Курсовой проект (колледж) - Раcчет и конструирование железобетонных конструкций: плиты перекрытия ПК 60.10 и лестничного марша ЛМ 57.14.17

ПЗ СК.docx

Тема 1.2 Основы проектирования строительных конструкций
Тема: Расчет и конструирование железобетонных конструкций:
плиты перекрытия ПК 60.10 и лестничного марша ЛМ 57.14.17.
на курсовой проект студента:
Тема: Раcчет и конструирование железобетонных конструкций:
плиты перекрытия ПК 60.10 и лестничного марша ЛМ 57.14.17.
Цель и задачи работы:
Подобрать рабочую арматуру определить прочность железобетонных конструкций по материалам выполнить конструирование плиты и лестничного марша рассчитать спецификацию арматуры. Принять бетон марки В 15 арматуру класса А-IV.
Задание по разделам работы:
Расчет конструкций по нормальному сечению.
Сбор нагрузки на 1 кв. м перекрытия и покрытия.
Расчет конструкций по наклонному сечению.
Подбор диаметра и количества рабочей арматуры по сортаменту.
Проверка прочности по материалам.
Конструирование железобетонной плиты и лестницы.
Расчет спецификации арматуры и сборных элементов.
Содержание графической части (иллюстративного материала):
Плита перекрытия ПК 60.10 монтажная петля лестничного марша ЛМ 57.14.17 разрезы сетки каркасы таблицы спецификаций сборных элементов и арматуры.
Расчет плиты перекрытия ПК 60.10
Бетон В 15 арматура А-IV
Длина плиты L=6050 мм
Ширина плиты В=990 мм
Высота плиты Н=220 мм
Диаметр отверстий плиты 159 мм
Расстояние между отверстиями 30 мм.
Определим количество отверстий у плиты:
n = В (159+30) = 990 189 = 623 6 отверстий.
Принимаем 6 отверстий.
Определим расстояние от отверстий до верха и низа плиты (толщину полки плиты):
h’f = (H - 159) 2 = 305 мм = 305 см
I.Расчет плиты по нормальному сечению.
)Расчетная схема и расчетное сечение плиты.
За расчетную схему плиты принимаем схему свободно лежащей конструкции на двух опорах с равномерно распределенной нагрузкой:
l оп = (640-300) 2 – 25 = 145 мм.
За расчетный пролет плиты принимают расстояние между серединами опор:
l o = l пл – 2 (l оп 2) = 6050 – 2 (145 2) = 6050 – 145 = 5905 мм = 5905 м
Расчетное сечение плиты принимается как тавровое сечение т.к. плита имеет неопределенные размеры сечения.
Определим рабочую высоту сечения:
ho = h – a з.с. – d2 = 220 – 40 – 202 = 170 мм = 17 см
где a з.с. – толщина защитного слоя принимается 2 - 5 см;
d – средний диаметр рабочей арматуры принимается 2 см.
Определим ширину ребра таврового сечения:
b = b’f – 159 · n = 960 – 159 · 5 = 165 мм = 165 см
)Сбор нагрузки на плиту.
Сбор нагрузки на 1 м² перекрытия:
Нормативная нагрузка
Коэффициент надежности по нагрузке γf
Керамическая плитка t = 10 мм
1 м · 2500 кгм³ · 10 мсек²
Прослойка и заполнение швов из цементно-песчаного раствора
15 м · 1700 кгм³ · 10 мсек²
Железобетонная многопустотная плита t = 220 мм
2 м · 2500 кгм³ · 10 мсек²
Временная (жилой дом):
полная 150 кгсм² · 10 мсек²
в т.ч. длительно действующая
Определим нагрузку на 1 пог. м плиты с учетом ширины плиты:
q = q1м² · В = 84565 Нм² · 0990 м = 8371935 Нм
)Проводим статический расчет плиты:
М = qlo² 8 = (8371935 Нм · 5905 м²) 8 = 3649015 Н·м = 3649015 Н·см
Q = qlo 2 = (8371935 Нм · 5905 м) 2 = 2471814 Н
)Определим расчетные характеристики материалов по табл. 6 и 9:
для бетона В 15: для арматуры А-IV:
Rb = 85 МПа Rs = 510 МПа
Rbt = 075 МПа Rsc = 450 МПа
)Определим коэффициент Ао:
Чтобы определить Ао необходимо выяснить расчетный случай таврового сечения. Встречаются два случая расчета:
В первом случае нейтральная ось проходит в полке сечения
Во втором случае нейтральная ось проходит в ребре сечения.
Для определения расчетного случая подсчитаем момент воспринимаемый полкой:
Mf = Rb · γb2 · b’f · h’f · (ho - h’f2) = 85 · 10² Нсм² · 09 · 96 см · 305 см · (17 см – 3052) = 34662762 Н·см
где γb2 – коэффициент условия работы бетона принимается равным 09
Сравним момент в полке с моментом от внешней нагрузки:
662762 Н·см 3649015 Н·см Mf М
Момент воспринимаемый полкой больше момента воспринимаемой нагрузки т.е. имеем II случай расчета таврового сечения:
Определяем расчетный коэффициент Ао по II случаю:
Ао = (M - Rb · γb2 ·(b’f - b) · h’f · (ho – 05h’f)) (Rb · γb2 · b · h²o) )=
= (3649015 – 85 · 10² Нсм² · 09 ·(96 см – 165 см) · 305 см · (17 см – 05 · 305 см)) (85 · 10² Нсм² · 09 · 165 см · 17² см)) = 0212
)Определяем расчетные коэффициенты по табл. 4:
Определим высоту сжатой зоны х: х = · ho = 025 · 17 см = 425 см
Сравним высоту сжатой зоны и высоту полки: 425 см > 305 см х > h’f следовательно имеем II случай расчета таврового сечения.
)Определим площадь сечения рабочей арматуры по II случаю:
As = (Rb · γb2 · b · · ho + Rb · γb2 · (b’f - b) · h’f) Rs =
= (85 · 10² Нсм² · 09 · 165 см · 025 · 17 см + 85 · 10² Нсм² · 09 · (96 см –
- 165 см) · 305 см) 510 · 10² Нсм² = 469 см²
Принимаем по сортаменту 6 рабочих стержней ø 12 с Аs = 565 см².
II.Расчет плиты по наклонному сечению.
) Проверим выполнение условия:
где φb3 – коэффициент для тяжелого и ячеистого бетона принимается равным 06;
φf - коэффициент учитывающий влияние сжатых полок в тавровых и двутавровых элементах принимается не более 05;
Если элемент без предварительного напряжения φn = 0
Q bmin = 06 · (1 + 05 + 0) · 075 · 10² Нсм² · 165 см · 17 см =1893375 Н = 18933 кН
Q > Q bmin 2471814 кН > 18933 кН
Условие не выполняется бетон не выдерживает поперечную силу и дальше расчет по прочности по наклонной трещине требуется.
) Находим погонное поперечное усилие воспринимаемое поперечными стержнями (хомутами):
qsw = (Rsw · asw · n) U = (175 · 10² Нсм² · 0283 см² · 3) 11 см = 135068 Нсм;
где Rsw – расчетное сопротивление поперечных стержней принимается по табл. 6 дл арматуры А-I;
asw – площадь сечения поперечной арматуры находящейся в рассчитываемом поперечном сечении плиты принимается равным 0283 см² согласно табл. 3;
n – количество каркасов в сечении плиты;
U – шаг поперечных стержней в каркасе.
В плите 6 отверстий и 7 ребер. Вертикальные каркасы в таких плитах ставят через 3-4 отверстия поэтому принимаем 3 вертикальных каркаса из арматуры класса A-I диаметром 6 мм. Вертикальные каркасы ставят независимо от рабочих стержней поэтому диаметр поперечных стержней назначен произвольно.
Согласно СНиП 2.03.01-84* “Бетонные и железобетонные конструкции” назначаем шаг хомутов:
U = h = 220 = 110 мм = 11 см.
) Определяем значение коэффициента со по формуле:
со = √ ((γb2 · (1 + φn + φf) · Rbt · b · ho²)) qsw с = 2 ho
где γb2 – коэффициент для тяжелого и ячеистого бетона принимается равным 2;
со = √ (2 · (1 + 05 + 0) · 075 · 10² Нсм² · 165 см · 17² см) 135068 Нсм = 2818 см
со 2 ho = 2 · 17 см = 34 см со с тогда принимаем с = со = 34 см
) Находим уточненную поперечную силу воспринимаемую бетоном:
Qb = ((γb2 · (1 + φf + φn) · Rbt · b · ho²)) c =
= 2 · (1 + 05 + 0) · 075 · 10² Нсм² · 165 см · 17² см) 34 см = 3155625 Н
Сравним поперечную силу воспринимаемую бетоном с действующей поперечной силой:
71814 Н 3155625 Н следовательно прочность по наклонной трещине обеспечена.
На этом расчет прочности по наклонной трещине закончен.
Вывод: полученная поперечная сила воспринимаемая бетоном больше действующей поперечной силы Qb > Q на этом расчет прочности по наклонной трещине закончен.
Расчет лестничного марша ЛМ 57.14.17
Определение нагрузок и усилий
Рассчитать и сконструировать железобетонный марш шириной 115 м для лестниц жилого дома. Высота этажа 33 м. Угол наклона марша α=27º ступени размером 15х30см. Бетон класса В 15 арматура каркасов класса А-IV сеток – класса Вр-I.
Собственный вес типовых серийных маршей составляет qn=36кНм2 горизонтальной проекции. Расчетная схема марша приведена на рис. Временная нормативная нагрузка согласно для лестниц жилого дома рn = 3кНм2 коэффициент надежности по нагрузке временной γf=12; для постоянной γf=11; длительно действующая временная нагрузка рn= 1кНм2.
Расчетная нагрузка на 1м длины марша:
q = (qn γf + рn γf ) · a
где: q – расчетная нагрузка кНм;
Расчетный изгибающий момент в середине пролета определяется по формуле:
где: М – расчетный изгибающий момент кНм;
l – расчетный пролет м.
Поперечная сила на опоре определяется по формуле:
Назначение размеров сечения марша.
Применительно к типовым заводским формам назначаем толщину плиты (по сечению между ступенями) h'f =30мм высоту ребер (косоуров) h=170мм толщину ребер br=80мм. Действительное сечение марша заменяем на расчетное тавровое с полкой в сжатой зоне: b=2·br=280=160 мм; ширину полки при отсутствии поперечных ребер принимаем не более b'f=2(l6)+b=2(3006)+16=116 см или b'f = 12 h'f + b = 123+16=52 см принимаем за расчетное меньшее значение b'f=52 см.
Подбор площади сечения продольной арматуры.
Устанавливаем расчетный случай для таврового сечения:
М ≤ Rb b2 b'f h'f( h0 – 0.5 hf ')
где ho – расчетная высота сечения см;
М – изгибающий момент Н см.
30000 Н см 85·10²·09 52 3 (14 – 05 3) = 1491750 Н см
91750 Н см = 1491750 кН · м
Условие удовлетворяется нейтральная ось проходит в полке; расчет арматуры выполняем по формулам для прямоугольных сечений шириной b'f = 52 см.
Для определения площади сечения продольной арматуры определяем коэффициент Ао по формуле для I случая:
Ao = M (Rb γb2 b'f ho²)
где Rb – расчетное сопротивление бетона сжатию МПа;
для бетона марки В 15 Rb = 85 МПа;
γb2 – коэффициент условия расчета бетона равный 09;
ho – рабочая высота сечения ho = h – a з.с.= 17 см – 4 см = 13 см.
Ao = 133 кН м (85 МПа · 09 · 52 см · 13² см)=
= 1330000 Н см (85 · 10² Нсм² · 09 · 52 см · 13² см ) = 0198 05
По таблице для расчета изгибаемых элементов прямоугольного сечения армированных одиночной арматуры находим = 0885; = 023.
Определим площадь сечения рабочей арматуры по I случаю:
As = M ( · ho · Rs) = 1330000 Н см (0885 · 13 см · 510 · 10² Нсм²) =
где: Rs – расчетное сопротивление арматуры МПа для А-III Rs = 510 МПа;
Задаемся количеством стержней и определяем их диаметр. Принимаем 2 12 А-IV с Аs = 226 см². В каждом ребре устанавливаем по одному плоскому каркасу К-1.
Проверяем процент армирования элемента:
= (As(b · ho)) · 100% = (226 см² (16 см · 13 см)) · 100 % =
Процент армирования больше минимального равного 005% и не более 2%.
Расчет наклонного сечения на поперечную силу.
Поперечная сила на опоре: Qmax = 178 кН.
) Проверяем выполнение условия:
где Rbt –расчетное сопротивление растяжению принимается по таблице 09 МПа;
φb3 - коэффициент для тяжелого и ячеистого бетона принимается равным 06;
φf - коэффициент учитывающий влияние сжатых полок в тавровых и двутавровых элементах принимается не более 05; при этом b’f принимается не более b + 3 · h’f :
b’f b + 3 · h’f = 16 см + 3 · 3 см = 25 см
см > 25 см следовательно принимаем b’f = 25 см.
φf = 075 · ((b’f - b)· h’f) (b · ho) =
= 075 · ((25 см – 16 см)· 3 см) (16 см · 13 см) = 009 05
Если элемент без предварительного напряжения φn = 0.
Q bmin = 06 · (1 + 009 + 0) · 075 · 10² Нсм² · 16 см · 13 см =
= 102024 Н = 10202 кН
Q > Qbmin 17 8 кН > 10202 кН
Условие не соблюдается прочность марша по наклонному сечению не обеспечена следовательно необходимо продолжить расчет.
) Определяем погонное поперечное усилие воспринимаемое поперечными стержнями (хомутами):
qsw = (Rsw · Аsw) S = (175 · 10² Нсм² · 0503 см²) 20 см = 440125 Нсм;
где Rsw – расчетное сопротивление поперечных стержней принимается по табл. СНиПа 52-01-2003 "Бетонные и железобетонные конструкции" для арматуры А-I;
Аsw – площадь сечения поперечной арматуры находящейся в рассчитываемом поперечном сечении плиты принимается равным 0503 см² для 6 мм согласно табл. СНиПа 52-01-2003 "Бетонные и железобетонные конструкции";
S – шаг поперечных стержней в каркасе: S = · h = · 42 см = 225 см 20см.
со = √ (2 · (1 + 0 + 009) · 075 · 10² Нсм² · 16 см · 13² см) 440125 Нсм = 3169 см
со > 2 ho = 2 · 13 см = 26 см со > с тогда принимаем с = со = 26 см.
Если получилось со > с то принимаем 26 см.
= 2 · (1 + 009 + 0) · 075 · 10² Нсм² · 16 см · 13² см) 26 см = 17809 Н
800 Н 17809 Н или 178 кН 17809 кН следовательно прочность по наклонной трещине обеспечена.
В пролете назначаем из конструктивных соображений поперечные стержни 6 мм из стали класса А-I с шагом 80 мм (не более h2 = 1702 = 85 мм).
В средней части ребер поперечную арматуру располагаем конструктивно с шагом 200 мм.
Плиту марша армируют сеткой из стержней 4 – 6 мм с шагом 200 мм.
Плита монолитно связана со ступенями которые армируют по конструктивным соображениям и ее несущая способность с учетом работы ступеней вполне обеспечивается. Ступени укладываемые на косоуры рассчитывают как свободно опертые балки треугольного сечения. Диаметр рабочей арматуры ступеней с учетом транспортных и монтажных воздействий назначают в зависимости от длины ступеней lst:
lst = 2 – 24 м - 8-10 мм.
Список используемой литературы:
Сетков В.И. Сербин Е.П. Строительные конструкции: Расчет и проектирование. – М : ИНФРА-М 2013.
Цай Т.Н. Строительные конструкции. Железобетонные конструкции. Лань – 2012.
СНиП 2.01.07-85* (2009). Нагрузки и воздействия
СНиП 52.01-2003 "Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения".
СП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения

Строит констр.dwg

Наименование элемента
Лестничный марш ЛМ-1
Лестничная площадка ЛП-1
Расчетная схема лестничной площадки
ЛЕСТНИЧНАЯ ПЛОЩАДКА
Технико- экономические показатели
Спецификация арматурных изделий на ЛМ-1
ВЕДОМОСТЬ РАСХОДА СТАЛИ НА ЭЛЕМЕНТ
Лестн. площадка ЛП-1
Лестничный марш ЛМ-1 Лестничная площадка ЛП-1
-ти этажный жилой дом
Спецификация сборных элементов
Спецификация арматуры
Ведомость расхода стали на 1 элемент
d12 А1 ГОСТ380-71 L=1300
d6A1 ГОСТ380-71 L=1100
d6A1 ГОСТ380-71 L-1100
d12AIII ГОСТ5781-82 L=5420
d4Вр-1 ГОСТ6727-80 L=1440
d4Вр-1 ГОСТ6727-80 L=5610
d4вр-1 ГОСТ6727-80 L=1140
d6A1 ГОСТ380-71 L-200