ЖБК Железобетонные и каменные конструкции многоэтажного здания

Жилин ПЗ.docx

Бетон как показывают испытания хорошо сопротивляется сжатию и значительно хуже растяжению. Железобетонные конструкции являются базой современной строительной индустрии. Их применяют: в промышленном гражданском и сельскохозяйственном строительстве - для зданий различного назначения. Такое широкое распространение в строительстве железобетон получил вследствие многих его положительных свойств: долговечности огнестойкости стойкости против атмосферных воздействий высокой сопротивляемости статическим и динамическим нагрузкам малых эксплуатационных расходов на содержание зданий и сооружений и др.
Сталь имеет не только высокое сопротивление сжатию но и растяжению и включение ее в виде арматуры сжатого элемента заметно повышается несущая способность.
Относительно высокая масса железобетонных элементов в определенных условиях накопительная но во многих случаях нежелательная для уменьшения массы применяются менее материалоемкие и пустотные конструкции а также конструкции из бетона на легких и пористых заполнителях.
По сравнению с другими строительными материалами железобетон более долговечен. При правильной эксплуатации железобетонные конструкции могут служить неопределенно долгое время без снижения несущей способности поскольку прочность бетона с течением времени в отличие от прочности других материалов возрастает а сталь в бетоне защищена от коррозии.
Место строительства – Липецк
Сетка колонн и количество пролетов:
Высота этажей – 3.6 м.
Количество этажей – 5.
Вес конструкции пола – 1.0 кНм2.
Нормативная величина равномерно распределенной временной нагрузки на междуэтажное перекрытие – 6.5 кНм2.
Класс тяжелого бетона по прочности на осевое сжатие для сборных конструкций – B25.
перекрытие (сборный вариант):
при поперечной арматуре – A240.
колонна – A400 при поперечной арматуре –
Расчетное давление на грунт – 0.29 МПа.
Марка кирпича стен – ; раствора –
Поперечное сечение ригеля и плиты в сборном перекрытии:
Расчетная нагрузка от покрытия и чердачного перекрытия q = 6.5 кНм2.
Компоновка междуэтажного перекрытия.
Компоновка междуэтажного перекрытия с назначением размеров плит ригеля колонны и составление монтажного плана.
Сборное перекрытие состоит из пустотных бетонных плит и неразрезных ригелей (прогонов) которые опираются на железобетонные консоли колонны.
Номинальная ширина плит принимается кратной 100 мм в пределах от 1100 до 2200мм при этом в случае примыкания плит к колоннам и стенам ширина может быть от 800 до 1200 мм.
Швы между плитами принимают равными 10 мм ширины.
Рисунок 1. Схема расположения конструктивных элементов на отметке +3.600
Размеры плит перекрытий принимаются в соответствии с их назначением:
Для рядовых плит П1: длина l = 6000 мм ширина b = 1500 мм высота h = 220 мм.
Для плит распорок П2: длина l = 6000 мм ширина b = 1500 мм высота h = 220 мм.
Для пристенных плит П3: длина l = 6000 мм ширина b = 750 мм высота h = 220 мм.
Расчеты конструирования ригеля
Высота ригеля назначается в зависимости от величины времени нагрузки и его пролета то есть шага колонн в поперечном направлении. При этом значение размера высоты ригеля должно быть кратным 50 мм. Для временной нагрузки от 5 до 15 кНм высота ригеля определяется по формуле:
где высота ригеля мм; номинальная длина ригеля равная величине пролета.
Ширина ригеля принимается в соответствии с формулой:
Ширина каждой из консольных частей ригеля принимается по 120 мм.
Колонны принимаются квадратного сечения размером 400x400мм.
Рисунок 2. а) поперечное сечение ригеля; б) поперечное сечение колонны; в) вид колонны сбоку.
1Определение расчетного пролета ригеля
Номинальная длина ригелей принимается 6000 мм конструктивная длина ригелей принимается по формуле:
Рисунок 3. Схема опирания ригеля.
2Статистический расчет ригеля
Сбор нагрузок на перекрытия
Нормативная нагрузка кН
Коэффициент надежности по нагрузке
Коэффициент надежности по назначению здания
Расчетная нагрузка кН
I.Постоянная нагрузка
Итого постоянная нагрузка
II.Временная нагрузка
Итого временная нагрузка
Итого полная нагрузка
Расчет ригеля ведется на основе данных таблицы 2.1 для перекрытий с плитами пустотного настила нагрузка на ригель считается распределенной. При определении равномерно распределенной погонной нагрузки ширина грузовой площади с которой она собирается равна расстоянию между осями смежных ригелей т.е. 6000 мм. Вес одного погонного метра ригеля определяется по ранее назначенным параметрам сечения.
Полная расчётная погонная нагрузка считается по формуле:
Погонная расчетная нагрузка:
где удельный вес бетона; коэффициент надежности по нагрузке; ширина грузовой площади.
Подбор рабочей продольной арматуры:
рабочая высота ригеля
Определение расчетного момента и продольной силы:
Рисунок 4. Поперечное сечения ригеля.
II.3. Подбор продольной арматуры
Исходные данные для расчета:
Класс тяжелого бетона – В25; расчетное сопротивления бетона сжатию расчетное сопротивления бетона растяжению начальный модуль упругости .
Класс продольной арматуры А–III (А 400); расчетное сопротивления арматуры растяжению модуль упругости .
Класс поперечной арматуры А–I (А 240); расчетное сопротивления арматуры растяжению модуль упругости .
Для определения сжатой зоны высоты бетона х вычисляется коэффициент .
коэффициент условий работы для бетона.
Относительная высота сжатой зоны бетона ():
При этом полученное значение должно быть меньше граничной величины определяемое по формуле:
Так как условие выполняется () вычисляем высоты сжатой зоны:
Далее находим расчетную площадь сечения продольной рабочей арматуры:
суммарная площадь арматуры.
Принимаем количество стержней: .
По сортаменту горячекатаной стержневой арматуры периодического профиля обыкновенной и высокопрочной арматурной проволоки находим диаметр стержня.
II.4Подбор поперечной арматуры
Поперечная арматура устанавливается при помощи сварных каркасов при этом диаметр поперечной арматуры должен быть не менее от диаметра продольной арматуры т.е.
Шаг поперечных стержней (хомутов) на приопорных участках длиной должен удовлетворять условию:
Шаг поперечных стержней в средней части пролёта длиной должен удовлетворять условию:
Рисунок 5. Схема расположений поперечной арматуры.
Так как ординаты опирающей эпюры моментов уменьшаются по мере удаления от расчетных сечений где определяется продольное армирование то в целях экономии арматуры выполняют обрыв части стержней в соответствии с изменениями огибающей эпюры.
При этом число доводимых до опор стержней должно быть не менее двух обрываемые стержни заводятся за место теоретического обрыва на длину анкеровки w.
Найдём фактическое значение высоты сжатой зоны бетона:
Фактическое значение максимально изгибающего момента определяется по формуле:
Момент соответствующий двум стержням доводим до опоры:
Момент от внешней нагрузки:
Приравняв и друг к другу получаем квадратное уравнение относительно неизвестного х:
Определив х вычисляем значение Q:
И величину анкировки обрываемых стержней:
Рисунок 6. Каркас для ригеля с оборванной продольной арматурой и эпюра материалов.
II.5Расчет прочности ригеля по сечениям наклонным к продольной оси
кН условие удовлетворяется.
На действие сжимающих напряжений:
Для тяжелого бетона: .
Условие удовлетворяется.
Расчет и конструирование плиты перекрытия
1Определение расчетного пролёта плиты перекрытия
Расчетный пролёт плиты перекрытия определяется из схемы опирания (рис. 7) откуда видно что .
Рисунок 7. Схема опирания плит на ригели.
Расстояние между центрами тяжести опорных площадок плиты на консоли определяется по формуле:
Полная расчётная нагрузка на плиту определяется на формуле:
Определение расчетного момента и поперечной силы ведётся по формулам:
Номинальная ширина плиты а конструктивная ширина определяется по формуле:
2Приведенное поперечное сечение плиты
Рисунок 8. Приведенное сечение плиты
Для многопустотной плиты необходимо рассчитать продольное и поперечное армирование. Для этого плита рассматривается как шарнирно опертая балка с сечение в форме тавра (рис. 8) и сечение отверстий (пустот) заменяется на квадратное.
Проверим положение центральной оси:
мм – рабочая высота сечения.
Следовательно нейтральная ось проходит в верхней полке а такое сечение рассчитываем как прямоугольное с шириной .
кНмкНм условие выполняется.
3Подбор рабочей продольной арматуры
Для определения относительной высоты сжатой зоны бетона вычислим коэффициент :
Полученное значение должно удовлетворять неравенству .
Условие выполняется т.к .
По сортаменту горячекатаной стержневой арматуры периодического профиля обыкновенной и высокопрочной арматурной проволки находим диаметр стержня.
4Подбор поперечной арматуры
Проверяют требуется ли поперечная арматура по расчету.
Следовательно по расчету поперечная арматура в этом случае не требуется устанавливаем её из конструктивных соображений.
Поперечная арматура в многопустотных плитах устанавливается при помощи двух сварных каркасов вблизи опорных участков на длине равной от пролета плиты. В средней части плиты такое армирование отсутствует.
Диаметр поперечной арматуры должен быть не менее 025 от диаметра продольной арматуры и не менее 6 мм (по условиям точечной сварки).
В данном случае из конструктивных соображением принимаем
Шаг поперечных стержней (хомутов) на противопорных участках длиной должен удовлетворять условию: ; принимаем .
Рисунок 9. Каркас длиной пролета плиты (КР2).
Расчет и конструирование колонны 1-го этажа
Колонна 1-го этажа входит в состав многоэтажной рамной конструкции с жесткой заделкой в стакане монолитного фундамента и шарниром вверху.
Принимаем за расчётную схему колонны сжатую стойку со случайными эксцентриситетами загруженную по всем этажным уровням.
Расчетная длина колонны 2-го и последующих выше всех этажей принимается равной высоте этажа т.е. для колонны 1-го этажа учитывается заглубление верха фундамента.
1Определение снеговой нагрузки
Расчетное значение снеговой нагрузки воспринимаемое колонной:
где грузовая площадь приходящаяся на колонну (); коэффициент надежности по нагрузке; нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия:
где коэффициент учитывающий снос снега с покрытий здания под действием ветра или иных факторов; термический коэффициент коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие; нормативное значение веса снегового покрова на 1 горизонтальной поверхности земли в зависимости от снегового района.
Место строительства г. Липецк – III снеговой район кПа.
Полную расчетную нагрузку определяем по формуле:
где количество этажей; объемный вес железобетона; коэффициент надежности по нагрузке; высота этажа; расчетная нагрузка от покрытия.
Условие прочности колонны:
где коэффициент продольного изгиба:
где м; коэффициент продольного изгиба (для 1-го этажа ).
Рисунок 10. Расчетная схемы колонны 1-го этажа.
Гибкость колонн вычисляем по формуле:
Далее по таблицам справочной литературы в зависимости от полученного соотношения определяются коэффициенты и .
где площадь поперечного сечения колонны.
Проверим коэффициент армирования с такой требуемой площадью продольной арматуры:
что не превышает рекомендуемый предельный коэффициент для продольного армирования равного .
Принимаем 4 стержня продольной арматуры класса А-400 и по сортаменту арматурной стали подбираем их диаметры:
Поперечное армирование выполняется стержнями класса А-400 с шагом т.е. . Диаметр поперечной арматуры должен быть не менее т.е.. Принимаем .
Для обустройства стыка колонн в верхней части устанавливается четыре ряда сеток поперечного армирования; на верхней грани колонн имеется центральная прокладка. Схема армирования колонн представлена в графической части. Для расчета армирования консольной части колонны определяем изгибающий момент действующий от поперечной нагрузки ригеля:
Далее вычисляем коэффициент :
где высота консольной части; мм
Определяем относительную высоту сжатой зоны:
Затем находим расчетную площадь арматуры консоли:
Принимаем 2 диаметра арматуры и по сортаменту арматурной стали подбираем 2; .
Расчет и конструирование фундамента
Нагрузка через основание фундамента передается на грунт расчетное сопротивление которого равно 029 Мпа. Так как фундамент нагружен осевой нагрузкой то в плане его основание принимается квадратным. Размеры фундаментов в плане и по высоте унифицированы они должны быть кратны 03 м причем для подошвы принимают размеры от 15х15 до 54х54 м а для высоты – от 09 до 42 м.
При расчете фундамента рассматривается как массив центрально загруженный сверху продольной силы колонны и снизу равномерно распределённым отпором грунта Мпа.
Расчет фундамента состоит из определения размера квадратной подошвы нахождения высоты размеров ступеней и сетчатого армирования подошвы.
Площадь подошвы фундамента находится из расчета грунтового основания по деформациям. При этом требуемая площадь подошвы определяется по формуле:
где усредненный вес бетона фундамента и грунта на его уступках; глубина заложения фундамента принимаем м; нормативная нагрузка от колонны на фундамент:
Сторона подошвы м. С учетом унификации принимаем м (кратно 300 мм) .
Глубина стакана определяется как наибольшее из двух значений:
где м – высота поперечного сечения колонны; диаметр стержней продольной арматуры колонны.
Рабочая высота плитной части фундамента может быть найдена из условий прочности на продавливание по формуле:
где ширина стакана по низу ;
где но не менее 085; где глубина заделки колонны; ширина поперечного сечения колонны.
Класс тяжелого бетона – В25; расчетное сопротивления бетона сжатию расчетное сопротивления бетона растяжению .
Размер подошвы фундамента 36х36 м.
кН – нагрузка от колонны;
мм – ширина днища стакана;
давление под подошвой фундамента;
Требуемая рабочая высота днища:
С учетом защитного слоя бетона равного 70 мм высота плитной части фундамента мм а общая высота фундамента:
мм. Принимаем мм (кратно 300 мм).
Проверим отвечает ли рабочая высота нижней ступени фундамента условию прочности по поперечной силе Q определяемой по формуле:
Условие прочности выполняется.
Рабочая высота нижней ступени определяется из условия:
Полная высота нижней ступени:
Принимаем высоты ступеней: ; ; .
Рисунок 11. Расчетная схема фундамента
Рисунок 12. Опалубочный чертеж и схема армирования фундамента
Подбор арматуры производим в 3-х вертикальный сечениях фундамента что позволяет учесть изменение параметров его расчетной схемы в качестве которой принимается консольная балка загруженная действующим
сверху вниз равномерно распределенным реактивным отпором грунта.
Армирование подошвы фундамента определяется по изгибающим моментам в расчетных сечениях 1-1 2-2 3-3. При этом:
Требуемая площадь армирования по сечениям:
Принимается наибольшая площадь армирования .
Количество стержней однонаправленных в сетке на полосе шириной 1 м принимается равным 5 исходя из предельно допустимого расстояния между рабочими стержнями равного 200 мм.
По сортаменту арматурной стали принимаем:
стержней мм А-III (А400).
Рисунок 13. Сетка армирования подошвы фундамента
СП 20.13330.2016 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85* [Текст]. М. 2018. – 81 с.
ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения [Текст]. М.: Стандартинформ 2015. – 14 с.
Байков В.Н. Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс В.Н. Байков Э.Е. Сигалов [Текст]. – М.: Стройиздат 1991. – 767 с.
СП 63.13330.2018 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003 [Текст]. М. 2012. – 156 с.
СП 16.13330.2017 Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81* [Текст]. М. 2011. – 173 с.
СП 22.13330.2016 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83* [Текст]. М. 2011. – 162 с.
СП 15.13330.2012 Каменные и армокаменные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-22-81* [Текст]. М. 2012. – 104 с.
Заикин А.И. Железобетонные конструкции одноэтажных промышленных зданий (примеры расчета) А.И. Заикин [Текст]. – М.: Издательство Ассоциации строительных вузов 2002. – 273 с.
Проектирование железобетонных конструкций: Справочное пособие под ред. А.Б. Голышева. Киев Наукова думка 1985.
Методические указания к курсовому проекту №1 . №25-2018 Поликутин А.Э. ВГТУ 2018 г.
Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-101-2003) [Текст]. М.:ЦНИИ Промзданий 2005. – 214 с.

skhema.dwg

Кафедра Проектирования строительства жилищных зданий
Железобетонные и каменные конструкции многоэтажного здания
Схема расположения конструктивных элементов
схемы армирования и опалубочные чертежи Р1 и П1.
Опалубочный чертеж П1
Схема армирования плиты П1
Расчетная схема плиты П1
Расчетная схема ригеля Р1
Схема армирования ригеля Р1
Опалубочный чертеж Р1
Спецификация арматурных изделий
Проект разработан в соответствии с СП52-101-203. 2.Бетон в ригеле и плите В25. 3.Каркасы и сетки изготавливать с помощью сварки по ГОСТ 14098-01.
Кафедра Проектирования строительства жилищных зданий
Опалубочный чертеж К1
Схема армирования К1
Опалубочный фундамента Ф1