	1,35	0,024
1.4.	Линолеум t=5мм.	gn=1600*0.005*10/103	0,08	1,35	0,108
Всего:	4,468		5,33
2.	Временная:
2.1	Полезная	Таб.3 СНиП 2.01.07-85	1,5	1,5	2,25
Всего:	5,54		6,95

2.3 Сбор нагрузок на 1м² чердачного перекрытия

№ п/п	Нагрузка	Подсчет	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффи-циент гf	Расчетная нагрузка, кН/м2
1.	Постоянная:
1.1.	ж/б плита перекрытия	gn=2500*0,14*10/103	3,5	1,15	4,03
1.2.	Слой бикроста t=3мм.	gn=400*0,003*10/103	0,012	1,35	0,016
1.3.	полистеролбетон t=240мм.	gn=260*0.24*10/103	0,62	1,35	0,84
1.4.	Цементно-песчаный р-р t=30мм.	gn=1800*0.03*10/103	0,54	1,35	0,73
Всего:	4,6		5,61
2.	Временная:
2.1	Полезная	Таб.3 СНиП 2.01.07-85	1,5	1,5	2,25
Всего:	6,1		7,86

2.4 Сбор нагрузок на 1м² покрытия

№ п/п	Нагрузка	Подсчет	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффи-циент гf	Расчетная нагрузка, кН/м2
1.	Постоянная:
1.1.	Стропильные ноги 200х50мм. с шагом S=1000мм.	gn=500*0,2*0,05*10/(1*cos25*103)	0,055	1,35	0,074
1.2.	Контробрешетка 50х25мм. S=1000мм.	gn=500*0,05*0,025*10/(1*cos25*103)	0,0063	1,35	0,0085
1.3.	Протевоконденсат-ная пленка	gn=500*0,032*0,1*10/(1*cos25*103)	0,0172	1,35	0,022
1.4.	Обрешетка 100х5мм. с шагом S=300мм.	gn=500*0,1*0,035*10/(0.3*cos24*103)	0,058	1,35	0,078
1.5	Металлочерепица	gn=5*10/( cos24*103)	0.05	1,35	0,068
Всего:	0.187		0.25
2.	Временная:
2.1	Снеговая	1200*1	0,8	1,5	1,28
Всего:	0.987		1.53



3. Расчёт и конструирование плиты перекрытия 1ПТМ72.15.22-8S1400-2W

Исходные данные: рассчитать и сконструировать многопустотную плиту перекрытия марки 1ПТМ72.15.22-8S1400-2W. Плита опирается на продольные несущие стены здания жилого дома. Расчётная равномерно-распределённая нагрузка на перекрытие q=7.86кН/м². Плита выполнена из бетона класса С30/37, армированная арматурными канатами класса S 1400, поперечной арматурой S500, и монтажной S240.

Последовательность расчета плиты

1. Начертить поперечное сечение плиты, поставить размеры и показать схему армирования.

2. Определить усилия, возникающие в плите от расчетных и нормативных нагрузок.

3. Определение геометрических характеристик сечения.

4. Выписать из норм характеристики прочности бетона и арматуры.

5. Выполнить расчеты плиты по предельным состояниям первой группы (по прочности).

5.1. Рассчитать плиту на действие изгибающего момента, возникающего от расчетной нагрузки, и подобрать рабочую продольную арматуру

5.1. Рассчитать плиту на действие поперечной силы и подобрать поперечную арматуру.

5.1. Рассчитать полку плиты на местный изгиб и подобрать сетки для её армирования.

5.1. Рассчитать полку на действие изгибающего момента, возникающего при её подъеме и монтаже, и подобрать монтажную арматуру.

6. Сделать арматурный чертеж плиты.



3.1 Определение усилий, возникающих в плите от расчётных и нормативных нагрузок

1. Конструктивная длинна плиты Lk=7.180.

2. Расчётная длинна панели м.

3. Определение усилий, возникающих в плите от расчетных нагрузок:

3.2 Определение нормативных характеристик прочности бетона и арматуры

Бетон:

- По таб. 6.1. СНБ5.03.01-02 определяем нормативное сопротивление бетона осевому сжатию

- Расчетное сопротивление бетона осевому сжатию



- По таб. 6.1. СНБ5.03.01-02 определяем нормативное сопротивление бетона осевому растяжению

- Расчетное сопротивление бетона осевому растяжению

- Модуль упругости бетона

- Коэффициент безопасности по бетону

Арматура:

- По таб. 6.5 изменения №4 СНБ5.03.01-02 определяем нормативное сопротивление ненапрягаемой арматуры

- По таб. 6.5 изменения №4 СНБ5.03.01-02 определяем расчетное сопротивление напрягаемой арматуры

- По таб. 6.5 изменения №4 СНБ5.03.01-02 определяем расчетное сопротивление поперечной арматуры

- Модуль упругости арматуры

3.3 Расчет по предельным состояниям 1-й группы:

Определяем геометрические характеристики сечения. Сечение многопустотной панели приводим к эквивалентному двутавровому профилю. Круглые отверстия заменяют квадратными с той же площадью, моментом инерции и положением центра тяжести

1) Определяем количество пустот:

2) Заменяем круглые пустоты на квадратные с такой же площадью. Высота эквивалентного квадрата:

3) Определяем ширину ребра эквивалентного сечения:

4) Определяем высоту сжатой полки панели:

5) Проверяем условие :

6) Определяем рабочую высоту сечения:

3.4 Расчет прочности по нормальным сечениям

1) Определяем положение нейтральной оси и проверяем условие:

нейтральная ось проходит в полке, сечение рассчитываем как прямоугольное. Расчет ведем по альтернативной модели. Полагаем

= 0.0035/0.0035+1120/200*10³=0.41

=

- условие выполняется

=0.5+=0.5+=0,8

M_sd/*f_pd*d*=108*10³/0.8*1120*10⁶*1.1*0.195=5.61cm²

- условие выполняется

Принимаем 5 стержня 12мм. Площадью =5.65см²

2) Выполняем проверку правильности подбора арматуры:

- Определяем относительную высоту сжатой зоны бетона

- Определяем несущую способность сечения

3.5 Расчёт прочности по наклонным сечениям

I.Конструирование каркаса

Для поперечного армирования принимаем конструктивно короткие каркасы, устанавливаемые в приопорных четвертях пролета панели 0,25L. Каркасы устанавливаются в крайних ребрах и далее через 2-3 пустоты.

В зависимости от диаметра продольной арматуры назначаем диаметры поперечной арматуры 8 мм.

По сортаменту принимаем площадь 2-х поперечных стержней для поперечной арматуры 1,01 см².

Назначаем расстояние между поперечными стержнями вдоль элемента на приопорных участках и в средней части пролета, учитывая конструктивные требования.

Назначаем расстояния между поперечными стержнями элемента

- на приопорных участках 110мм.

- в остальной части пролета 165мм.

Поперечная арматура 8мм.

II. Обеспечение прочности по наклонной трещине

1. Определяем значение действующей поперечной силы

кН

2. Определяем длину проекции наиболее опасного наклонного сечения на продольную ось элемента



3. Определяем величину поперечной силы, воспринимаемой бетоном

кН

4. Находим Asw=1.01cм²

5. Определяем усилие в хомутах на единицу длины элемента для приопорного участка

кН/м

6. Определяем длину проекции опасной наклонной трещины на продольную ось элемента

7. Определяем поперечную силу воспринимаемую хомутами

кН

8. Поперечное усилие, воспринимаемое наклонным сечением:

кН

III. Расчёт прочности по наклонной полосе между наклонными трещинами

1. Определяем коэффициент

2. Определяем коэффициент

где ;

3. Находим

кН

4. Проверяем условие

IV. Проверяем необходимость постановки поперечной арматуры по расчёту

1.

2.

3.

V_rd,ct,min=0.4*f_ctd*b*d=0.4*1.33*10⁶*1.46*0.195=151.46 кН

Принимаем V_rd,ct=151.46 кН

4. Проверяем условие, V_sd>V_rd,ct; , условие не выполняется, следовательно постановка поперечной арматуры не требуется, принимаем конструктивно 2 стержня диаметром 8, площадью 1,01см², с шагом на приопорных участках 110мм., в остальной части пролета 165мм.

3.6 Расчёт плиты на монтажные усилия

Панель армирована 4 монтажными петлями класса S240, расположенными на расстоянии 365 мм от концов панели.

1. Определяем изгибающий момент с учётом пластических деформаций

кНм

2. Вычисляем коэффициент

м

3. Определяем коэффициент

4. Определяем требуемую площадь арматуры на 1м длинны плиты

см²

Принимаем см² при 5 стержнях Ш7мм.

3.7 Расчёт плиты на действие изгибающего момента при подъёме и монтаже

Подъём и монтаж плиты осуществляется за 4 монтажные петли. Расчёт включает подбор монтажной арматуры и определение диаметра монтажных петель. В качестве расчётной схемы применяется двухконсольная балка. Расстояние между её опорами принимается равным расстоянию между петлями для монтажа плиты 0,6L.

кН

1. Определяем отрицательный изгибающий момент

кНм

2. Определяем требуемую площадь монтажной арматуры

см²

Принимаем 2 стержня Ш4мм с см²

3. Определяем требуемую площадь сечения одной петли

см²

Принимаем Ш5мм при см²

Конструирование плиты перекрытия

Многопустотная плита перекрытия запроектирована в соответствии с рабочими чертежами, утвержденными РУП «Стройтехнорм» от 03,09,2008 г.

Запроектирована плита ПТМ72.15.22-8S1400-2W, с продольной арматурой класса S1400, поперечной арматурой класса S500 и бетоном класса С30/37.

Для проектируемой плиты принимаем сетку С1. Данная сетка запроектирована из продольной рабочей арматуры Ш8 мм с шагом 200 мм; и поперечной арматуры Ш8 мм с шагом 400 мм.

Каркасы устанавливаются конструктивно в крайних ребрах и далее через 2-3 пустоты. Принимаем каркас для проектируемой плиты Кр1 в количестве 10 штук. с продольными стержнями Ш18 мм. и поперечными стержнями Ш12 мм. с шагом 100 мм на приопорных участках.

Также для проектируемой плиты принимаем сетку С2 Данная сетка запроектирована из продольной рабочей арматуры Ш8 мм с шагом 695 мм; и поперечной арматуры Ш8 мм с шагом 400 мм.

Для поднятия и перемещения плиты выполняются 4 монтажные петли Ш5мм. из арматуры класса S240. Петли выполняются на расстоянии 365 мм. от торцов плиты.



4. Расчет и конструирование перемычки

Исходные данные:

Расстояние окон в свету: 1380мм.

Толщина стены: 590мм.

Расстояние между наружной и внутренней стеной: 16650мм.

Перекрытие в здании выполнено из многопустотной плиты толщиной 220мм.

Пол: дощатый

Класс бетона: C

Класс продольной арматуры: S500

Класс поперечной арматуры: S400

4.1 Подбор элементов перемычки

Перемычка над оконным проемом состоит из 4-х элементов одинаковой ширины. На внутренний элемент перемычки опираются панели перекрытия (несущая перемычка). Остальные элементы перемычки несут нагрузку только от кладки (самонесущие).

- Определяем минимальную длинны перемычек при минимальных размерах заделки концов стену:

- для несущих:

Принимаем несущую перемычку марки 3ПБ27-8

- для самонесущих:

Принимаем самонесущую перемычку марки 2ПБ25-3



4.2 Определение расчетных усилий

Несущая перемычка воспринимает нагрузку от половины пролета плиты, от собственного веса перемычки и от кладки (высота пояса 1290мм.)

- Расчетная нагрузка на 1м.п. перемычки от половины пролета плиты:

- Расчетная нагрузка на 1м.п. перемычки от собственной массы:

- Расчетная нагрузка от массы стены:

- Общая расчетная нагрузка:

- - Расчетная длинна перемычки:

- Усилия, возникающее в перемычке:

4.3 Определение прочностных характеристик бетона и арматуры

Бетон:

- По таб. 6.1. СНБ5.03.01-02 определяем нормативное сопротивление бетона осевому сжатию

- Расчетное сопротивление бетона осевому сжатию

- По таб. 6.1. СНБ5.03.01-02 определяем нормативное сопротивление бетона осевому растяжению

- Расчетное сопротивление бетона осевому растяжению

- Модуль упругости бетона

- Коэффициент безопасности по бетону

Продольная арматура:

- По таб. 6.5 изменения №4 СНБ5.03.01-02 определяем нормативное сопротивление ненапрягаемой арматуры

- Расчетное сопротивление напрягаемой арматуры

- По таб. 6.5 изменения №4 СНБ5.03.01-02 определяем расчетное сопротивление ненапрягаемой арматуры

Поперечная арматура:

- По таб. 6.5 изменения №4 СНБ5.03.01-02 определяем нормативное сопротивление ненапрягаемой арматуры

- Расчетное сопротивление напрягаемой арматуры

- По таб. 6.5 изменения №4 СНБ5.03.01-02 определяем расчетное сопротивление ненапрягаемой арматуры

4.4 Расчет прочности по нормальным сечениям



- условие выполняется

1. Определяем требуемую площадь поперечного сечения продольной арматуры:

Принимаем 1 стержня 8мм. Площадью =0,503см²

2. Выполняем проверку правильности подбора арматуры:

a. Определяем относительную высоту сжатой зоны бетона

б. Определяем несущую способность сечения

- условие выполняется. Арматура подобрана верно.

4.5 Расчёт прочности по наклонным сечениям

I. Конструирование каркаса

Назначаем расстояния между поперечными стержнями элемента

- на приопорных участках 100мм.

- в средней части пролёта 150

Принимаем продольную арматуру 16мм.

Принимаем поперечную арматуру 3мм

1. кН

2. м.

3. 10³

4. кН

5. мм.

3. мм²

4. м

5. мм.

При h?450 мм: s ? h/2=110; и не более 150 мм.

Принимаем S=100мм.

6. Проверяем прочность:

кН

м.

кН

- условие выполняется

Конструирование брусковой перемычки

В соответствии с заданием на проектирование запроектирована брусковая перемычка марки 2ПБ19-3 с классом бетона С16/20.

По расчету принимаем рабочую продольную арматуру класса S500 Ш2 мм. в верхней части перемычки и Ш6 мм. в нижней части.

Для совместной работы продольной арматуры конструктивно принимаем поперечную арматуру класса S400 Ш3 мм. с шагом 100 мм. на приопорных участках и 150 мм. с средней части перемычки.

Для поднятия и перемещения перемычки устанавливаются 2 строповочные петли Ш6 мм. из арматуры класса S240. Петли располагаются на расстоянии 200 мм. от торцов перемычки.



5. Расчет ленточного фундамента под внутреннюю стену

Исходные данные:

Требуется рассчитать и запроектировать ленточный фундамент под внутреннею стену по оси В 5-ти этажного жилого дома. Кровля скатная, чердак присутствует, подвал с полом по грунту. Район строительства - г. Барановичи. УГВ на отметке -2.7м. Глубина заложения фундамента м. Грунт - пески пылеватые со следующими характеристиками:

ь Коэффициент пористости ;

ь Удельное сцепление грунта C_n=1 (по таблицам в приложении ТКП);

ь Угол внутреннего трения ?_т=40° (по таблицам в приложении ТКП);

ь Удельный вес грунта, залегающего выше подошвы фундамента кН/м³;

ь Удельный вес грунта, залегающего ниже подошвы фундамента кН/м³;

Полезная нагрузка на перекрытие жилого дома кН/м Бетон

5.1 Сбор нагрузки на фундамент.

Нагрузка от массы 1 м пог. стены от отметки -0,4 до отметки +14,8:

H_ст =13,47+2=15,47 м.

Нагрузка от массы 3-х стеновых блоков:



Определяем грузовую площадь:

Полная нагрузка на 1м пог. фундамента по обрезу фундаментной плиты:

Конструирование фундаментной плиты

В соответствии с заданием на проектирование запроектирован ленточный фундамент ФЛ12.24-4 изготовленный из бетона марки С16/20 и арматуры класса S400.

Фундамент армируется сеткой расположенной в нижней части плиты. Сетка состоит из продольной рабочей арматуры класса S400 Ш10 мм. и поперечной арматуры класса S400 Ш6 мм. с шагом 100мм принятым конструктивно.

Для поднятия плиты устраиваются 4 монтажные петли из арматуры класса S240 Ш6 мм. Петли располагаются на расстоянии 200 мм от торцов плиты, и 350 мм от боковых граней.



Литература

1. Берлинов М.В., Ягупов Б.А. Строительные конструкции. - М.:Агропромиздат, 1990.

2. Павлова А.И. Сборник задач по строительным конструкциям. - М.:ИНФРА-М, 2005.

3. СЕтков В.И., Сербин Е.П. Строительные конструкции. М.: ИНФРА-М, 2005.

4. Мандриков А.П. Примеры расчета железобетонных конструкций. - М.:Стройиздат, 1989.

5. Веселов В. А, Проектирование оснований и фундаментов. - М.: Стройздат, 1990.

6. Методическая инструкция. Курсовое проектирование. - Гомель.: УО ГГДСТ, 2005.

7. ГОСТ 21.501-93. Правила выполнения архитектурно-строительных чертежей.

8. ГОСТ 21.101-93. Основные требования к рабочей документации.

9. СНБ 5.01.01.-99. Основания зданий и сооружений.

10. СНБ 5.03.01.-02 Бетонные и железобетонные конструкции.

11. СНБ 2.04.01-97. Строительная теплотехника.

12. СНиП2.01.07-85. Нагрузки и воздействия.

Размещено на Allbest.ru