Расчет и конструирование железобетонных


Министерство строительства РФ

КАЗАНСКИЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ

Специальность 2902

Предмет: ” Основы расчета

строительных конструкций “

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

Тема: ” Расчет и конструирование железобетонных

конструкций “

Выполнил студент

Защищен

с оценкой

Руководитель проекта

СОДЕРЖАНИЕ лист

1.Введение

2.Схема перекрытия

3.Расчет и конструирование плит перекрытий

3.1.Исходные данные

3.2.Статический расчет

3.3.Расчет прочности по нормальным сечениям

3.4.Расчет прочности по наклонным сечениям

3.5.Конструирование плит

4.Расчет и конструирование колонны

4.1.Исходные данные

4.2.Нагрузка на колонну

4.3.Определение размеров сечения колонны и расчет рабочей арматуры

4.4Конструирование колонны

5.Расчет и конструирование фундамента

5.1.Исходные данные

5.2.Определение размеров подошвы и высоты фундамента

5.3.Расчет рабочей арматуры

5.4.Конструирование фундамента

6.Литература

ЗАДАНИЕ

Для курсового проектирования по железобетонным конструкциям студента группы КС-32 Казанского строительного колледжа

Г. Горькова Н. В.

Тема задания: ” Проектирование сборных железобетонных

элементов много этажного здания с

неполным железобетонным каркасом “

Расчету и конструированию подлежат:

1.Плита перекрытия с круглыми пустотами

2.Колонна среднего ряда первого этажа

3.Фундамент под среднюю колонну

Данные для проектирования

1.Назначение здания – магазин

2.Шаг колонн a, м – 6

3.Пролет L, м – 6

4.Количество этажей – 3

5.Высота этажа H, м – 4,2

6.Район строительства – Тула

7.Плотность утеплителя ρ , кг/м3 – 8

8.Толщина слоя утеплителя δ , мм – 180

9.Глубина заложения фундамента h, м – 1,6

10.Условное расчетное давление на основание R 0 , МПа – 260

11.Тип пола – IV

12.Номинальная ширина плиты в осях Вн, м – 1,2

13.Класс бетона для плиты перекрытия – В30

14.Класс напрягаемой арматуры в плите – А – V

Конструкции работают в среде с нормальной влажностью. Вид утеплителя принять самостоятельно в соответствии с заданной плотностью и толщиной слоя.

Дата выдачи ____________________

Дата окончания _________________ Преподаватель ______________

1.ВВЕДЕНИЕ

2.СХЕМА ПЕРЕКРЫТИЯ

2.1. Общее решение

В соответствии с заданием ограждающими конструкциями здания являются кирпичные самонесущие стены, поэтому несущие конструкции будут представлять собой сборное балочное перекрытие с полным железобетонным каркасом.

Принимаем сетку колонн 6х6м. Тогда здание будет иметь в поперечном направлении три пролета по 6м и в продольном направлении семь пролетов по 6м. Ригели располагают поперек здания. В продольном направлении по ригелям укладывают плиты перекрытия. Ширина рядовых плит – 1,8м, межколонных – 2,4м. При трех полетах по 6м в одном ряду располагают две межколонные плиты с усиленными продольными ребрами и шесть рядовых плит. Межколонные плиты соединяют друг с другом стальными полосовыми связями на сварке и, кроме того, приваривают к колоннам. Рядовые плиты укладывают свободно на полки ригелей, которые имеют подрезку по торцам. У продольных стен укладывают сплошные беспустотные доборные плиты шириной 1,2м, толщиной 220мм.

Привязку поперечных и продольных стен см. рис.1

Схема раскладки плит перекрытия и маркировка элементов перекрытия показаны на рис. 1, 2.

Рис.1.Схема расположения плит

Рис.2.Поперечный разрез здания

3.РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ПЛИТЫ

3.1.Исходные данные

Необходимо рассчитать по первой группе предельных состояний многопустотную плиту перекрытия с круглыми отверстиями. Плита шириной (номинальная) Вн =1,2м и высотой ИИ-04. Вес 1м2 плиты равен 2,6кн/м2 .

Рис.3.Поперечное сечение плиты

Материал:

Бетон класса В30.

Расчетное сопротивление бетона с учетом коэффициента условий работы γ в2 =0,9

Сжатию – R в γ в2 =15,3МПа

Растяжению – R в t γ в2 =1,08МПа

Передаточная прочность бетона при обжатии – R вр =0,8В=0,8 30=24МПа

Арматура класса А – V – табл.3.2.,3.4.[Л-6.1]. Натяжение арматуры проводят на упоры механическим способом.

Нормативное сопротивление арматуры Rsn =785МПа

Расчетное сопротивление арматуры Rs =680МПа

Начальное предварительное напряжение, передаваемое на поддон:

σ 0 =0,8 Rsn =0,8 785=628 МПа

Проверяем условие СНиП 2.03.01-84 при напряжении арматуры на упоры:

σ 0 +р< Rsn =628+31,4~660МПа<785МПа

p =0,05 σ 0 =0,05 628=31,4МПа

σ 0 – р>0,3 Rsn ; 628-31,4=596,6МПа>0,3 785=235,5МПа

Предварительные напряжение с учетом полных потерь, принятых по СНиП σ п =100МПа при: γ sp =1 составит

σ sp =628-100=528МПа

3.1.1.Сбор нагрузок

Нагрузка на 1м2 перекрытия приведена в табл.3.1. Нормативная временная нагрузка на перекрытие, коэффициенты надежности по нагрузке приняты по СНиП 2.01.07-85 ” Нагрузки и воздействия ” .

Рис. 4. Конструкция пола

Таблица 3.1.

Вид нагрузки

Нормативная кн/м3

γ f

Расчетная кн/м3

Постоянная

Мозаичный пол

0,04 22

Подготовка из бетона

0,03 20

Гидроизоляция

0,003 6

Железобетонная плита

Итого

Временная

для магазина

Полная

0,88

0,6

0,02

2,6

~4,1

4

8,1

1,3

1,2

1,2

1,1

1,2

1,14

0,72

0,02

2,86

4,74

4,8

9,54

Расчетная нагрузка на 1 пог. м длины плиты с ее номинальной шириной Вн =1,2м

q =9,54 1,2~11,4кн/м

3.1.2.Определение расчетного пролета

Рис.5 Схема опирания плиты на ригель

Плиты опираются на полки ригелей. Номинальный пролет плиты в осях L н =6000мм, зазор между торцом плиты и боковой гранью ригеля примем равным 20мм. Конструктивная длина плиты L к = L н – вр -2 20=6000-200-2 20=5760мм. Расчетный пролет плиты L 0 = L к -2 80/2=5680мм.

3.2.Статический расчет

Плита работает как однопролетная свободно опертая балка с равномерно-распределенной нагрузкой по длине.

Рис.6. Расчетная схема плиты

Расчетный изгибающий момент в плите

Расчетная поперечная сила на опоре

Q =0,5 qL 0 =0,5 11,4 5,68= 32,38кн

3.3.Расчет прочности по нормальным сечениям

Расчетное сечение плиты принимаем как тавровое высотой h =220мм, толщиной полки h п =30,5мм. Ширина верхней полки тавра

Вп =1190-2 15=1160мм (15мм – размер боковых подрезок), ширина ребра:

в=1190-2 15-159 6=206мм

Рис.7.Расчетное сечение (а) и схема усилий (б)

Определим несущую способность приведенного сечения при условии х= hf

Мсеч.= R в в f hf ( h 0 -0,5 hf )=15,3 116 3,05(19-3,05/2)=94594,62МПа см3 =94,6кн м

Мсеч.>М (94,6кн м>46кн м), следовательно, нейтральная ось проходит в полке и расчет ведем как для прямоугольного сечения при ξ < ξ R

Вычисляем табличный коэффициент

Где h 0 = h – as =22-3=19см – рабочая высота сечения по табл. 3.9.[Л-1]

ξ =0,075, ν =0,962

ξ < ξ R =0,075<0,58; ξ R =0,58 – см. табл. 3.28.[Л-1]

Требуемая площадь арматуры: из условия прочности

Где γ s 6 – коэффициент условий работы арматуры

γ s 6 = γ s 6 -( γ s 6 -1) ξ =1,15-(1,15-1) =1,13

А s = γ s 6 А s =1,3 3,3=4,29см2

В случаях когда полные потери предварительного напряжения не подсчитываются, а берутся по СНиП ( σ п =100МПа) рекомендуется площадь арматуры принимать ~ на 30% больше требуемой из условия прочности.

3.4.Расчет прочности по наклонным сечениям

Проверка прочности наклонного сечения проводится из условия (3.31) и (3.32) [Л-6.1]

Q < Q в =0,35 R в в h 0 =0,35 15,3 21 19=2137МПа см2 ~214кн

Q =32,38кн< Q в =214кн

Q < Q в =0,6 R в t в h 0 =0,6 1,08 21 19=258,5МПа см2 =25,85кн

Q =32,38кн> Q в =21,4кн

Следовательно, необходим расчет поперечной арматуры.

3.5.Конструирование плиты

Напрягаемая рабочая арматура в плите ставится в виде отдельных стержней независимо от числа отверстий. Принятые стержни 6 10 А – V ставим после каждого отверстия кроме середины. В соответствии с рабочими чертежами для верхней полочки принимаем сварную стандартную сетку из арматурной проволоки В – I марки 250/200/3/3. – С1.

По низу плиты сетку укладывают отдельными участками у торцов и по середине – C 2,С3.

Вертикальные каркасы КР1 ставят только на крайних четвертях пролета плиты.

Подъемные петли приняты 12 A – I – ПМ1. Армирование плиты показано на рис.8. Арматурные изделия на рис.9.

Рис.8.Схема армирования плиты

Рис.9.Арматурные изделия плиты

4.РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ КОЛЛОНЫ

Колоны приняты квадратного сечения, одноярусные с прямоугольными консолями размером 15х15см. Оголовок колоны поднимается над плитами перекрытия на 60см. Нижняя ветвь колоны первого этажа заделывается в стакан фундамента.

4.1.Исходные данные

Требуется рассчитать колону среднего ряда первого этажа на эксплуатационные нагрузки.

Расчетные характеристики материалов:

Для бетона кл. В20 R в γ в2 =11,5 0,9=10,35МПа

Для арматуры кл. А – II Rsc =280МПа

4.2.Нагрузка на колонну

Нагрузка на колону передается от покрытия и перекрытия. Грузовая площадь, с которой собирается нагрузка на колону, определена как произведение расстояний между разбивочными осями Агр =6х6=36м2

(см. рис.1.). Конструкция покрытия дана на рис.2. Вес снегового покрова для г. Тула 100кгс/м2 (1,0 кн/м2 ) по СНиП 2.01.07-85, вес 1м длины ригеля 500кгс (5кн), вес 1м2 плиты покрытия 260 кгс (2,6кн). Расчет нагрузок сведен в табл.4.1.

Таблица 4.1.

Нагрузка от покрытия

Нормативная кн

γ f

Расчетная кн

Постоянная

Гравий втопленный в битумную

мастику

0,015 20 36

3 слоя рубероида на битумной

мастике

0,15 36

Цементная стяжка

0,03 19 36

Утеплитель

0,18 8 36

Пароизоляция

0,05 36

Железобетонная плита

2,6 36

Железобетонный ригель

5 6

Итого постоянная

Временная

Снег г. Тула

1 36

В том числе длительная 50%

Итого длительная N дл. пок.

Полная N пок.

10,8

5,4

20,52

51,84

1,8

93,6

30

213,96

36

18

231,96

249,96

1,2

1,1

1,3

1,1

1,2

1,1

1,1

1,2

1,2

13

5,94

26,68

57,02

2,16

102,96

33

240,76

43,2

21,6

262,36

283,96

Нагрузка от перекрытия берется из табл.3.1., а именно, нормативная нагрузка 4,1кн/м2 , расчетная нагрузка 4,74кн/м2 ; вес 1м длины ригеля перекрытия 5кн. Временная длительная на перекрытие для магазина 0,3кн/м2 [Л-6.2]. Расчет нагрузок сведен в табл. 4.2.

Таблица 4.2.

Нагрузка от перекрытия

Нормативная кн

γ f

Расчетная кн

Пол и плита:

Нормативная 4,1 36

Расчетная 4,74 36

Железобетонный ригель

5 6

Итого постоянная

Временная

Для магазина

1 36

В том числе длительная

0,3 36

Итого длительная. N дл. пер

Полная N пер.

147,6

30

177,6

36

10,8

188,4

213,6

1,1

1,2

1,2

170,64

33

203,64

43,2

12,96

216,6

246,84

Сечение колонн ориентировано принято вх h =30х30см=0,3х0,3м. Собственный вес колонны одного этажа

N к =в h ρ H γ f =0,3 0,3 25 4,2 1,1=10,395кн

Нагрузку на колонны каждого этажа определяем в соответствии со схемой загружения (рис.11), начиная с третьего этажа путем последовательного суммирования. Подсчеты сведены в табл.4.3.

Рис.10.Расчетная схема колонны Рис.11.Схема загружения

Этаж

Длительная нагрузка кн

Полная нагрузка кн

3

2

1

262,36+10,395=272,755

272,755+10,395+216,6=499,75

499,75+10,395+216,6=726,745

283,96+10,395=294,355

294,355+10,395+246,64=551,39

551,39+10,395+246,64=808,425

Продольное усилие на колонну первого этажа от полной нагрузки N 1 =8084МПа см2 , от длительной нагрузки N дл.=7267МПа см2

4.3.Определение размеров сечения колонны и расчет рабочей арматуры

Расчет колонны ведем с учетом случайного эксцентриситета. При центральном загружении и наличии только случайного эксцентриситета колонны прямоугольного сечения с симметрической арматурой кл. А – I, А – II, А – III при их расчетной длине L 0 <20 h (420<20 30=600) можно рассчитать по несущей способности по условию:

N < γ в φ в ( R в A в + Rs As )

Где N – расчетная продольна сила, равная N 1 ;

γ в – коэффициент условий работы ( γ в =0,9 при h <200мм и γ в =1 при

h >200мм);

φ – коэффициент продольного изгиба, учитывающий длительность

загружения, гибкость и характер армирования;

L 0 – расчетная длина колонны, принимаемая равной высоте этажа

H =4,2м;

Asc – площадь сечения сжатой арматуры

Ав =вх h – площадь сечения колонны

Предварительно принимаем γ = φ =1, коэффициент армирования . Тогда требуемая площадь сечения колонны из условия несущей способности:

Принимаем Ав =вх h =25х25=625 см2

Вычисляем L 0/ h =420/25=16,8,

γ =1 (при h >20см). По табл. 3.20[Л-1] φ в =0,75 и φ ч =0,82 (пологая, что Апс < As /3).

Коэффициент φ определится по формуле

φ = φ в +2( φ ч – φ в )

Определяем площадь сечения арматуры по формуле

В колоннах рабочая арматура принимается диаметром не менее 12мм. По сортаменту табл. 3.10[Л-6.1] принимаем 4 22А – II (А sc =15,20см2 )

Коэффициент армирования составляет

Полученное значение µ находится в диапазоне рекомендуемых значений (0,01-0,02).

4.4.Конструирование колонны

Колонна армируется сварным пространственным каркасом. При диаметре продольных стержней 22мм по условию технологии сварки диаметр поперечных в этом случае принят 8мм – табл. 1.2 прил.1 [Л-6.4]

Шаг поперечных стержней в сварных каркасах должен быть S <20 d, но не более 500мм. Принято S =400мм <20 22=440 мм и не более 500мм.

Кроме того, в голове колонны ставятся конструктивные сетки из арматуры 8 A – III не менее трех штук. Консоль армируется каркасом – балочной.

Размещение рабочих и поперечных стержней в сечении колонны показано на рис.12.

Рис. 12. Размещение арматуры в сечении колонны

5.РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТА

Учитывая значительное заглубление фундамента, целесообразно принять конструкцию его с подколонником стаканного вида и плитой.

Фундаменты по средней колонны рассматривают как центрально нагруженные.

5.1.Исходные данные

Глубина заложения фундамента H 1 =1,6м. Грунт основания имеет условное расчетное сопротивление R 0=0,26МПа (260 кн/м2 ).

Расчетные характеристики материалов:

Для бетона кл. В15 R в γ в 2=8,5 0,9=7,65МПа (0,76кн/см2 )

R в t γ в 2=0,75 0,9=0,675МПа (0,07кн/см2 )

Для арматуры кл. А – III >10 Rs =365МПа (36,5 кн/см2 )

Расчетная нагрузка N ф =______кн (см. табл. 4.3.)

5.2. Определение размеров высоты и подошвы фундамента

Высота фундамента определяется как размерность между отметками его подошвы и обреза.

h =1,6-0,15=1,45м

Глубина стакана фундамента принята hc =750мм, что удовлетворяет условию по заделке арматуры

hc >30 d + σ =30 22+50=710мм

Где d =22мм – диаметр продольной арматуры колонны

σ =50мм – зазор между торцом колонны и дном стакана

И что больше необходимого значения h с =1,5 h к =1,5 30=45см.

Принимаем толщину стенок стакана поверху 225мм и зазор 75мм, размеры подколонника в плане будут:

ас =вс = h к +2 225+2 75=300+450+150=900мм

Рис. 13.Констукция фундамента

Толщину плитной части фундамента назначаем h 1 = ____ мм, (кратно 150мм)

Ориентировочно площадь основания фундамента определяем по формуле

Учитывая, что сечение колонны квадратное, подошва фундамента принята тоже квадратной. Ориентировочно значение размера стороны подошвы такого фундамента

вф =аф = ~1,9м

Назначаем окончательно вф =аф =______мм (кратно 300мм). Тогда площадь подошвы будет равна Аф =вф аф =_______=_______м2 и среднее давление на грунт составит

< R 0 =250кн/м2

5.3. Расчет рабочей арматуры

Фундамент работает на изгиб от реактивного отпора грунта.

Изгибающий момент в сечении 1-1 у грани ступени (см. рис.13) определяется по формуле

М1-1 =0,125Ргр (аф – ас )2 вф =0,125__________________________________кн м

Необходимая площадь арматуры при h 01 =_____см

.

Изгибающий момент в сечении 2-2 у грани колонны будет равен

М2-2 =0,125Ргр (аф – вк )2 вф =

Необходимая площадь арматуры при h 02 =____см

По большему значению As подбираем сетку.

5.4.Конструирование фундамента

Фундамент армируется сеткой, которую укладывают в нижней части плиты. Шаг стержней в сетках принимают 100-200мм, минимальный диаметр арматуры в сетках фундаментов должен быть 10мм.

Принимаем шаг стержней S =___мм=__см. Размеры сетки ___________мм. Необходимое число рабочих стержней в сетке

Шт

Принимаем _________ As =________см2 , что больше требуемого

As 1-1 =_____см2 . Такое же количество стержней должно быть уложено в перпендикулярном направлении, т. к. колонна ______________ квадратные и моменты в ______________________ равны.

Рис.14. Сетка фундамента

Армирование стаканной части фундамента условно не показано.

6.ЛИТЕРАТУРА

6.1. В. В. Доркин и др. ” Сборник задач по строительным конструкциям ” . Стройиздат. 1986г.

6.2. СНиП 2.01.07-85 ” Нагрузка и воздействие ” 1985г.

6.3. СНиП 2.03.01-84 ” Бетонные и железобетонные конструкции ” 1985г.

6.4. А. Н. Кувалдин и др. ” Примеры расчета железобетонных конструкций зданий ” Стройиздат. 1976г.

6.5. В. Н. Семенов ” Унификация и стандартизация проектной документации для строительства ” Стройиздат. 1985г.



Зараз ви читаєте: Расчет и конструирование железобетонных