По дисциплине: « Железобетонные и каменные конструкции»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине: « Железобетонные и каменные конструкции»

Тема: «Железобетонные конструкции многоэтажного здания»

Выполнил: студент 4 курса Иванов А.В. Проверил: Туров А.В.

Благовещенск 2017

СОДЕРЖАНИЕ
Введение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	4
1. Компоновка конструктивной схемы сборного балочного перекрытия	5
2. Расчет и конструирование многопустотной предварительно напряженной плиты перекрытия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1 Сбор нагрузок. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2 Расчет плиты по предельным состояниям первой группы . 2.3 Расчет по прочности нормального сечения при действии изгибающего момента. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4 Расчет по прочности при действии поперечной силы. . . . .	6 8 8 9 11 12
3. Расчет и конструирование однопролетного ригеля. . . . . . . . . . . 3.1 Определение усилий в ригеле. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 Расчет ригеля по прочности нормальных сечений при действии изгибающего момента. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3 Расчет ригеля по прочности при действии поперечных сил 3.4 Построение эпюры материалов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	14 16 16 18 21
4. Расчет и конструирование колонны. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1 Определение усилий в колонне. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 Расчет колонны по прочности. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	25 26 27
5. Расчет и конструирование фундамента под колонну. . . . . . . . . 5.1 Определение высоты стороны подошвы фундамента. . . . . . 5.2 Определение высоты фундамента. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3 Расчет на продавливание. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.5 Определение площади арматуры подошвы фундамента. . .	29 29 30 32 34
Список используемых источников. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	37
Приложение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	38

ВВЕДЕНИЕ

В курсовом проекте требуется запроектировать основные несущие железобетонные конструкции четырехэтажного здания каркасной конструктивной схемы со связевым каркасом и навесными стеновыми панелями.

Пространственная жесткость (геометрическая неизменяемость) здания в продольном и поперечном направлениях обеспечивается диафрагмами жесткости (связевая система).

В данной работе рассмотрены следующие вопросы:

− проектирование сборного балочного междуэтажного перекрытия, включающее компоновку конструктивной схемы перекрытия, расчет многопустотной предварительно-напряженной плиты и ригеля;

− проектирование колонны и отдельно стоящего фундамента.

РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ МНОГОПУСТОТНОЙ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОЙ ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЯ

Сбор нагрузок

Таблица 1 – Нормативные и расчетные нагрузки на 1 м²

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м²	Коэффициент надежности по нагрузке, γ_f	Расчетная нагрузка, кН/м²
1	2	3	4
Постоянная:
Пол - паркет δ=20мм	0,2	1,3	1,26
Цементно-песчаная стяжка δ=30мм; γ=18кН/м³ Многопустотная плита перекрытия δ=220мм	0,54 3,4	1,3 1,1	0,70 3,74
Итого:	g_n=4,14	-	g=4,70 одинаковая
Временная:
Полезная (временная полная) P _n	8	1,2	9,6
В т.ч. длительная	3	-	-
В т.ч. кратковременная	5	-	-
Перегородки	0,5	1,2	0,6
Итого временная:	υ_n=8,5	-	υ=10,2
Полная:	12,64	-	14,9

*Примечание: коэффициент надежности по нагрузке для временной (полезной) нагрузки принимается равным:

1,3 – при полном нормативном значении нагрузки менее 2 кПа (кН/м²)

1,2 – при полном нормативном значении нагрузки 2 кПа (кН/м²) и более.

Определим нагрузку на 1 погонный метр длины плиты при номинальной ее ширине 1,5 м с учетом коэффициента надежности по ответственности здания

- Расчётная постоянная:

- Расчётная полная:

Материалы для плиты

Бетон тяжелый. Класс прочности бетона на сжатие B40:

; ; ; ;

; Начальный модуль упругости бетона .

Технология изготовления плиты – агрегатно-поточная. Плита подвергается тепловой обработке при атмосферном давлении. Натяжение напрягаемой арматуры осуществляется электротермическим способом.

Арматура:

- продольная напрягаемая класса Вр1400:

;

- ненапрягаемая арматура класса B500: ;

Изгибающего момента

Определяем высоту сжатой зоны

Так как , то увеличиваем ширину сечения ригеля b =25мм, класс бетона B30 и класс продольной арматуры А500.

Бетон B30: ; ; ; . Арматура продольная напрягаемая класса А500С:

Тогда

;

Граница сжатой зоны проходит в узкой части сечения ригеля, следовательно, расчет ведем как для прямоугольного сечения. Расчет по прочности нормальных сечений производится в зависимости от соотношения относительной высоты сжатой зоны бетона и граничной относительной высоты ξ_R, при которой предельное состояние элемента наступает по сжатой зоне бетона одновременно с достижением в растянутой арматуре напряжения, равного расчетному сопротивлению R_s Значение ξ_R определяется по формуле:

где, относительная деформация растянутой арматуры при напряжениях, равных R_s;

относительная деформация сжатого бетона при напряжениях равных R_b, принимаемая равной 0,0035 (п. 6.2.7 [3]):

значение ξ_R можно определить по табл. 3.2 [5] или по Приложению 11. Т.к. ξ=0,398 < ξ_R=0,493,

площадь сечения растянутой арматуры определяется по формуле:

Подбираем 2Ø25 А500С и 2Ø28 А500С

Определим процент армирования поперечного сечения ригеля:

Построение эпюры материалов

Продольная рабочая арматура в пролете 2Ø25 и 2Ø28 А500. Площадь этой арматуры Аs определена из расчета на действие максимального изгибающего момента в середине пролета. В целях экономии арматуры по мере уменьшения изгибающего момента к опорам два стержня обрываются в пролете, а два других доводятся до опор. Если продольная рабочая арматура разного диаметра, то до опор доводятся два стержня большего диаметра.

Определяем изгибающий момент, воспринимаемый сечением ригеля с полной запроектированной арматурой 2Ø25 и 2Ø28 А500 .

Изгибающий момент, воспринимаемый сечением ригеля, определяется из условия равновесия:

До опоры доводятся 2Ø28 А500С, h₀ = 60 – 3 = 57 см , .

Определяем изгибающий момент, воспринимаемый сечением ригеля с рабочей арматурой в виде двух стержней, доводимых до опоры

Откладываем в масштабе на эпюре моментов полученные значения изгибающих моментов М_{(2Ø25+2Ø28)} и М_(2Ø28) и определяем место теоретического обрыва рабочей арматуры – это точки пересечения эпюры моментов с горизонтальной линией, соответствующей изгибающему моменту, воспринимаемому сечением ригеля с рабочей арматурой в виде двух стержней М_(2Ø22)(рис. 8).

Изгибающий момент в любом сечении ригеля определяется по формуле

При

Рисунок 8 – Эпюра материалов в ригеле

Длина анкеровки обрываемых стержней определяется по следующей зависимости:

Поперечная сила Q определяется графически в месте теоретического обрыва, Q = 131,98 кН.

Поперечные стержни Ø8 А400 R_sw = 285 МПа с А_sw = 1,01 см²в месте теоретического обрыва имеют шаг 10 см;

Принимаем W=32,91см.

Место теоретического обрыва арматуры можно определить аналитически.

Для этого общее выражение для изгибающего момента нужно приравнять моменту, воспринимаемому сечением ригеля с арматурой 2Ø28 А500.

Это точки теоретического обрыва арматуры.

Длина обрываемого стержня будет равна: м.

Определяем аналитически величину поперечной силы в месте теоретического обрыва арматуры при

Это значение приблизительно совпадает с графически определенным .

4 РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ КОЛОННЫ

Для проектируемого 4-этажного здания принята сборная железобетонная колонна сечением 40×40 см. Для колонн применяется тяжелый бетон классов по прочности на сжатие не ниже В15, а для сильно загруженных – не ниже В25. Армируются колонны продольными стержнями диаметром 16 …40 мм из горячекатаной стали А400, А500С и поперечными стержнями преимущественно из горячекатаной стали класса А240.

Исходные данные

Нагрузка на 1м² перекрытия принимается такой же, как и в предыдущих расчетах (см. табл. 1).

Таблица 2 – Нормативные и расчетные нагрузки на ригель

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м³	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН/м²
1	2	3	4
Гидроизоляционный ковер (3слоя)	0,150	1,3	0,195
Армированная цементно-песчаная стяжка	0,880	1,3	1,44
Керамзит по наклону	0,600	1,3	0,780
Утеплитель (минераловатные плиты)	0,225	1,2	0,270
Пароизоляция (1 слой)	0,050	1,3	0,065
Многопустотная плита перекрытия с омоноличиванием швов	3,400	1,1	3,740
Итого постоянная нагрузка ( )	5,305		6,194
Временная нагрузка – Снеговая	0,8∙0,7=0,56	-	0,80
Полная нагрузка ( )	5,865		6,994

Материалы для колонны:

Характеристики прочности бетона и арматуры:

- Бетон тяжелый B20: (табл. 5.2 [3], Приложение 4).

- Арматура:

- продольная рабочая класса А500( : ;

- поперечная класса А240: .

Расчет колонны по прочности

Расчет по прочности колонны производится как внецентренно сжатого элемента со случайным эксцентриситетом е_а:

Однако расчет сжатых элементов из бетона классов В15 …В35 (в нашем случае В20) на действие продольной силы, приложенной с эксцентриситетом при гибкости:

площадь сечения колонны; площадь продольной арматуры в сечении колонны;

расчетная длина колонны подвала с шарнирным опиранием в уровне 1-го этажа и с жесткой заделкой в уровне фундамента; расчетное сопротивление арматуры сжатию.

;

- коэффициент, принимаемый при длительном действии нагрузки по табл. 6.2. [3] или по Приложению 19, в зависимости от гибкости колонны. .

Из условия ванной сварки выпусков продольной арматуры при стыке колонн, минимальный ее диаметр должен быть не менее 20 мм.

Принимаем 4Ø28 А500С .

Диаметр поперечной арматуры принимаем Ø6 А240 (из условия сварки c продольной арматурой). Шаг поперечных стержней s = 300 мм, что удовлетворяет конструктивным требованиям [3]: s ≤ 15d = 15·28 =420 мм и s ≤ 500 мм. Если μ > 3 %, то шаг поперечных стержней должен быть s ≤ 10d и s ≤ 300 мм.

Армирование колонны показано на рис. 9.

Рисунок 9 – К расчету колонны

Расчет на продавливание

Проверяем нижнюю ступень фундамента на прочность против продавливания. Расчет элементов без поперечной арматуры на продавливание при действии сосредоточенной силы производится из условия (6.97 [3]):

где F − продавливающая сила, принимаемая равной продольной силе в колонне подвального этажа на уровне обреза фундамента за вычетом нагрузки, создаваемой реактивным отпором грунта, приложенным к подошве фундамента в пределах площади с размерами, превышающими размер площадки опирания (в данном случае второй ступени фундамента a × a =1,8×1,8 м) на величину h₀ во всех направлениях; A_b – площадь расчетного поперечного сечения, расположенного на расстоянии 0,5h₀ от границы площади приложения силы N с рабочей высотой сечения h₀. В нашем случае h₀ = h₀₃ = 0,35 м. Площадь A_b определяется по формуле: