КОМПОНОВКА КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ СБОРНОГО

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

« НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

Институт строительства и архитектуры (ИСА)

 

Кафедра Железобетонных и каменных конструкций

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ (РАБОТА)

 

по дисциплине:

 

«Железобетонные и каменные конструкции»

 

Тема: «Проектирование несущих конструкций многоэтажного гражданского здания»

 

 

Выполнил студент (институт, курс, группа)	Стекольщиков А.В. ИСА 3-33
	(Ф.И.О.)
Руководитель проекта	Доц., Жихарев Ф.К.
	(ученое звание, степень, должность, Ф.И.О.)
К защите
	(дата, роспись руководителя)
Проект защищен с оценкой

 

 

г. Москва

2019 г.

СОДЕРЖАНИЕ

                                                                                                                      Стр.                                                                                                                                             

Введение........................................................................................................3

1. Компоновка конструктивной схемы сборного перекрытия………….4

2. Расчёт и конструирование плиты сборного перекрытия……………..6

3. Расчёт ригеля…………………………………………………………….21

4. Расчёт колонны………………………………………………………….38

Библиографическое описание……………………………………………..42

 

ВВЕДЕНИЕ

В курсовом проекте требуется запроектировать основные несущие железобетонные конструкции 11-этажного здания каркасной конструктивной схемы со связевым каркасом и навесными стеновыми панелями.

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

 

КОМПОНОВКА КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ СБОРНОГО

ПЕРЕКРЫТИЯ

В состав сборного балочного междуэтажного перекрытия входят плиты и ригели, опирающиеся на колонны (рис.1).

При компоновке сборного балочного перекрытия необходимо:

1) назначить размеры сетки колонн;

2) выбрать направление ригелей, форму и размеры их поперечного сечения;

3) выбрать тип и размеры плит.

Сетка колонн назначается в зависимости от размеров плит и ригелей. Расстояние между колоннами должно быть кратно 100 мм и принимается в пределах (4,8…7,2) м.

Направление ригелей может быть продольным или поперечным. Это обусловливается технико-экономическими показателями. Выбор типа поперечного сечения ригелей зависит от способа опирания на них плит. Высота сечения ригеля , где  – пролёт ригеля, ширина его сечения  = 20 см или 30 см.

Тип плит перекрытия выбирается по архитектурно-планировочным требованиям и с учётом величины действующей временной (полезной) нагрузки. При временной нагрузке  ≤ 7,0 кН/м² используются многопустотные плиты, высота сечения которых равна (20…24) см.

Плиты выполняются преимущественно предварительно напряженными, что позволяет получить экономию за счёт сокращения расхода стали.

Количество типоразмеров плит должно быть минимальным: рядовые шириною (1,2 …2,4) м, связевые плиты-распорки — (0,8 …1,8) м, фасадные плиты-распорки — (0,6 …0,90) м.

В качестве примера в методических указаниях принято следующее:

1) связевая конструктивная схема здания с поперечным расположением ригелей и сеткой колонн размерами в плане 5,4х6,1 м;

2) длина здания  = 31,7 м, ширина  = 21,5 м, в осях 30,6x20,4 м;

3) место строительства – Волгоград, тип местности – Б;

4) число этажей – 12, включая подвал;

5) высота типового этажа и подвала 2,8 м;

6) ригель таврового сечения шириной  = 20 см и высотой               (рис.1) без предварительного напряжения арматуры;

7) плиты многопустотные предварительно напряжённые высотой 22 см (см. рис.1) (ширина рядовых плит 1,2 м и плит-распорок 1,5 м);

8) колонны сборные, сечением 40х40 см;

9) стенки диафрагм – сборные, бетон класса В25;

10) величина временной нагрузки при расчёте плиты перекрытия  = 3,5 кН/м².

 

 

Рис. 1. К расчёту плиты перекрытия

ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОЙ ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЯ ПРИ

ВРЕМЕННОЙ ПОЛЕЗНОЙ НАГРУЗКЕ  = 2,0 кН/м²

Исходные данные

Сбор нагрузки на 1 м² перекрытия представлен в табл. 1.

Таблица 1

Нагрузки на 1 м² перекрытия

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надёжности по нагрузке	Расчётная нагрузка, кН/м2
Постоянная: полы — паркет на мастике,  = 20 мм; цементно-песчаная стяжка,  = 30 мм (  = 18 кН/м2); многопустотная сборная плита перекрытия с омоноличиванием швов,  = 220 мм	0,20   0,54     3,4	1,3   1,3     1,1	0,26   0,70     3,74
Итого постоянная нагрузка	4,14		4,7
Временная: перегородки,  = 120 мм (приведённая нагрузка, длительная) ; полезная кратковременная (из задания) длительная	0,5   3,5 0,525	1,2   1,2 1,3	0,6   4,2 0,682
Итого временная нагрузка	4,0		4,8
Временная нагрузка без учёта перегородок	3,5		4,2
Полная нагрузка	8,14		9,5

 

Коэффициент надёжности по нагрузке  для временной (полезной) нагрузки принимается:

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 [1].

Нагрузка на 1 пог. м длины плиты при номинальной её ширине 1,5 м с учётом коэффициента надежности по ответственности здания  = 1,0:

1) расчётная постоянная ;

2) расчётная полная ;

3) нормативная постоянная ;

4) нормативная полная ;

5) нормативная постоянная и длительная .

Конструктивный размер плиты: .

Материалы для плиты

Бетон тяжелый класса по прочности на сжатие В25:

;  (табл. 6.7 [2]);

;  (табл. 6.8 [2]);

 = 1,0 – при непродолжительном (кратковременном действии нагрузки) (п. 6.1.12 [2]):  – коэффициент условий работы бетона, учитывающий влияние длительности действия статической нагрузки.

Начальный модуль упругости бетона  (табл. 6.11 [2]).

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

Арматура:

1) продольная напрягаемая класса А600:

 (табл. 6.13 [2]);

 (табл. 6.14 [2]);

 (п. 6.2.12 [2]).

2) ненапрягаемая класса В500:

 (табл. 6.19 [2]);

 (табл. 6.15 [2]).

Расчёт прогиба плиты

Расчёт изгибаемых элементов по прогибам производят из условия (8.2.21):

 ≤ ,

где  – прогиб элемента от действия внешней нагрузки;

 – значение предельно допустимого прогиба.

При действии постоянных, длительный и кратковременных нагрузок прогиб балок или плит во всех случаях не должен превышать 1/200 пролета.

Для свободно опёртой балки максимальный прогиб определяют по формуле

,

где  – коэффициент, зависящий от расчётной схемы и вида нагрузки; при действии равномерно распределённой нагрузки  = 5/48; при двух равных моментах по концам балки от силы обжатия –  = 1/8;

 – полная кривизна в сечении с наибольшим изгибающим моментом от нагрузки, при которой определяется прогиб.

Полную кривизну изгибаемых элементов определяют для участков без трещин в растянутой зоне по формуле

,

где  – кривизна от непродолжительного действия кратковременных нагрузок;

 – кривизна от продолжительного действия постоянных и длительных нагрузок.

Кривизну элемента на участке без трещин определяют по формуле:

,

где  – изгибающий момент от внешней нагрузки или момент усилия предварительного обжатия относительно оси, проходящей через центр тяжести приведённого сечения;

 – момент инерции приведённого сечения;

 – модуль деформации сжатого бетона, определяемый по формуле

,

где  – коэффициент ползучести бетона, принимаемый:

1) при продолжительном действии нагрузки по табл.6.12 [2], в зависимости от класса бетона на сжатие и относительной влажности воздуха окружающей среды;

2) при непродолжительном действии нагрузки, , (8.146[2]);

 =  и  = 7,8 см (п. 3.3) – усилие предварительного обжатия и его эксцентриситет относительно центра тяжести приведенного поперечного сечения.

Прогиб определяется с учетом эстетико-психологических требований, т.е. от действия только постоянных и временных длительных нагрузок [1]:

,

 – изгибающий момент от продолжительного действия постоянных и длительных нагрузок, равный  = 17,76 кН∙м (см. п. 2.2).

.

.

В запас жёсткости плиты оценим её прогиб только от постоянной и длительной нагрузок (без учёта выгиба от усилия предварительного обжатия):

 < 2,395 см.

Допустимый прогиб .

 

Исходные данные

Нормативные и расчётные нагрузки на 1 м² перекрытия принимаются те же, что и при расчёте панели перекрытия. Ригель шарнирно опёрт на консоли колонны,  = 45 см. Расчётный пролет (рис. 3):

,

где  – пролёт ригеля в осях;

 – размер колонны;

20 мм – зазор между колонной и торцом ригеля;

130 мм – размер площадки опирания.

Расчётная нагрузка на 1 м длины ригеля определяется с грузовой полосы,

равной шагу рам, в данном случае шаг рам 5,1 м (табл. 1).

Постоянная ( ):

1) от перекрытия с учетом коэффициента надежности по ответственности здания  = 1,0:

,

где  – шаг рам;

2) от веса ригеля:

,

где 2500 кг/м³ – плотность железобетона. С учётом коэффициента надёжности по нагрузке  = 1,1 и по ответственности здания  = 1,0,

.

Рис. 4. Расчётный пролёт ригеля

Итого постоянная нагрузка погонная, т.е. с грузовой полосы, равной шагу рам: .

Временная нагрузка ( ) с учётом коэффициента надежности по ответственности здания  = 1,0 и коэффициента сочетания:

,

где  = 9 см² для помещений, указанных в поз. 1, 2, 12 табл.8.3 [1];

 – грузовая площадь ригеля; ;

На коэффициент сочетания умножается нагрузка без учёта перегородок:

,

.

Полная погонная нагрузка:

.

Определение усилий в ригеле

Расчётная схема ригеля – однопролётная шарнирно опёртая балка пролётом . Вычисляем значение максимального изгибающего момента  и максимальной поперечной силы  от полной расчётной нагрузки:

;

.

Характеристики прочности бетона и арматуры:

1) бетон тяжелый класса В30, расчётное сопротивление при сжатии , при растяжении  (табл. 6.8 [2]),  = 1,0 (п. 6.1.12 [2]);

2) арматура продольная напрягаемая класса А500C диаметром 10-40 мм, расчётное сопротивление , поперечная рабочая арматура класса А400 диаметром 6-8 мм, , дополнительные хомуты и отгибы для предотвращения горизонтальных трещин отрыва у входящего угла подрезки класса А500С  (табл. 6.15 [2]).

Построение эпюры материалов

Продольная рабочая арматура в пролёте 2Ø14 А500С и 2Ø16 А500С. Площадь этой арматуры  определена из расчёта на действие максимального изгибающего момента в середине пролёта. В целях экономии арматуры по мере уменьшения изгибающего момента к опорам два стержня обрываются в пролёте, а два других доводятся до опор. Если продольная рабочая арматура разного диаметра, то до опор доводятся два стержня большего диаметра.

Площадь рабочей арматуры  = 7,1 см². Определяем изгибающий момент, воспринимаемый сечением ригеля с полной запроектированной арматурой 2Ø14 А500С и 2Ø16 А500С (  = 7,1 см²).

Из условия равновесия:

, где ;

;

 = 435 МПа;

 = 17,0 МПа = 1,7 кН/см²;

;

.

 

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

;

.

109,5 кН∙м > 85,88 кН∙м, то есть больше действующего изгибающего момента от полной нагрузки, это значит, что прочность сечения обеспечена.

До опоры доводятся 2Ø16 А500С,  (см. рис. 6),

 = 4,02 см².

;

.

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  и  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  (рис. 7).

Эпюра моментов для этого должна быть построена точно с определением значений изгибающих моментов в ,  и в  пролёта.

 

Рис. 7. Расчётное сечение ригеля в месте обрыва арматуры

Изгибающий момент в любом сечении ригеля определяется по формуле:

,

где  – опорная реакция,

 – текущая координата.

.

При ; .

При ; .

При ; .

Длина анкеровки обрываемых стержней определяется по следующей зависимости:

,

где  – диаметр обрываемой арматуры.

Поперечная сила  определяется графически в месте теоретического обрыва, в данном случае  = 37 кН.

Поперечные стержни Ø8 А400  = 285 МПа с  = 1,01 см² в месте теоретического обрыва имеют шаг 10 см:

;

, что меньше .

Принимаем  = 21 см.

 

Место теоретического обрыва арматуры можно определить аналитически.

Для этого общее выражение для изгибающего момента нужно приравнять моменту, воспринимаемому сечением ригеля с арматурой 2Ø16 А500:

 = 69 кН∙м,

;

;

;

;

; .

Это точки теоретического обрыва арматуры.

Длина обрываемого стержня будет равна . Принимаем длину обрываемого стержня 2,5 м (будет уточняться при конструировании).

Определяем аналитически величину поперечной силы в месте теоретического обрыва арматуры:

.

Графически поперечная сила была принята 37 кН с достаточной степенью точности.

Исходные данные

Нагрузка на 1 м² перекрытия принимается такой же, как и в предыдущих расчётах (см. табл. 1). Сбор нагрузки на 1 м² покрытия представлен в табл. 2.

Таблица 2

Нагрузка на 1 м² покрытия

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка (  = 1), кН/м2	Коэффициент надёжности по нагрузке	Расчётная нагрузка (  > 1), кН/м2
Гидроизоляционный ковер (3 слоя)	0,150	1,3	0,195
Армированная цементно-песчаная стяжка,  = 40 мм,  = 2200 кг/м3	0,880	1,3	1,144
Керамзит по уклону,  = 100 мм,  = 600 кг/м3	0,600	1,3	0,780
Утеплитель – минераловатные плиты,  = 150 мм,  = 150 кг/м3	0,225	1,2	0,270
Пароизоляция 1 слой	0,050	1,3	0,065
Многопустотная плита перекрытия с омоноличиванием швов,  = 220 мм	3,400	1,1	3,740
Постоянная нагрузка	5,305		6,194
Временная нагрузка – снеговая*: в том числе длительная часть сне- говой нагрузки	1,2 ∙ 0,7 = 0,84 0,59	– –	1,2 0,84
Полная нагрузка	6,145		7,394

 

* Полная кратковременная снеговая нагрузка и коэффициент  принимаются по СП 20.13330.2011.

 

Материалы для колонны:

Бетон: тяжёлый класса по прочности на сжатие В30, расчётное сопротивление при сжатии  = 17,0 МПа (табл. 6.8 [2]).

Арматура:

1) продольная рабочая класса А500С (диаметр 16…40 мм), расчётное сопротивление  =  = 435 МПа (табл. 6.14 [2]).

2) поперечная – класса А240.

Расчёт колонны по прочности

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

; ;  = 1 см.

Однако расчёт сжатых элементов на действие продольной силы, приложенной с эксцентриситетом  при гибкости  < 0, допускается производить из условия (8.1.16 [2]):

,

где  – предельное значение продольной силы, которую может воспринять элемент определяемое по формуле (8.1.16 [2]):

,

где  – площадь сечения колонны;

 – площадь всей продольной арматуры в сечении колонны;

 – расчётная длина колонны подвала с шарнирным опиранием в уровне 1-го этажа и с жёсткой заделкой в уровне фундамента;

 – расчётное сопротивление арматуры сжатию.

;

; .

 – коэффициент, принимаемый при длительном действии нагрузки по табл. 8.1. [2], в зависимости от гибкости колонны.

При  = 5,16, коэффициент  = 0,92.

.

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

Принимаем 4Ø12 А500С,  = 4,52 см².

, т. к.  ≈ 5.

Диаметр поперечной арматуры принимаем Ø8 А240 (из условия сварки c продольной арматурой). Шаг поперечных стержней  = 350 мм, что удовлетворяет конструктивным требованиям (п. 10.3.14 [2]):  и  ≤ 500 мм.

Армирование колонны показано на рис. 8.

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ

1. СП 20.13330.2011. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85* М.: ГУП ЦПП, 2011.

2. СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-101-2003 М.: ФГУП ЦПП, 2004.

3. ГОСТ Р 54257-2010 Надежность строительных конструкций и оснований.

4. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 520101-2003). М.: ФГУП ЦПП, 2005.

5. Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелого бетона (к СП 520101-2003). М.: ФГУП ЦПП, 2005.

6. Дроздов П.Ф. Конструирование и расчет несущих систем многоэтажных зданий и их элементов. М.: Стройиздат, 1977.

7. Справочник проектировщика. Том I – расчетно-теоретический. М.: Стройиздат, 1972.

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

« НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

Институт строительства и архитектуры (ИСА)

 

Кафедра Железобетонных и каменных конструкций

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ (РАБОТА)

 

по дисциплине:

 

«Железобетонные и каменные конструкции»

 

Тема: «Проектирование несущих конструкций многоэтажного гражданского здания»

 

 

Выполнил студент (институт, курс, группа)	Стекольщиков А.В. ИСА 3-33
	(Ф.И.О.)
Руководитель проекта	Доц., Жихарев Ф.К.
	(ученое звание, степень, должность, Ф.И.О.)
К защите
	(дата, роспись руководителя)
Проект защищен с оценкой

 

 

г. Москва

2019 г.

СОДЕРЖАНИЕ

                                                                                                                      Стр.                                                                                                                                             

Введение........................................................................................................3

1. Компоновка конструктивной схемы сборного перекрытия………….4

2. Расчёт и конструирование плиты сборного перекрытия……………..6

3. Расчёт ригеля…………………………………………………………….21

4. Расчёт колонны………………………………………………………….38

Библиографическое описание……………………………………………..42

 

ВВЕДЕНИЕ

В курсовом проекте требуется запроектировать основные несущие железобетонные конструкции 11-этажного здания каркасной конструктивной схемы со связевым каркасом и навесными стеновыми панелями.

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

 

КОМПОНОВКА КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ СБОРНОГО

ПЕРЕКРЫТИЯ

В состав сборного балочного междуэтажного перекрытия входят плиты и ригели, опирающиеся на колонны (рис.1).

При компоновке сборного балочного перекрытия необходимо:

1) назначить размеры сетки колонн;

2) выбрать направление ригелей, форму и размеры их поперечного сечения;

3) выбрать тип и размеры плит.

Сетка колонн назначается в зависимости от размеров плит и ригелей. Расстояние между колоннами должно быть кратно 100 мм и принимается в пределах (4,8…7,2) м.

Направление ригелей может быть продольным или поперечным. Это обусловливается технико-экономическими показателями. Выбор типа поперечного сечения ригелей зависит от способа опирания на них плит. Высота сечения ригеля , где  – пролёт ригеля, ширина его сечения  = 20 см или 30 см.

Тип плит перекрытия выбирается по архитектурно-планировочным требованиям и с учётом величины действующей временной (полезной) нагрузки. При временной нагрузке  ≤ 7,0 кН/м² используются многопустотные плиты, высота сечения которых равна (20…24) см.

Плиты выполняются преимущественно предварительно напряженными, что позволяет получить экономию за счёт сокращения расхода стали.

Количество типоразмеров плит должно быть минимальным: рядовые шириною (1,2 …2,4) м, связевые плиты-распорки — (0,8 …1,8) м, фасадные плиты-распорки — (0,6 …0,90) м.

В качестве примера в методических указаниях принято следующее:

1) связевая конструктивная схема здания с поперечным расположением ригелей и сеткой колонн размерами в плане 5,4х6,1 м;

2) длина здания  = 31,7 м, ширина  = 21,5 м, в осях 30,6x20,4 м;

3) место строительства – Волгоград, тип местности – Б;

4) число этажей – 12, включая подвал;

5) высота типового этажа и подвала 2,8 м;

6) ригель таврового сечения шириной  = 20 см и высотой               (рис.1) без предварительного напряжения арматуры;

7) плиты многопустотные предварительно напряжённые высотой 22 см (см. рис.1) (ширина рядовых плит 1,2 м и плит-распорок 1,5 м);

8) колонны сборные, сечением 40х40 см;

9) стенки диафрагм – сборные, бетон класса В25;

10) величина временной нагрузки при расчёте плиты перекрытия  = 3,5 кН/м².

 

 

Рис. 1. К расчёту плиты перекрытия

123456Следующая ⇒

Поделиться: