Конструирование и расчет элементов железобетонных конструкций многоэтажного здания

DWG.dwg

Конструирование и расчет элементов железобетонных конструкций
Схема расположения элементов сборного М1:200
Схема армирования П-1
Спецификация арматурных и закладных элементов плиты П-1
Ведомость расхода стали на П-1
Закладные детали ЗД-1
Схема расположения элементов сборного перекрытия М1:200
слоя рубероида = 12ММ
плита пустотная 220 мм
пароизоляция в один слой
Схема армирования плиты П-1 М 1:20
Стык колонны и ригеля М1:20
Центрирующая прокладка
Ведомость расхода стали на ПР-1
Напрягаемая арматура класса
ненапрягаемая арматура класса
Спецификация арматурных и закладных элементов плиты ПР-1
Плита перекрытия П-1
Напрягаемая арматура
Ненапрягаемая арматура

ЖБК.docx

Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВО «Кубанский государственный технологический университет»
Кафедра строительных конструкций и гидротехнических сооружений
Направление 08.03.01 Строительство
Профиль Промышленное и гражданское строительство
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции»
на тему «Конструирование и расчет элементов железобетонных конструкций многоэтажного здания»
(подпись дата расшифровка подписи)
Пояснительная записка курсового проекта: 39 с. 11 рис. 4 табл. 8 источников.
Иллюстрированная часть курсового проекта – 2 листа формата А1.
ПУСТОТНАЯ ПРЕДНАПРЯЖЕННАЯ ПЛИТА НЕРАЗРЕЗНОЙ РИГЕЛЬ ЦЕНТРАЛЬНО-СЖАТЫЕ КОЛОННЫ ФУНДАМЕНТ.
Объектом строительства является 3-этажное промышленное здание в г. Тверь.
Цель проекта – расчет сборных и монолитных железобетонных конструкций данного здания.
В процессе работы над проектом произведены расчет пустотной преднапряженной плиты по первой и второй группам предельных состояний неразрезного трехпролетного ригеля и его стыка с колонной запроектированы и рассчитаны центрально-сжатая колонна трехступенчатый фундамент под колонну.
В результате сконструированы пустотная плита перекрытия ригели крайнего и среднего пролетов колонна первого этажа фундамент.
Нормативные ссылки . 5
Компоновка сборного железобетонного перекрытия . .6
Проектирование многопустотной плиты по группе предельных состояний .. 7
1 Расчетный пролет и нагрузки . .. . . 7
2 Сбор нагрузок на перекрытие .. . . 8
3 Усилия от расчётных и нормативных нагрузок .. .9
4 Характеристики прочности бетона и арматуры . ..10
5 Расчёт прочности сечений нормальных к продольной оси . .10
6 Определение усилий предварительного обжатия . .11
7 Расчёт прочности при действии поперечной силы . . 14
Расчёт преднапряжённой плиты по предельным состояниям II группы 15
1 Расчёт по образованию трещин нормальных к продольной оси .15
2 Расчёт прогиба плиты .. . 17
3 Расчет плиты на усилия возникающие при изготовление транспортировки и монтаже .. 19
Расчет трехпролетного неразрезного ригеля . ..20
1 Статический расчет ригеля . ..22
2 Расчет прочности ригеля по сечениям нормальным к продольной оси 25
3 Расчет прочности ригеля по сечениям наклонным к продольной оси 28
Проектирование сборной колонны . .. 29
1 Сбор нагрузок на колонны . .. 29
2 Характеристики прочности бетона и арматуры . . 32
3 Расчет прочности колонны первого этажа . ..32
4 Расчёт и конструирование короткой консоли . 32
5 Конструирование арматуры колонны. Стык колонн . 34
Расчет трехступенчатого центрально-нагруженного фундамента .. . 35
Список использованных источников .. .40
Строительство является одной из наиболее важных отраслей современной экономики. Её состояние во многом определяет уровень развития общества и его производственных сил. Бетон и железобетон считаются ведущими строй материалами в гидротехническом промышленном жилищном теплоэнергетическом транспортном дорожном и сельскохозяйственном строительстве.
Благодаря большому разнообразию видов изделий возможно придать любому зданию эстетичный вид. Железобетонные изделия экологически чисты они не создают для жизни людей неблагоприятных условий к тому же строительство зданий из железобетона безопасно и для окружающей среды сборный железобетон не пыльный его монтаж не создает много шума а все отходы утилизируются. Применение сборного железобетона позволило значительно сократить сроки строительства и капитальные затраты.
Значительный прогресс за последние годы был достигнут и в области расчета железобетонных конструкций. Современные методы расчетов конструкций на различные виды напряженно-деформированного состояния приведены в СП 52-101-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры» и СП 52-102-2004 «Предварительно напряженные железобетонные конструкции».
В данном курсовом проекте рассмотрены вопросы проектирования и конструирования железобетонных предварительно напрягаемых и ненапрягаемых элементов сборных конструкций многоэтажного здания: плиты перекрытия ригеля колонны фундамента.
Район строительства - г. Ижевск ( снеговой район)
Размеры здания в осях 153 х 51 м
Шаг колонн 51 х 51 м
Нормативная полезная нагрузка на перекрытие – 25 КПа
Количество этажей - 7
Нормативное сопротивление грунта на уровне подошвы фундамента R0=035 МПа
Класс арматуры A400 и А540 и бетона В15 для железобетонных элементов с ненапрягаемой арматурой.
Класс арматуры А1000 и бетона В40 для железобетонных элементов с напрягаемой арматурой.
В настоящем курсовом проекте использованы ссылки на следующие нормативные документы:
ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам.
ГОСТ 2.301-68 ЕСКД. Форматы.
ГОСТ 2.302-68 ЕСКД. Масштабы.
ГОСТ 2.303-68 ЕСКД. Линии.
ГОСТ 2.304-81 ЕСКД. Шрифты чертежные.
ГОСТ 21.101-97 СПДС. Основные требования к проектной и рабочей документации.
ГОСТ 7.9-95 Система стандартов по информации библиотечному и издательскому делу. Реферат и аннотация. Общие требования.
ГОСТ 8.417-2000 Единицы величин.
Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-101-2003)
Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелого бетона (к СП 52-102-2004)
СП 63.13330.2018. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения
СП 20.13330.2016. Нагрузки и воздействия.
СП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры
СП 52-102-2004. Предварительно напряженные железобетонные конструкции.
Компоновка сборного железобетонного перекрытия
Здание в г. Ижевск имеет размеры в осях: длина 51 м ширина 153 м. Размеры конструктивной ячейки: 51 х 51 м.
При компоновке сборного железобетонного балочного перекрытия решаются следующие задачи:
а) Выбор расположения ригелей в плане и форма их поперечного сечения.
В курсовом проекте выбрана схема поперечного расположения ригелей относительно длины здания. Так как здание вытянуто в плане и имеет большие проёмы в продольных несущих стенах необходимо повышать жёсткость здания в поперечном направлении что достигается данным расположением ригелей. К тому же эта схема приводит к облегчению оконных перемычек что необходимо в зданиях с большими проёмами.
Форма поперечного сечения выбрана прямоугольная.
б) Выбор типа плиты перекрытия.
По заданию нормативная полезная нагрузка на перекрытие составляет 6 кПа следовательно экономически целесообразно применять пустотные железобетонные плиты.
в) Определение числа типоразмеров плит перекрытий.
Плиты укладываются в продольном направлении. Принимаем привязку вертикальных и горизонтальных осей 120 мм. Плиты перекрытия имеют следующие размеры:
Рядовые - ширина 1200 мм длина 5100 мм.
Связевые - ширина 1500 мм длина 5100 мм.
Пристенные – ширина 800 мм длина 5100 мм.
Принимаем толщину стен в два кирпича то есть 510 мм.
Рисунок 2.1 – Компоновка сборного пустотного перекрытия
Расчет многопустотной плиты по I группе предельных состояний
1 Расчетный пролет и нагрузки
Высота сечения предварительно напряжённой пустотной плиты принимается в зависимости от длины пролёта плиты перекрытия: h= 20
Предварительно задаёмся размерами поперечного сечения ригеля.
h =01* = 01*5100 = 510 мм
b = (03 ~ 04)hf = 0.35*510 = 175 мм.
Расчётный пролёт плиты при опирании по верху прямоугольного сечения ригеля определяется по формуле:
где - 0 – расчётный пролёт плиты при опирании по верху ригелей;
- расстояние между разбивочными осями;
b – ширина сечения ригеля.
Рисунок 3.1.1 - К определению расчётного пролёта плиты
Расчётный пролёт равен:
=b2=5100-1752=5015 мм.
Высоты полок ==(h-c)*05=(220-143.1)*05=3845мм тогда диаметр пуансонов d=159мм что соответствует унифицированному значению диаметров труб для пуасонов. Для плиты шириной 15 м принимаем кол-во пустот равное 7. Шаг пустот принимаем S=194 cм тогда ширина крайних ребер равна 835 см высота полок равна (22-16)2=3 см.
Размеры сечения плиты см. рис. 1.1
Сбор нагрузок на 1 м2 перекрытия приведет в таблице 1.1.
Рисунок 3.1.2 – Пустотная плита
2 Сбор нагрузок на перекрытие
Таблица 3.2.1 – Сбор нагурзок
Нормативная нагрузка
Коэф. надёжности по нагрузке
t=10 мм; ρ =2200 кгм3
Собственный вес плиты
Полезная нагрузка (по заданию) в т. ч.
Перегородки t=120 мм
постоянная и длительная
3 Усилия от расчётных и нормативных нагрузок
Рисунок 3.3.1 – Расчетная схема плиты
От полной расчетной нагрузки:
От нормативной нагрузки:
От нормативной постоянной и длительной нагрузки:
4 Характеристики прочности бетона и арматуры
Плита изготавливается из тяжелого бетона класса В40 имеет предварительно напрягаемую рабочую арматуру класса А-1000 с электротермическим натяжением на упоры форм. Изделие подвергается тепловой обработке при атмосферном давлении.
Коэффициент условий работы бетона b2=09. Передаточная прочность бетона Rbp назначение так чтобы при обжатии отношение напряжений bpRbp075.
Арматура класса А1000 имеет следующие характеристики:
Предварительное напряжение sp следует назначать таким чтобы выполнялись условия .
Принимаем sp =600 МПа.
При благоприятном влиянии предварительного напряжения
sp=1-01=09. При проверке по образованию трещин в верней зоне плиты .
Значение предварительного напряжения с учетом точности натяжения арматуры составит МПа.
5 Расчет по прочности нормального сечения прии действии изгибающего момента
Расчетный изгибающий момент от полной нагрузки Мtot = кНм. Расчетное сечение тавровое поэтому необходима проверка положения нейтральной линии. Если условие выполняется то нейтральная линия проходит в полке
52522·103·1490·003845·(02-05·003845)
Условие выполняется поэтому расчет производим как для прямоугольного сечения с шириной b=1500 мм.
n=1-05 · =1 – 05 · 00284 = 09858
Принимаем 410 А1000
6 Расчет по прочности при действии поперечной силы
Поперечная сила от полной нагрузки =
Расчет предварительно напряженных элементов по сжатой бетонной полосе между наклонными сечениями производят из условия:
– коэффициент принимаемый равным 03;
– ширина ребра равная 4483 см.
93 ≤ 03 * 22* * 04483 * 019
т.е. прочность бетонной полосы обеспечена.
Расчет предварительно напряженных изгибаемых элементов по наклон-ному сечению производят из условия:
Q – поперечная сила в наклонном сечении;
– поперечная сила воспринимаемая бетоном в наклонном сечении;
- поперечная сила воспринимаемая поперечной арматурой в наклонном сечении;
–коэффициент принимаемый равным 15 ;
= 25 ** * b * = 25 * 09 * 009 * 4483 * 19 = 17248 кН.
= 05 ** * b * = 05 * 09 * 009 * 4483 * 19 = 3449 кН.
Т.е. поперечная сила действующая в сечении меньше следовательно поперечную арматуру можно не устанавливать.
6 Проверка прочности плиты на действие опорных моментов
При опирании плиты на стены из кирпича или мелких блоков на опоре создается частичное защемление плиты от веса вышележащей стены.
Опорный момент принимается равным 15% от пролетного расчетного момента:
= 015=015 37525 = 5628 кН;
Находим требуемую площадь арматуры в верхней зоне:
= h – u = 220 – 2*3845 – 20 = 0123м
00200=75 принимаем 8 стержней;
7 Расчёт плиты по предельным состояниям II группы
7.1 Геометрические характеристики приведенного сечения
Круглое очертание пустот заменим эквивалентным квадратным со стороной:
с = 09d = 09 × 159 = 143 см
Размеры расчетного двутаврового сечения. Толщина полок:
= = (22 – 143) × 05 = 385 см
Ширина ребра: b = - nc = 146 – 7 × 143 = 4483 см
Ширина полок: = 149 – 3 = 146 см = 149 см.
Определяем геометрические характеристики приведенного сечения:
Площадь приведенного сечения:
= + α = + + bc + α ;
= (146+149) 385 + 4483 143 = 1776819 – площадь сечения бетона ;
= 1776819 + 556 2084 = 178842 ;
Статический момент приведенного сечения относительно нижней грани:
= (h-05) + 05+ bc05h+αa = 385146 (22-05385) + 38514905385 + 44831430522 + 55620843 = 1947495 ;
Удаление центра тяжести сечения от его нижней грани:
Момент инерции приведенного сечения относительно его центра тяжести:
= + + + 4483 143 - ) + + + 556= 69431 + 4742114 + 1092435 + 7052 + 70858 + 4595079 + 72132 = =10649101
Момент сопротивления приведенного сечения по нижней грани и верхней грани:
Расчет предварительно напряженных изгибаемых элементов по раскрытию трещин производится в тех случаях когда соблюдается условие:
M – изгибающий момент от внешней нагрузки (нормативной);
– изгибающий момент воспринимаемый нормальным сечением элемента при образовании трещин и равный:
– момент сопротивления приведенного сечения для крайнего растянутого волокна и равен:
=125= 125 97788 = 122235 ;
r – расстояние от центра тяжести приведенного сечения до ядровой точки и определяется:
= + r = 789 + 547 = 1336 см - расстояние от точки приложения усилия предварительного об-жатия до ядровой точки наиболее удаленной от растянутой зоны;
= – a = 1089 – 3 = 789 см - то же до центра тяжести приведенного сечения;
P - усилие предварительного обжатия с учетом потерь предварительного напряжения в арматуре соответствующих рассматриваемой стадии работы эле-мента.
7.2 Потери предварительного напряжения арматуры
Первые потери предварительного напряжения включают потери от релаксации напряжений в арматуре потери от температурного перепада при термической обработке конструкций потери от деформации анкеров и деформации формы (упоров).
Вторые потери предварительного напряжения включают потери от усадки и ползучести бетона при натяжении арматуры на упоры.
Потери от релаксации напряжений арматуры определяют для арматуры классов А600-А1000 при электротермическом способе натяжения в соответствии:
= 003 = 003 600 = 18 Мпа
Потери от температурного перепада при агрегатно-поточной технологии принимаются равными 0; = 0
Потери от деформации формы при электротермическом способе натяжения арматуры не учитывают; = 0
Потери от деформации анкеров при электротермическом способе натяжения арматуры не учитывают; = 0
Потери от усадки бетона:
=000025 – деформация усадки для бетона класса В40
= 000025 2 = 50 Мпа.
Потери от ползучести бетона определяется по формуле:
где – коэффициент ползучести бетона определяемый по Приложению 15. Принимаем =28.
- напряжение в бетоне на уровне центра тяжести рассматриваемой j -ой группы стержней напрягаемой арматуры;
- усилие предварительного обжатия с учетом только первых потерь;
- эксцентриситет усилия относительно центра тяжести приведенного сечения;
y - расстояние от центра тяжести приведенного сечения до рассматриваемого волокна: y = + 3см
- – коэффициент армирования равный A где А – площадь поперечного сече-ния элемента; – площадь рассматриваемой группы стержней напрягаемой арматуры.
= (- ); = 600 Мпа = 60 кН;
= 2084(60 – 18) = 12129 кН;
= 1776819; = = 0001173;
Полное значение первых и вторых потерь:
= 18+50+19882=87882 Мпа;
При проектировании конструкции полные суммарные потери для арматуры расположенной в растянутой при эксплуатации зоне сечения элемента следует принимать не менее 100МПа(п. 2.2.3.9[4]). Принимаем =100 Мпа.
После того как определены суммарные потери предварительного напряжения арматуры можно определить .
– усилие предварительного обжатия с учетом полным потерь;
= (50 – 10) 2084 = 8336 кН;
= 021 122235 + 8336 = 36806 кНсм = 368 кНм;
Так как изгибающий момент от полной нормативной нагрузки = кНм меньше чем = 368 кНм то трещины в растянутой зоне от эксплуатационных нагрузок не образуются.
Расчет прогиба плиты
Расчет изгибаемых элементов по прогибам производят из условия:
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 1200 пролета.
Для свободно опертой балки максимальный прогиб определяют по формуле:
где S – коэффициент зависящий от расчетной схемы и вида нагрузки; при действии равномерно распределенной нагрузки S = 548; при двух равных момен-тах по концам балки от силы обжатия – S = 18.
( - полная кривизна в сечении с наибольшим изгибающим моментом от нагрузки при которой определяется прогиб.
Полную кривизну изгибаемых элементов определяют для участков без тре-щин в растянутой зоне по формуле:
где ( - кривизна от непродолжительного действия кратковременных нагрузок;
( - кривизна от продолжительного действия постоянных и длительных нагрузок;
( - кривизна от непродолжительного действия усилия предварительного обжатия вычисленного с учётом только первых потерь т.е. при действии момента M .
Кривизну элемента на участке без трещин определяют по формуле:
где М – изгибающий момент от внешней нагрузки или момент усилия предварительного обжатия относительно оси проходящей через центр тяжести приведенного сечения;
– момент инерции приведенного сечения;
- модуль деформации сжатого бетона определяемый по формуле:
где – коэффициент ползучести бетона принимаемый:
- = 018 – при непродолжительном действии нагрузки;
- по табл.6.12[2] или по Приложению15 в зависимости от класса бетона на сжатие и относительной влажности воздуха окружающей среды при продолжительном действии нагрузки;
- при непродолжительном действии нагрузки = 085 (8.146[2]).
Прогиб определяется с учетом эстетико-психологических требований т.е. от действия только постоянных и временных длительных нагрузок:
- изгибающий момент от продолжительного действия постоянных и дли-тельных нагрузок равный = 22133 кНм.
= = 947 Мпа = 947 кН;
В запас жёсткости плиты оценим её прогиб только от постоянной и длитель-ной нагрузок (без учёта выгиба от усилия предварительного обжатия):
= ( 2194 ) = 057 см;
Так как то можно выгиб в стадии изготовления не учитывать.
Проектирование неразрезного ригеля
1 Данные для проектирования
Расчетный пролет ригеля между осями колонн 51 м а в крайних пролетах l = 51 – 012 + 022 = 508 м где 012 м – привязка оси стены от внутренней грани а 02 м – глубина заделки ригеля в стену. Сечение ригеля принимается прямоугольное.
Подсчет нагрузок на 1 м 2 перекрытия приведен в табл. 2 (в курсовом проекте принимается из расчета плиты перекрытия).
Материалы ригеля и их расчетные характеристики:
Бетон тяжелый класса В15: = 85 Мпа =075 Мпа; коэффициент условий работы бетона =1 (предполагается эксплуатация ригеля в закрытом помещении с нормальным режимом);
- продольная рабочая из стали класса А400: =355 Мпа = 2 Мпа;
- поперечная из стали класса В500: =415 Мпа; =300 Мпа;
Т а б л и ц а 5 - Нормативные и расчетные нагрузки на 1м2 перекрытия
Полезная нагрузка (по заданию)
2 Статический расчет ригеля
Предварительно определяем размеры сечения ригеля: высота
h = (110) ширина b = h·(03÷04)= 51·035= 18 см.
Нагрузка от массы ригеля g = 051×018×25000 = 2295 Нм.
Нагрузку на ригель собираем с грузовой полосы шириной равной номинальной длине плиты перекрытия.
Вычисляем расчетную нагрузку на 1 м длины ригеля.
Постоянная от перекрытия с учетом коэффициента надежности по назначению здания γn = 1:
от массы ригеля с учетом коэффициентов надежности γf = 11 и γn = 1
Итого: g = 22241 + 2524 = 24765 кНм
Временная нагрузка с учетом коэффициента надежности по назначению здания γn = 1
Полная расчетная нагрузка
Расчетные значения изгибающих моментов и поперечных сил находим с помощью табл. 1 в предположении упругой работы неразрезной трехпролетной балки. Схемы загружения и значения M и Q в пролетах и на опорах приведены в табл. 3.
По данным табл. 3 строят эпюры изгибающих моментов и поперечных сил для различных комбинаций нагрузок. При этом значения М и Q от постоянной нагрузки – схема 1 – входят в каждую комбинацию (рис. 3а).
Далее производят перераспределение усилий (изгибающих моментов). В общем случае величина снижения опорных и пролетных моментов не ограничивается но при этом необходима проверка ширины раскрытия трещин в сечениях где уменьшаются усилия полученные из расчета по упругой схеме.
В данном примере принят следующий порядок перераспределение усилий. Для обеих промежуточных опор устанавливаем одинаковое значение опорного момента равное сниженному на 30 % максимальному значению момента на опоре ”В”.
Исходя из принятого опорного момента отдельно для каждой комбинации осуществляем перераспределение моментов между опорными и пролетными сечениями добавлением треугольных эпюр моментов. Максимальную ординату каждой треугольной эпюры определяем как разность между принятым опорным моментом и опорными моментами по рассматриваемой комбинации схем загружения. На рис. 3б показаны две треугольные эпюры использованные при выравнивании и перераспределении моментов по схеме 1+4.
Возможен упрощенный способ расчета по которому в качестве выравненной эпюры моментов принимают эпюру полученную для максимальных пролетных моментов (при расположении временной нагрузки через один пролет).
Расчетным на опоре будет сечение ригеля по грани колонны. В этом сечении изгибающий момент устанавливаем по величине выравненного опорного момента и соответствующей поперечной силы. Расчетным на опоре будет сечение ригеля по грани колонны со стороны пролета загруженного только постоянной нагрузкой при схемах загружения 1+2.
Опорный момент ригеля по грани колонны на опоре ”В” со стороны второго пролета при высоте сечения колонны h = 30 см;
Для расчета прочности по сечениям наклонным к продольной оси принимают значения поперечных сил ригеля большие из двух расчетов: упругого расчета и с учетом перераспределения моментов. На крайней опоре QА = 8531 кН на опоре ”В” слева по схеме 1+4 Qв1 = -12345 кН на опоре ”В”справа по схеме 1+4 Qв2=10865 кН.
3 Расчет прочности ригеля по сечениям
нормальным к продольной оси
Высоту сечения уточняем по опорному моменту при = 035 поскольку на опоре момент определен с учетом образования пластического шарнира. Принятое же сечение ригеля следует затем проверить по пролетному моменту(если он больше опорного) так чтобы относительная высота сжатой зоны была R и исключалось переармированное неэкономичное сечение. По табл. 3 .1 при = 035 находим значение Ао = 0289 а по формуле (2.42) определяем граничную высоту сжатой зоны:
здесь; = 085 – 0008Rb = 085 – 00080985 = 078;
Рис. 3. К статическому расчету трехпролетного ригеля;
а – эпюра моментов при различных комбинациях схем загружения; б - выравнивающая эпюра моментов для комбинации схем 1 + 4; в – выровненная эпюра моментов.
Используя выражение (5) определяем рабочую высоту сечения
Полная высота сечения
h=h0+a=3928+6=4528 см
Принимаем h=50 см h0=44 см. Для опорных и пролетных сечений принято расстояние от растянутой грани до центра тяжести растянутой арматуры а= = 6см при расположении ее в два ряда и а = 3см – при расположении арматуры в один ряд (рис. 4)
Рис. 4. К расчету прочности ригеля – сечение
в пролете (а) на опоре (б)
Сечение в первом пролете. М = 11104 кНм; h0 = 44 см. Расчет сечения арматуры выполняем используя вспомогательные таблицы (табл. 3.1) вычисляем:
= 1 - = 05; = ==053; =1-0505=075
Проверяем принятую высоту сечения ригеля по пролетному наибольшему моменту. Поскольку = 05R = 053сечение не будет переармированным.
Определяем площадь сечения продольной арматуры:
По сортаменту (прил. У 1) принимаем для армирования
20А400 + 216А400 с общей площадью As = 1028 см2
Сечение в среднем пролете М = 77865 кНм.
= 1 -=0312; = ==053; =1-050312=0844;
По табл. 3.1 находим =0844; сечение арматуры
Принимаем 218А400 + 210А400 с общей площадью As = 666 см2.
Количество верхней арматуры определяем по величине опорных изгибающих моментов.
Сечение на опоре «В» М = 7769 кНм:
= 1 -=031; = ==053; =1-05031=084;
По табл. 3.1 находим =084; сечение арматуры на опоре
Для армирования опорных сечений принимаем:
- со стороны первого пролета 414 А400 с общей площадью AS =616 см 2;
- со стороны второго пролета 414 А400 с общей площадью AS =616 см2 .
4 Расчет прочности ригеля по сечениям
наклонным к продольной оси
На крайней опоре поперечная сила Q = 8531 кН. Вычисляем проекцию расчетного наклонного сечения на продольную ось:
В = φb2 Rbtbh02 = 1507518442 = 392105 Нсм;
В расчетном наклонном сечении Qb = Qsw = Q2отсюда
Принимаем С = 88 см тогда
следовательно необходима поперечная арматура. Вычисляем:
Диаметр поперечных стержней устанавливаем из условий сварки с продольной арматурой диаметром 20 мм и принимаем равным dsw = 6 мм с площадью Asw = 0283 см2. Число каркасов 2 при этом Asw = 20283 =
Определяем шаг поперечных стержней
По конструктивным условиям (см. §3.1):
На всех приопорных участках длинной ~ 025 l принят шаг S = 20 см в средней части пролета S = 3h4 = 3504 = 375 см принят шаг S = 35 см
Проверяем прочность по сжатой полосе между наклонными трещинами по формулам :
Условие Q = 2153800 H ≤ 03 φw1φb1Rbbh0= 0311091852252(100)=
= 3526285 Н удовлетворяется. Очевидно что это условие будет удовлетворяться и для наклонных сечений у опоры «В» поэтому расчеты в дальнейшем не повторяем.
На первой промежуточной опоре слева поперечная сила Q = 12345 кН. Из предыдущего расчета принимаем В = 392105Нсм тогда в расчетном приопорном сечении при Qb = Qsw =
Вычисляем: Qsw = 1234502 = 61725 H; qsw = 6172564 = 964Hсм. Определяем шаг поперечных стержней
Принимаем на приопорном участке длиной ~ 025l слева от опоры S =
На первой промежуточной опоре справа Q = 10865 кН.
Вычисляем: Qsw = 1086502 = 54325 H; qsw = 5432572 = 754 Hсм. Определяем шаг поперечных стержней
Принимаем на приопорном участке справа S = 20см. В средней части второго пролета принимаем S = 35 см.
Проектирование сборной колонны
1 Сбор нагрузок на колонны
Сетка колонн 51х51 м высота этажей 39 м количество этажей 7. Нормативная нагрузка 25 кПа район строительства - г. Ижевск – снеговой район.
Бетон класса В15 Rb=85 МПа арматура А400 Rs=355МПа.
Наименование нагрузки
Коэфф.надёжности по нагрузке γf
-от рулонного ковра в три слоя;
-от цементного выравнивающего слоя
- от утеплителя - пенобетонных плит
- от пароизоляции в один слой;
- от пустотных плит;
в том числе длительная
Собственный вес плиты
Временная на перекрытие
Т а б л и ц а 6.1 – Сбор нагрузок на колонну
Нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия определено по формуле 10.1 [8]:
где сe– коэффициент учитывающий снос снега с покрытий зданий под действием ветра или иных факторов принимаемый в соответствии с пп. 10.5-10.9 [8];
сt – термический коэффициент принимаемый в соответствии с п. 10.10 [8];
– коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие принимаемый в соответствии с п. 10.4 [8];
Sg – вес снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли принимаемый в соответствии с п. 10.2 [8].
Согласно п. 10.9 [8] не учитывается в зданиях защищенных от прямого воздействия ветра более высокими зданиями.
Грузовая площадь средней колонны при сетке колонн 51х51 м равна:
Сечение колонн предварительно принимаем . Расчетная длина колонн во втором-седьмом этажах равна высоте этажа то есть 39м а для первого этажа с учетом некоторого защемления колонны в фундаменте:
м где высота первого этажа; расстояние от пола междуэтажного перекрытия до оси ригеля; расстояние от пола первого этажа до верха фундамента.
Собственный расчетный вес колонн на один этаж:
·03·39·25000·11=9652 кН
-длительная (713+14)2601=22186 кН
-кратковременная 14·2601=364 кН
-длительная 7886·2601=20511 кН
-кратковременная 195·2601=5072 кН
Расчетные продольные нагрузки в сечениях колонн расположенных на уровне перекрытий и обреза фундамента:
9056+23928=132984 кН
05322 +290=1595322 кН
20084+34072 =1860804 кН
2 Характеристики прочности бетона и арматуры
Бетон тяжелый класса В15:
- расчетное сопротивление на осевое сжатие =8.5Мпа;
- коэффициент условий работы бетона ;
- продольная класса А400 расчетное сопротивление на осевое растяжение
- поперечная класса В500 .
3 Расчёт прочности колонны первого этажа
= 1860804 кН; 1520084 кН; l0= м.
Т. к. размеры поперечного сечения элемента заданы и необходимо найти площадь арматуры то используют формулу (3) из которой искомая площадь сечения арматуры будет:
Определяем коэффициенты и : тогда:
Принимаю продольное рабочее армирование сечение колонны 428 A400 и 420 (As=3719 см2).
=002885 02% 28 % 3% Условия выполняются
4 Расчет и конструирование короткой консоли
Опорное давление ригеля QB1=12345 кН.
Длина опорной площадки:
Вылет консоли с учётом зазора 5 см составляет 01+005=015 м
Расстояние от грани колонны до силы Q:
Высота консоли в сечении у грани колонны принимают равной 075·05=0375 м
У свободного края при угле наклона сжатой грани =45 высота консоли 0375-015=0225 м
При этом 05·0375=01875м
Рабочая высота сечения консоли 0375-003=0345м
Поскольку выполняется условие то консоль считается короткой.
Для короткой консоли выполняются 2 условия:
)QB1=12345кН условие выполняется.
) QB1=12345 кН 25·075·106·03·0345=19406 кН условие выполняется.
Изгибающий момент консоли у грани колонны 12345·103·01=12345 кНм
Площадь сечения продольной арматуры консоли:
Принимаем 210 А400 с As=157 см2.
при h > 25 С – в виде отогнутых стержней и горизонтальных хомутов по всей высоте консоли
Консоль армируем горизонтальными хомутами 8 В500 с
с шагом S=01 м (при этом и ) и отгибами 210 А400 с As=157 см2
Проверяем прочность сечения консоли по условию:
·1139·85·106·03·01·0841=195411 кН
Правая часть условия принимается не более
·075·106·03·0345=2716875 кН > QB1=12345 кН прочность обеспечена.
Армирование колонны и консоли см. прилагаемые чертежи.
Расчет трехступенчатого центрально-нагруженного фундамента.
Продольные усилия колонны: N=кН
Условное расчетное сопротивление грунта: R0= 035 МПа
Бетон тяжелый класса В15: =85МПа=075МПа =24000 Мпа.
коэффициент условий работы бетона 1.
Арматура рабочая из стали класса А400: ; ;;
Вес единицы объема бетона фундамента и грунта на его обрезах .
Верхний обрез фундамента на отм. -0.150.
Фундамент квадратный в плане.
Высоту фундамента предварительно принимаем равной 21 м глубину заложения 225 м
Площадь подошвы фундамента определяем по формуле:
где - нормативная продольная сила для расчетов размеров подошвы. Подсчитываем с учетом усредненного значения :
Принимаем a = 27 м - кратно 03 м.
Глубина заделки колонны в стакан фундамента: должна быть не менее:
) из условия заделки рабочей продольной сжатой арматуры колонны в сжатом бетоне:
где d- диаметр продольной арматуры колонны.
Принимаем толщину дна стакана hg=07 м
Полная высота фундамента:
) 0776+07+005=1526 м
Кроме того рабочая высота фундамента h0 из условия продавливания по поверхности пирамиды (грани которой наклонены на 450 к горизонту) должна быть не менее:
P=Na= давление на грунт от расчетной нагрузки.
Принимаем высоту фундамента 15 м тогда15-004=146 м.
Принимаем h1=045 м; h2=045 м; h3=06 м тогда =27 м; a2=18 м; a3=09 м.
Проверяем отвечает ли 045-004=041 м условию прочности по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении начинающемся на линии пересечения пирамиды продавливания с подошвой фундамента.
Для единицы ширины этого сечения: вычисляя:
721 - условие удовлетворяется.
Проверку фундамента по прочности на продавливание колонной дна стакана производим из условия:
·85·106·284·041=98974 кН
F – расчетная продавливающая сила определяющаяся по формуле:
Um – среднее арифметическое периметров верхнего и нижнего основания пирамиды продавливания колонной от дна стакана
- условие удовлетворяется.
Проверку прочности фундамента на раскалывание не проводим.
Армирование фундамента по подошве определяем расчетом на изгиб по сечениям нормальным к продольной оси по граням ступеней и грани колонны как для консольных балок.
Расчет на изгибающие моменты в сечениях проходящих по грани 1-2 (III-III) 2-3 (II-II) 3 (I-I) вычисляем по формулам:
Площадь сечения арматуры:
Из трех значений выбираем большее и по сортаменту производим подбор арматуры в виде сетки. Принимаем нестандартную сварную сетку с одинаковой в обоих направлениях рабочей арматурой из 19 стержней 12А400 c с шагом s=015 м.
Рисунок 7.1 - Конструкция отдельного фундамента
Была рассчитана пустотная плита номинальными размерами: ширина 1500 мм длина 5100 мм высота 220мм. Бетон для плиты принят класса В40.
Был сконструирован и рассчитан неразрезной ригель центрально-сжатая колонна трехступенчатый фундамент. Бетон для перечисленных элементов принят В15.
Размеры армирование элементов показано на прилагаемой иллюстрированной части.
Список использованных источников
Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелого бетона (к СП 52-102-2004).
Байков В. Н. Сигалов Э. Е. Железобетонные конструкции: Общий курс. – М.: Стройиздат 1985. – 728 с. ил.
РИГЕЛИ ПЕРЕКРЫТИЙ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ. Метод. указания к курсовому проекту по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции» для студентов всех форм обучения специальностей: 270102 – Промышленное и гражданское строительство 270104 - Гидротехническое строительство 270105 - Городское строительство и хозяйство 270115 - Экспертиза и управление недвижимостьюСост.: М.А. Тамов; Кубан. гос. технол. ун-т. Каф. строительных конструкций и гидротехнических сооружений. – Краснодар: Изд-во КубГТУ 2010 - 24 с.
Железобетонные и каменные конструкции: методические указа-ния по выполнению курсового проекта для студентов всех форм обуче-ния направления 08.03.01 СтроительствоСост.: М.А. Тамов Е.В. Греш-кина; Кубан. гос. технол. ун-т. Каф. строительных конструкций. Крас-нодар: Изд. КубГТУ 2018. 27 с.
КОЛОННЫ И ФУНДАМЕНТЫ МНОГОЭТАЖНЫХ КАРКАСНЫХ ЗДАНИЙ. Метод. указания к курсовому проекту по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции» для студентов всех форм обучения специальностей: 270102 – Промышленное и гражданское строительство270104 - Гидротехническое строительство270105 - Городское строительство и хозяйство270115 - Экспертиза и управление недвижимостьюСост.: М.А. Тамов; Кубан. гос. технол. ун-т. Каф. строительных конструкций и гидротехнических сооружений. – Краснодар: Изд-во КубГТУ 2002.- 24 с.
СНиП 52-01-2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. – М.: 2004.
СП 20.13330.2011. Нагрузки и воздействия. – М.: 2011.