Проектирование основных конструкций многоэтажного гражданского здания

Мой2.dwg

Соединительный монтажный
Каркас пространственный Кр3
З8А-I ГОСТ5781-82 l=600
З8А-I ГОСТ5781-82 l=360
З14А-III ГОСТ5781-82 l=500
З4Вр-I ГОСТ5781-82 l=5320
З4Вр-I ГОСТ5781-82 l=2540
З12А-V ГОСТ5781-82 l=5360
З4Bp-I ГОСТ5781-82 l=2550
З14А-II ГОСТ5781-82 l=3860
З8А-III ГОСТ5781-82 l=950
З8А-III ГОСТ5781-82 l=190
З8А-III ГОСТ5781-82 l=165
З4Вр-I ГОСТ5781-82 l=1450
З4Вр-I ГОСТ5781-82 l=205
З18А-III ГОСТ5781-82 l=5340
З18А-III ГОСТ5781-82 l=5670
З6А-I ГОСТ5781-82 l=820
З8А-III ГОСТ5781-82 l=570
З28А-III ГОСТ5781-82 l=5980
З25А-III ГОСТ5781-82 l=5980
З8А-I ГОСТ5781-82 l=370
Железобетонные конструкции
З25А-III ГОСТ5781-82 l=640
З20А-III ГОСТ5781-82 l=680
Бетон замоноличивания В20

Мой.dwg

Схема раскладки плит
Расчетная схема плиты
Расчетная схема ригеля
З10А-I ГОСТ5781-82 l=1090
Железобетонные конструкции
З6А-I ГОСТ5781-82 l=220
З5А-I ГОСТ5781-82 l=220

Мой.doc

Компоновка сборного перекрытия
Конструирование и расчет многопустотной
Проектирование предварительно напряжённого
сборного ригеля поперечной рамы здания
Конструирование и расчёт колонны
Проектирование фундамента колонны
Расчёт простенка каменной стены
Список используемых источников ..
Целью выполнения курсовой работы является закрепление теоретических знаний по курсу “Железобетонные конструкции” развитие практических навыков проектирования конструирования и расчета железобетонных и каменных конструкций.
В курсовой работе необходимо запроектировать основные несущие конструкции многоэтажного здания неполным железобетонным каркасом и жесткой конструктивной схемой. Внутренний каркас – железобетонный наружные несущие стены – каменные.
Расчет конструкций производится в соответствии с положениями СНиП по первой группе предельных состояний.
Временная длительно действующая нагрузка Vln
Кратковременная нагрузка Von
Район строительства
Размер оконного проема
КОМПОНОВКА СБОРНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ
В состав сборного балочного перекрытия входят: ригель(балки) панели перекрытия и колонны.
Ригели укладываем вдоль пролета 6м так как при данном расположении ригелей трудозатраты на монтаж перекрытия будут меньше чем в случае расположения ригелей вдоль другой оси.
Высоту сечения ригеля принимаем в пределах
при принимаем высоту ригеля
Ширину сечения ригеля принимаем в пределах b = (12-13)h кратным 50мм
Ширина панелей перекрытия назначается от 1м до 2м с номинальными размерами кратными 100мм. Рядовые плиты П1 принимаем равными
Связевые плиты П2 принимаем равными
Доборные плиты П3 принимаем равными
Размеры колонн принимаем конструктивно равными 400×400мм.
В соответствии с температурой наиболее холодной пятидневки района строительства –253 оС толщину наружных сплошных кирпичных стен принимаем равной 640мм.
КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ МНОГОПУСТОТНОЙ ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЯ
Сбор нагрузок на плиту перекрытия осуществляем в табличной форме.
Наименование нагрузки
Нормативная нагрузка кНм2
Расчётная нагрузка кНм2
I.Постоянная нагрузка
Бетон (r=24 кНм3) 25мм
Жб плита (пустотная)
Постоянная и длительная
Определение размеров сечения плиты
Высота пустотных плит кратна 10мм и по условию равна
Принимаем высоту сечения плиты равной h = 200мм.
Диаметр и количество пустот определяется методом подбора из выражения
диаметр пустот dотв = 140мм
ширина средних рёбер
ширина крайних рёбер
Высоту расчетного сечения определим из выражения
Определение геометрических размеров плиты
При вариантном проектировании назначаются номинальные размеры плит (ВПЛl). Конструктивные размеры плиты определяются с учётом нормированных зазоров (ЕМС):
где = 20 мм – зазор между плитами понизу В(2)пл = 2600 – 20 = 2580 мм.
где 1 = 50 мм – зазор между плитами поверху В(1)пл = 2600 – 50 = 2550 мм.
l' = l2 – = 5400 – 20 = 5380 мм.
С=130 мм – глубина опирания плиты lо = 5400 – 43·130 = 5227 мм.
Определение расчетных нагрузок
При расчёте многопустотных плит нагрузку собирают на 1 п. м. плиты. Полная нагрузка на плиту включает постоянную и временную части.
Определение расчётных нагрузок на 1 п. м. плиты проводятся в табличной форме. Величина расчётных нагрузок определяется умножением нормативных нагрузок на соответствующий коэффициент надёжности по нагрузке
Расчётная схема плиты – однопролётная балка на шарнирных опорах загруженная равномерно распределённой нагрузкой q и v по длине всего пролёта.
Расчётная нагрузка на 1п.м. при ширине плиты 26м с учётом коэффициента надёжности по назначению :
Многопустотную плиту перекрытия выполняем из бетона класса В25:
Рабочая арматура класса А–V:
Предварительное напряжение арматуры:
Способ натяжения арматуры – электротермический. При выбранном способе натяжения величина
величину предварительного напряжения принимаем равную
число напрягаемых стержней вычисляем предельное отклонение предварительного напряжения
Коэффициент точности натяжения:
Предварительное напряжение с учетом точности натяжения
Расчёт прочности плиты по сечению нормальному к продольной оси.
Приведенное сечение плиты представляет собой тавр с шириной полки шириной стенки
высота сечения толщина полки рабочая высота сечения
Определяем коэффициент А0:
Высота сжатой зоны 3 нейтральная ось проходит в пределах полки.
Характеристика сжатой зоны
Определяем граничную высоту сжатой зоны:
Определим коэффициент условия работы учитывающий сопротивление напрягаемой арматуры выше условного предела текучести:
Определим площадь сечения растянутой арматуры:
Принимаем 5 стержней диаметром 12мм и 3 стерженя диаметром 10мм общей площадью Аs = 801см2. Располагаем стержни с шагом 360 мм в поперечном направлении объединяем их стержнями из проволоки Вр – I диаметром 4мм располагая их с шагом 200мм.
Расчёт прочности плиты по сечению наклонному к продольной оси
Перерезывающая сила действующая в сечении на опоре .
Вычисляем проекцию расчетного наклонного сечения.
Влияние свесов сжатых полок при 15 ребрах:
Определим усилие обжатия
Влияние усилия предварительного обжатия при Р = 34763 кН
Вычисляем принимаем 15
Тогда проекция расчетного наклонного сечения
В расчетном наклонном сечении отсюда c = B0.5Q = 53710.5·7435 = 1445см > 2h0 = 34см. Принимаем с = 34см.
Тогда значит по расчету поперечная арматура не требуется.
На приопорных участках длиной мм поперечная арматура устанавливается конструктивно: принимаем шаг поперечного армирования 10мм диаметр поперечных стержней 4 мм проволока Bp – I.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЁННОГО СБОРНОГО РИГЕЛЯ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ ЗДАНИЯ
Крайний расчетный пролет ригеля определяем из выражения
Средний расчетный пролет ригеля
Усилия в ригеле определяем при помощи огибающей эпюры моментов.
Расчетная схема рассчитываемой рамы средних этажей изображена на рис.2.
Нагрузка на ригель от многопустотных плит считается равномерно распределенной. Ширина грузовой полосы на ригель равна шагу продольных рам и равна 6 м. Подсчет нагрузок на 1 м2 перекрытия приведен в табл.1.
Вычисляем расчетную нагрузку на 1 м длины ригеля.
постоянная с учетом γn=095:
От веса ригеля сечением 03х06 (ρ=2500 кгсм3) с учетом коэффициентов надежности γf=11 и γn=095: 03·06·25·11·095=47 кНм.
Итого: g=219+47=266 кНм.
Временная с учетом γn=095 u=756·584·095=419 кНм
в том числе длительная 228·584·095=126 кНм
и кратковременная 528·584·095=293 кНм.
Полная нагрузка g+u=685 кНм.
От веса ригеля сечением 03х06 (ρ=2500 кгм3) с учетом коэффициентов надежности γf=11 и γn=095: 03·06·25·11·095=47 кНм.
Итого: g=214+47=261кНм.
Временная с учетом γn=095 u=756·57·095=409 кНм
в том числе длительная 228·571·095=123 кНм
и кратковременная 528·57·095=286 кНм.
Полная нагрузка g+u=67 кНм.
Определение усилий в ригеле
Вычислим моменты для ригелей по формуле:
М1=0065(266+419)5842=0065·685·3411=1519 кНм;
М2=009·685·3411=2103 кНм;
М3=0075·685·3411=1752 кНм;
М4=002·685·3411=467 кНм;
М5=00715·7924·5242=-297 кНм;
М5=00715(261+409)572=00715·67·3249=1556 кНм;
М6=0018·67·3249=392 кНм;
М6=0026·67·3249=566 кНм;
М7=0058·67·3249=1263 кНм;
М7=0003·67·3249=65 кНм;
М8=0058·67·3249=1263 кНм;
М9=0018·67·3249=392 кНм;
М9=002·67·3249=435 кНм;
М10=00625·67·3249=1361 кНм;
Характеристики прочности бетона и арматуры
Бетон тяжелый класса В20 расчетные сопротивления при сжатии Rb=115 МПа при растяжении Rbt=09 МПа; коэффициент условия работы бетона γb2=09;
модуль упругости Eb=27000 МПа.
Арматура продольная рабочая класса А-III расчетное сопротивление Rs=365 МПа модуль упругости Es=200000 МПа.
Определение высоты сечения ригеля.
Высоту сечения подбираем по опорному моменту при =035 т.к. 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 у и исключалось переармированное неэкономичное сечение. При =035 находим значение А0=0289 и находим граничную высоту сжатой зоны:
Характеристика сжатой зоны: =085-0008Rb=085-0008·09·115=077
h=h0+а=48+6=54см. Принимаем h=60 см.
Сечение в первом пролете
h0=h-а=60-6=54см; вычисляем
Принимаем 425 А-Ш с АS=1963 см2.
Сечение в среднем пролете
Принимаем 416 А-Ш с АS=8044 см2.
Сечение на крайней опоре
Арматура расположена в один ряд принимаем защитный слой 4 см тогда рабочая высота ригеля .
Вычисляем требуемую площадь арматуры
принимаем 328 А-III. Фактическая площадь Аs = 18474 см2.
Сечение на средней опоре
принимаем 222 А-III. Фактическая площадь Аs = 76 см2.
Расчет прочности ригеля по сечениям наклонным к продольной оси
Q1=04(266+419)584=160 кН;
Q2=06(266+419)584=240 кН;
Q3=06(261+409)57=22914 кН;
Q4=05(261+409)57=19095кН.
Максимальное значение перерезывающей силы Q = 240 кН
Проекция расчетного наклонного сечения на продольную ось ригеля
В расчетном наклонном сечении отсюда
c = B05Q = 1275 05· 240= 106 м. 2h0 = 108см. Условие с 2h0 удовлетворяется.
Диаметр поперечных стержней устанавливается из условия сварки с продольной арматурой диаметром d = 28 мм и принимается равным dsw = 8мм с площадью Аs=0503 см2. При классе А – III Rsw = 285 МПа так как вводим коэффициент условий работы . Число каркасов 2 при этом .
Шаг поперечных стержней . По конструктивным соображениям . На приопорных участках поперечная арматура устанавливается с шагом 200 мм в средней части пролета шаг .
Проверка прочности по сжатой полосе между наклонными трещинами:
условие удовлетворяется.
Конструирование арматуры ригеля
Стык ригеля с колонной выполняется на ванной сварке выпусков верхних надопорных стержней и сварке закладных деталей ригеля и опорной консоли колонны. Ригель армируется двумя сварными каркасами часть продольных стержней каркасов обрывается в соответствии с изменением огибающей эпюры моментов и по эпюре арматуры (материалов). Обрываемые стержни заводятся за место теоретического обрыва на длину анкеровки.
Сечение первого пролета.
Арматура 425 А-III с As=1963 см²
Сечение среднего пролета.
Арматура 416 А-III с As=8044 см²
Сечение на средней опоре.
Арматура 222 А-III с As=76 см²
По конструктивным требованиям длина анкеровки должна быть не меньше 20d.
принимаем W = 50 см.
принимаем W = 70 см.
принимаем W = 60 см.
принимаем W = 80 см.
КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЁТ КОЛОННЫ
В данной курсовой работе рассчитывается наиболее нагруженная колонна подвального этажа. Колонну рассматриваем как центрально сжатый элемент и рассчитываем с учетом случайного эксцентриситета.
где Ncol нагрузка от собственного веса колонны
Полная нагрузка действующая на колонну
Сумма постоянной и длительно действующей нагрузок составляет
Колонну выполняем из бетона класса В20:
Рабочая продольная арматура класса А–III:
Подбор сечения рабочей арматуры
Принимаем коэффициент армирования
Принимаем 8 арматурных стержней 20 общей площадью
В соответствии с расчетной схемой расчетная длина колонны определяется из выражения
Коэффициенты φb и φr принимаются по таблицам в зависимости от соотношений:
Определим коэффициент продольного изгиба:
Значит принимаем коэффициент продольного изгиба φ = 092.
Проверка прочности колонны:
условие выполняется.
Определяем недонапряжение
Окончательно принимаем бетон класса В20 рабочая арматура 820 класса A–III. Диаметр поперечных стержней назначаем из условия свариваемости dSW = 5 мм. Толщину защитного слоя принимаем 30 мм.
Конструирование и расчёт консоли колонны
Усилие действующее в сечении консоли на грани колонны Q = 240 кН.
Минимальный вылет консоли определяется из выражения
с учетом зазора между гранью колонны и торцом ригеля
Определим граничные значения высоты консоли у грани колонны
Принимаем высоту консоли у грани колонны h = 25см.
Высота сечения на свободном крае
Определим площадь сечения рабочей арматуры.
Принимаем защитный слой a’ = 3 cм. Тогда рабочая высота сечения равна
Определим требуемую площадь армирования Аs:
Принимаем 218 А – III общей площадью As = 509 см2.
Площадь сечения отогнутой арматуры
принимаем 210 А – III общей площадью As = 157 см2.
Сечение хомутов принимаем конструктивно 8 A – I.
Шаг хомутов принимается
При высоте h = 250 мм принимаем шаг хомутов 110 мм.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТА КОЛОННЫ
Сечение колонны 30×30см. В данной курсовой работе фундамент рассчитывается как центрально загруженный.
Условное расчетное сопротивление грунта по заданию R0 = 0.2 МПа
Материал фундамента – бетон тяжелый класса В15
Арматура класса А – II Rs = 280 МПа. Вес единицы объема фундамента и грунта на его обрезах .
Определение размеров фундамента
Расчетное усилие (см расчет колонны) N = 166564 кН.
Предварительно принимаем высоту фундамента H = 90см глубину заложения
Площадь подошвы определяем предварительно без поправок R0 на ее ширину и заложение.
Размер стороны квадратной подошвы принимаем размер
а = 33м. Давление на грунт от расчетной нагрузки
Рабочая высота фундамента из условия продавливания
Полная высота фундамента устанавливается из условий:
заделки колонны в фундаменте
анкеровки сжатой арматуры 28 А – III в бетоне колонны класса B20
Окончательно принимаем фундамент высотой Н = 120 см h0 = 117 см. Фундамент принимаем трехступенчатый с высотой ступени 300 мм.
Определение высоты нижней ступени фундамента
Проверяем отвечает ли рабочая высота нижней ступени фундамента условию прочности по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении начинающемся в сечении III – III. Для единицы ширины того сечения (b = 100 cм)
Определение площади арматуры подошвы фундамента
При определении площади сечения арматуры для фундамента за расчетные принимают изгибающие моменты по сечениям соответствующим расположению уступов фундамента то есть в сечениях I–I и II–II и III – III.
Из конструктивных соображений принимаем толщину стенки подколонника 225мм тогда размеры подколонника в плане 1000×1000мм.
Значение не рассчитываем так как очевидно что оно будет наименьшим из трех.
По найденным моментам определяем площадь арматуры:
Принимаем сварную сетку с одинаковой в обоих направлениях рабочей арматурой из стержней 1414 с шагом 200мм (AS =21546 cм2).
Проценты армирования расчетных сечений
Стакан фундамента армируем конструктивно горизонтальными сетками С – 2 из арматуры класса А-I диаметром 8мм установленной через 150мм по высоте. Расположение сеток в проектном положении фиксируется вертикальными стержнями диаметром 10мм.
РАСЧЁТ ПРОСТЕНКА КАМЕННОЙ СТЕНЫ
В курсовой работе требуется рассчитать наиболее загруженный простенок первого этажа. Размеры простенка в плане 1200×640 мм. Стену рассчитываем как расчлененную по высоте на однопролетные балки с расположением шарниров в плоскостях опирания перекрытий. Нагрузку от верхних этажей принимаем приложенной к центру тяжести сечения вышележащего этажа а нагрузка в пределах данного этажа считается приложенной с фактическим эксцентриситетом.
Сбор нагрузок на простенок
На стену действуют постоянные (собственный вес) и временные нагрузки. Рассчитываем сечение расположенное в уровне подоконника первого этажа.
Полная нагрузка в расчетном сечении приложенная в центре тяжести
Размеры грузовой площади для простенка 54×3м высота стены над расчетным сечением 132м тогда
нагрузка от собственной массы кладки
Расчетная нагрузка от веса остекления
изгибающий момент в расчетном сечении
Проверка прочности каменной кладки
К простенку в расчетном сечении приложены усилия M и N и он рассчитывается как внецентренно сжатый элемент с соответствии с основными положениями СНиП.
Прочность кладки при внецентренном сжатии определяется по формуле
Принимаем кирпич марки М150 и раствор марки М75 упругая характеристика для кладки с такими параметрами расчетное сопротивление сжатию
Для простенка толщиной 064м и расчетной длиной 21м .
По таблицам СНиП находим
Для кладки прямоугольного сечения
Определим нагрузку которую несет кладка с принятыми параметрами
> N = 11725 кН – условие удовлетворяется оставляем принятые материалы.
Проектирование узла опирания ригеля на кирпичную кладку
В местах опирания ригеля на кирпичную стену происходит местное сжатие кладки. Расчет сечения на смятие при распределении нагрузки на части площади сечения следует производить по формуле
В соответствии с очертанием эпюры давления от местной нагрузки = 05.
Площадь смятия на которую передается нагрузка
Расчетное сопротивление кладки на смятие
В качестве N принимаем опорную реакцию ригеля (см п 4).
Проверяем условие > N = 168.9 кН – условие выполняется значит место опирания ригеля на стену усиления не требует.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
Байков В.Н. Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс. Учебник для вузов.– М.:Стройиздат 1985.– 728 с.
Еремин А.П. Кизимова О.В. Железобетонные и каменные конструкции. Методические указания к выполнению курсовой работы.– СГТУ 2004.–38 с.
СНиП 2.03.01 – 84 Бетонные и железобетонные конструкции Госстрой СССР. – М.: Стройиздат 1983. – 79с.
СНиП II – 22 – 81 Каменные и армокаменные конструкции Госстрой СССР. – М.: Стройиздат 1983. – 40с.