Курсовой проект - Многоэтажное каркасное здание

ЖБК чертежи.dwg

Схема расположения панелей перекрытия на отметке +3.600
Схема расположения ригелей и колонн на отметке +3.600
Промышленное предприятие
Многоэтажное каркасное здание
КП1.ЖБК.12.КЖ.И-Р2-02
Изделия арматурные и закладные
КП1.ЖБК.12.КЖ.И-Р2-01
Каркас пространственный КП1
КП1.ЖБК.12.КЖ.И-К4-02
Схема армирования М1:25
КП.ЖБК.12-КЖ.И-П1.1-01
Каркас пространственный КР1
-В500С ГОСТ 52544-2006
-А500С ГОСТ 34028-2016
Общий вид. Схема армирования.
Разрез 2-2. Ведомость расхода
КП.ЖБК.12-КЖ.И-Р2-01
Изделие закладное М1
Отпускная прочность бетона - не ниже 21 МПа
в зимнее время - не ниже 27 МПа 2. з.с - защитный слой
Ведомость расхода стали
Ведомость расхода стали.
КП1.ЖБК.11-КЖ.И-П1.1
Не для коммерческого использования
Общий вид. Схема армирования. Узел 1.
КР1.ЖБК.11-КЖ.И-Р2-01
в зимнее время - не ниже 27 МПа.
ГОСТ 34028-2016 ГОСТ 103-2006
∅14 ∅18 Итого -10х150Итого
Россия. Все права защищены.
Инв. № подл.Взам. инв. №
КР1. КР2. М1. Петля.
Каркасы варить контактно точечной сваркой
Размеры гнутых стержней даны по внешним
* - сварка в тавр под слоем флюса
** - ручная дуговая сварка электродом Э42
КП1.ЖБК.11-КЖ.И-Р2-02
-А400С ГОСТ 34028-2016
Общий вид. Вид А. Узел 1.
КР1.ЖБК.11-КЖ.И-К4-01
Каркас пространственный КП2
Изделие закладное М1.1
-В500С ГОСТ Р 52544-2006
В ведомости деталей радиусы загиба даны по внутренним граням стержней
размеры гнутых стержней - по внешним.
КП1.ЖБК.11-КЖ.И-Р2-01
КП1. Разрез 1-1. Ведомость деталей.
КП1.ЖБК.11-КЖ.И-К4-02
-А240 ГОСТ 34028-2016
КП1.ЖБК.11-КЖ.И-К4-01
-В500С ГОСТ 34028-2016
ВСт3пс2 ГОСТ 380-2005
КП.ЖБК.12-КЖ.И-К4-01
-А400С ГОСТ 43028-2016
-А400 ГОСТ 43028-2016
-А240С ГОСТ 52544-2006
КР1. КР2. М1. Петля. Разрезы
КП1.ЖБК.12.КЖ.И-К4-01
Каркас и сетки варить контактно-точечной сваркой
Каркасы варить контактно-точечной сваркой 2. Размеры гнутых стержней даны по внешним l5
* - сварка в тавр под слоем флюса ** - ручная дуговая сварка электродом 342
КП1. Разрез 1-1. Ведомость
КП2. Ведомость деталей.
КП.ЖБК.12-КЖ.И-К4-02
КП.ЖБК.12-КЖ.И-Р2-02
-А400 ГОСТ 52544-2006
-А240 ГОСТ 52544-2006
-В500С ГОСТ34028-2016
-А400 ГОСТ 34028-2016

СтарчакЕВ.414.ПЗ.docx

Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет
Кафедра железобетонных конструкций
«Многоэтажное каркасное здание»
Проектирование элементов здания10
1. Расчет и конструирование плиты без предварительного напряжения10
2. Расчет и конструирование ригеля22
3. Расчет и конструирование колонны34
Цель курсового проекта – закрепить теоретические знания научиться работать с нормативной и технической литературой совершенствовать навыки выполнения и чтения строительных чертежей.
В состав курсовой работы входит проектирование (расчет и конструирование) конструкций сборных железобетонных элементов многоэтажного здания. Заданием предусматривается проектирование следующих элементов: сборной многопустотной плиты перекрытия сборного разрезного ригеля сборной средней колонны 1-го этажа.
постоянная (пол) – 1 кПа;
полная временная – 62 кПа;
длительная часть – 3 кПа;
кратковременная – 62-3= 32 кПа;
Высота этажа – 36 м;
Место строительства – Омск;
Арматура – А400С А500С
Рис. 2. Опирание пустотных панелей на полки ригелей
Следует также помнить что при изготовлении изделий и их монтаже фактические размеры и расстояния между осями могут отклоняться от проектных в большую или меньшую сторону. Отклонения ограничивают допусками которые учитывают при проектировании: в чертежах предусматривают зазоры между элементами которые должны обеспечивать также удобство заполнения их раствором или бетоном после монтажа. С учетом этих зазоров и назначают проектную длину конструкций.
В курсовом проекте применяют пустотные панели перекрытий с высотой сечения 220 мм. Ширину пустотных панелей принимаем в пределах 12–18 м доборных – не менее 06 м. По местоположению в перекрытии различают панели рядовые межколонные средние и межколонные крайние. Межколонные могут иметь вырезы в торцах для огибания колонн. Пустотные панели укладывают на полки ригелей через выравнивающий слой раствора толщиной 10 мм.
Размеры сечения ригелей зависят от нагрузки и пролета; высота h колеблется от 450 до 600 мм а ширина ребра b – от 200 до 300 мм. При этом ширина свесов полок как правило составляет 100 мм а высота полки h ≤ 150 мм.
Колонны связевых каркасов имеют квадратное сечение размеры которого обычно не меняют по всей высоте здания и определяют по колоннам первого этажа.
Предварительно требуется определить габаритные размеры несущих конструкций 5-этажного трехпролетного каркасного здания связевого типа и вычертить схему расположения элементов каркаса: план перекрытия первого этажа поперечный разрез узлы и спецификацию.
Для назначения размеров сечения колонн приближенно без учета собственного веса ригелей и колонн определяем усилие от расчетной нагрузки в колонне первого этажа.
Нагрузки на перекрытия
– пол со звукоизоляцией
Постоянная и длительная
Нагрузки на покрытие
Коэффициенты надежности γf приняты по СП 20.13330.2016 [4]. Для пола со звукоизоляцией и собственного веса железобетонной панели по табл. 7.1; для временной нагрузки на перекрытие – п. 8.2.7 на покрытие – п. 10.12. Согласно п. 10.11 для районов со средней температурой января минус 5 °С и ниже пониженное нормативное значение снеговой нагрузки определяется умножением ее нормативного значения на коэффициент 05. При этом коэффициенты сe и сt принимаем равными единице.
усилие в колонне составит
Полное усилие в колонне: 157772 +224078 =18018 кН.
Принимаем сечение колонн bк × hк = 300 × 300 мм. Колонны принимают с поэтажной разрезкой стыки колонн располагаем на расстоянии 650 мм от верха ригелей.
Так как привязка крайних колонн осевая проектная длина ригелей с учетом зазоров по 20 мм с каждой стороны (рис. 3):
Рис. 3. Опирание ригелей на консоли колонн
При расстоянии между продольными (буквенными) осями колонн 6300 мм номинальную ширину рядовых и средних межколонных панелей назначаем равной 1500 мм и 1800 соотвественно а крайних межколонных – 900 мм (фактическая проектная ширина с учетом допусков будет на 10 мм меньше – соответственно 1490 1790 и 890 мм).
Проектная длина панелей с учетом зазоров по 10 мм с каждой стороны (рис. 2):
Вычерчиваем схемы расположения элементов скомпонованного каркаса включая план первого этажа поперечный разрез узлы и спецификацию (чертеж КП1.ЖБК.№12-КЖ). При этом предусматриваем в колоннах по осям А и Г одну консоль в отличие от двух консолей в колоннах по осям Б и В. Колонны расположенные у торцевых стен нагружены меньше остальных поэтому всем им присваиваем разные марки – от К1 до К4. Ригели имеют две марки – однополочные у торцевых стен (на них опираются только с одной стороны) и двухполочные остальные. По-разному маркируем также панели перекрытий – рядовые межколонные средние и межколонные крайние. Диафрагмы жесткости лестничные клетки наружные стеновые панели и другие элементы на схеме условно не показываем. Спецификацию заполняем после подсчета собственной массы конструкций т.е. после завершения их рабочих чертежей.
Проектирование элементов здания
1. Расчет и конструирование плиты без предварительного напряжения
Нагрузки и воздействия.
Усилия от расчетной нагрузки:
Усилия от нормативной полной нагрузки:
Усилия от нормативной постоянной и длительной нагрузки:
Рис. 4. Поперечное сечение многопустотной плиты перекрытия:
а – фактическое сечение; б – тавровое расчетное сечение по первой группе предельного состояния; в – двутавровое расчетное сечение по второй группе предельного состояния
ширина полки равна ширине плиты по верху
расчетная ширина ребра
Расчет прочности нормальных сечений.
Определим граничный момент при x = h'f :
сжатая зона не выходит за пределы полки.
Вычисляем коэффициент
Относительная высота сжатой зоны:
Определяем требуемую площадь сечения растянутой арматуры:
Принимаем 712 А500 с площадью Аs = 792 мм2. Напрягаемые стержни располагаем симметрично в ребрах панели так чтобы неармированным оставалось не более одного ребра подряд.
конструктивные требования соблюдены.
Проверяем прочность сечения при подобранной арматуре:
Прочность достаточна арматура подобрана правильно.
Опыт проектирования показывает что в многопустотных панелях перекрытия особенно в предварительно напряженных поперечная арматура по расчету не нужна. На приопорных участках длиной четверть пролета арматуру устанавливаем конструктивно. Определим минимальное поперечное армирование в крайних четвертях пролета по конструктивным требованиям [5 п. 10.3.13].
Для расчета плиты перекрытия по предельным состояниям второй группы необходимо определить геометрические характеристики приведенного сечения (рис. 4в).
Определим площадь приведенного сечения:
Статический момент приведенного сечения относительно нижней грани:
Определим расстояние от нижней грани до центра тяжести приведенного сечения:
Момент инерции приведенного сечения:
Момент сопротивления сечения по нижней зоне:
Расчет по образованию трещин.
Момент воспринимаемый сечением при образовании трещин в стадии эксплуатации:
Момент от нормативных нагрузок вызывающий появление трещин
Трещины в стадии эксплуатации образуются необходим расчет их раскрытия.
Расчет по раскрытию трещин нормальных к продольной оси.
Производят из условия:
Ширина продолжительного раскрытия трещин:
Ширина непродолжительного раскрытия трещин:
Ширина раскрытия трещин определяется по формуле:
Напряжение в продольной растянутой арматуре в нормальном сечении с трещиной от соответствующей внешней нагрузки:
Для панелей с широкой и тонкой полкой в сжатой зоне без большой погрешности и с некоторым запасом плечо внутренней пары равно
Напряжение в продольной растянутой арматуре в нормальном сечении от действия постоянных и временных (кратковременных и длительных) нагрузок:
Напряжение в продольной растянутой арматуре в нормальном сечении от действия постоянных и временных длительных нагрузок:
Определим ширину продолжительного раскрытия трещин:
Условие выполняется.
Определим ширину непродолжительного раскрытия трещин:
– ширина раскрытия от непродолжительного действия постоянных и временных (длительных и кратковременных):
– ширина раскрытия от непродолжительных постоянных и временных длительных:
Трещины раскрываются в пределах допустимой величины.
Расчет прогиба панели.
Прогиб панели перекрытия определяют от действия постоянной и длительной нагрузок. При продолжительном действии постоянной и длительной нагрузок трещины не образуются. Расчет по прогибам производят из условия
Вертикальные предельные прогибы элементов конструкций и нагрузки от которых следует определять прогибы приведены в [4 табл. Д.1].
Прогиб от действия внешней нагрузки:
Кривизну железобетонных элементов от действия постоянных и временных длительных нагрузок определяют по формуле:
Изгибную жесткость приведенного поперечного сечения элемента вычисляют по формуле:
Рис. 6. Расчетное сечение плиты для вычисления кривизны на участке с трещинами
Статический момент приведенного сечения относительно сжатой грани:
Изгибная жесткость приведенного поперечного сечения элемента:
Кривизна от продолжительного действия постоянных и временных длительных нагрузок:
Жесткость панели достаточна.
Конструирование панели.
Рабочие чертежи пустотной панели приведены на двух листах. Первый лист содержит опалубочный чертеж схему армирования спецификацию и ведомость расхода стали. На втором листе изображены сетки каркасы монтажная петля и групповая спецификация арматуры. Поперечную арматуру объединяем в каркасы КР1 а продольную (поз. 1) в растянутой зоне – в сетку С5 с ячейками 185×250 мм. Кроме этого предусматриваем сетку в сжатой зоне с ячейками 200×250 мм из проволоки класса В500С.
Четыре петли предназначены для подъема панели. Собственная масса плиты:
Имея в виду что собственная масса панели распределяется на три петли вычислим массу изделия приходящуюся на одну петлю: 220053 = 7335 кг. Принимаем петли диаметром 12 мм (при массе изделия на одну петлю 7335 кг).
2. Расчет и конструирование ригеля
Рис. 7. К расчету нормального сечения ригеля
В связевых каркасах ригели работают как свободно опертые однопролетные балки. Расчетный пролет равен расстоянию между осями опор:
Полная расчетная нагрузка определяется по табл. 2 с учетом шага ригелей 63 и номинальной длины панелей 52 м:
– временная: 74463=4687 кНм
– от веса пола: 1363=819 кНм
– от веса плиты: 3352=1716 кНм
– от веса ригеля: qp=479 кНм
Изгибающий момент в середине пролета:
Поперечная сила на опоре:
Расчет прочности нормальных сечений.
Условие прочности имеет вид:
Граничная относительная высота сжатой зоны:
Момент воспринимаемый сжатым бетоном:
Условие выполняется прочность достаточна.
Так как известен диаметр для нижней растянутой и верхней сжатой арматуры уточним расстояния а и а'. Минимальная толщина защитного слоя бетона в закрытых помещениях при нормальной и пониженной влажности принимается не менее 20 мм [5 табл. 10.1] и не менее диаметра арматуры.
)Защитный слой для нижней арматуры:
)Защитный слой для верхней арматуры:
Обрываемая арматура заводится за точки теоретического отрыва на длину
Расчет прочности наклонных сечений на поперечную силу.
Опасные наклонные сечения начинаются там где резко меняются размеры сечения ригеля т.е. в углу подрезки (рис. 9). Высота сечения ригеля:
=ригеляк.к.=550150=400 мм
где hригеля – высота ригеля; hк.к. – высота консоли колонны.
Рис. 9. К расчету наклонного сечения ригеля
Проверяем прочность наклонной полосы на сжатие:
Условие выполнено. Прочность ригеля по наклонной полосе обеспечена при любой поперечной арматуре.
Проверяем прочность по наклонной трещине из условия
Поперечное усилие воспринимаемое бетоном в наклонном сечении определяется из условия
Поперечное усилие воспринимаемое хомутами в наклонной трещине:
где Rsw = 280 МПа – расчетное значение сопротивления поперечной арматуры [5 табл. 6.15]. Поперечную арматуру учитывают в расчете если соблюдается условие
Условие выполнено. Поперечную арматуру можно учитывать в расчете.
Поскольку наклонная трещина начинается в углу подрезки т.е. почти у грани опоры проекцию опасной наклонной трещины находим по формуле:
Прочность достаточна
Расчет прочности наклонных сечений на изгибающий момент.
Подрезка бетона в опорных участках не позволяет завести продольную арматуру за грани опор поэтому устанавливаем по два дублирующих горизонтальных стержня заанкеривая их на опорах приваркой к закладным пластинам. Сечение стержней класса А400 подбираем расчетом наклонных сечений на изгибающий момент из условия
Проекция опасного наклонного сечения
Момент усилия в продольной арматуре относительно точки приложения равнодействующей усилий в сжатой зоне:
Требуемая площадь арматуры:
Стержни должны быть заведены в бетон на длину анкеровки [5 п. 10.3.24 п. 10.3.25].
Базовая длина анкеровки необходимая для передачи усилия:
Расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном:
Требуемую расчетную длину анкеровки арматуры с учетом конструктивного решения элемента в зоне анкеровки определяют по формуле:
Конструирование ригеля.
Пространственный каркас КП1 состоит из трех плоских каркасов. Два вертикальных КР1 включают продольные рабочие стержни 10 А400 (поз. 2) 32 А400 (поз. 4) и распределительные 5 В500С (поз. 3) а также поперечные 14 А400 (поз. 1). Горизонтальный каркас КР2 состоит из продольных рабочих стержней 32 А400 (поз. 3) и распределительных: продольных 5 В500С (поз. 2) и поперечных 8 А240 (поз. 1). Для сборки КП1 используем отдельные распределительные стержни 5 В500С (поз. 3) и 20 А400 (поз. 4) на каркасе КП1 причем стержни (поз. 4) кроме того предупреждают отрыв полок при воздействии нагрузок от плит.
Фактическая длина стержней:
Поскольку КР1 и КР2 являясь деталями КП1 сами состоят из деталей оформляем две отдельные таблицы групповых спецификаций: одну для элементов входящих в ригель (КП1 М1) другую – для элементов входящих в КП1 (КР1 КР2). Для П-образных стержней (поз. 4 каркаса КП1) нуждающихся в эскизе составляем ведомость деталей.
Опорная закладная деталь М1 включает пластину из стали марки ВСт3пс2 (поз. 1) анкеры 414 А400 (поз. 2) приваренные к пластине в тавр под слоем флюса и горизонтальные стержни 222 А400 (поз. 3 подбор см. в разделе "Расчет прочности наклонных сечений на изгибающий момент"). Последние приваривают к поз. 1 ручной дуговой сваркой (электроды Э42) двусторонними швами.
По металлу шва из условия
Определяем катет шва:
По металлу границы сплавления из условия
Прочность швов достаточна.
Две петли предназначены для подъема ригеля. Собственная масса ригеля:
Масса изделия на одну петлю 25222 = 126105 кг. По табл. 4 [13] принимаем петли диаметром 14 мм (при массе изделия на одну петлю 126105 кг). Размеры петли назначаем по [табл. 5 и рис. 5 13].
3. Расчет и конструирование колонны
Расчетная нагрузка от перекрытия одного этажа (по табл. 2):
в том числе постоянная и длительная:
Расчетная нагрузка от собственного веса ригеля:
Расчетная нагрузка от собственного веса колонны:
Расчетная нагрузка от покрытия на колонну (по табл. 3):
От постоянных и длительных нагрузок:
Расчет прочности нормального сечения внецентренно сжатой колонны со случайным эксцентриситетом.
Полученный процент армирования от рабочей площади бетона составляет:
где рабочая высота сечения 0=30045=255 мм.
Расчет прочности консоли колонны.
Скрытые консоли (рис. 10) имеют малые размеры поэтому их армируют жесткой арматурой которую рассчитывают на воздействие опорных реакций ригелей Q без учета работы бетона.
Рис. 10. К расчету консоли колонны
Усилия в наклонных пластинах (2 на рис. 10) определяем из условия равенства нулю проекций сил на вертикаль:
Усилие в растянутых стержнях арматуры (1 на рис. 10):
Нижние сжатые и распределительные стержни (3 и 4 на рис. 10) принимаем того же сечения что и верхние: 22 А400.
Конструирование колонны.
В верхней части колонны по углам предусматриваем выемки для выпусков арматуры с последующей их сваркой с выпусками стержней вышестоящей колонны. После монтажа выемки заделывают бетоном. Класс заделки стыка используют не ниже класса бетона колонны.
Продольные стержни определенные расчетом включаем в два плоских каркаса КР1.1 которые с помощью поперечных стержней объединяем в пространственный каркас КП2.
Во внецентренно сжатых линейных элементах при наличии необходимой по расчету сжатой продольной арматуры в целях предотвращения выпучивания продольной арматуры следует устанавливать поперечную арматуру с шагом не более 15d и не более 500 мм (d – диаметр сжатой продольной арматуры). Если содержание сжатой продольной арматуры устанавливаемой у одной из граней элемента более 15 % поперечную арматуру следует устанавливать с шагом не более 10d и не более 300 мм [5 п. 10.3.14]. В нашем случае
Для удобства изготовления каркасов принимаем шаг поперечных стержней 420 мм.
По глубине сетки располагают: 1) в пределах удвоенного размера грузовой площади – при толщине элемента более удвоенного большего размера грузовой площади; 2) в пределах толщины элемента – при толщине элемента менее удвоенного большего размера грузовой площади.
Назначаем шаг сеток s = 70 мм стержни 6 В500С с ячейками 45×45 мм для С1.1 и 60×60 мм для С2.1. Определяем коэффициент армирования для С2.1 (у них более крупные ячейки):
Условие выполняется.
Объем бетона колонны:
Две петли предназначены для подъема колонны. Собственная масса колонны:
Масса изделия на одну петлю 113632 = 56814 кг. Принимаем петли диаметром 10 мм A240 (при массе изделия на одну петлю 56814 кг.
Байков В. Н. Железобетонные конструкции. Общий курс: учебник для вузов В. Н. Байков Э. Е. Сигалов. – 5-е изд. перераб. и доп. – Москва: Стройиздат 1991. – 767 с.
Расчет и конструирование частей жилых и общественных зданий : справочник проектировщика П. Ф. Вахненко В. Г. Хилобок Н. Т. Андрейхо М. Л. Яровой ; под ред. П. Ф. Вахненко. – Киев : Будiвельник 1987. – 424 с.
Сборные железобетонные конструкции многоэтажного каркасного здания (связевой вариант) : метод. указания по выполнению курсового проекта спец. 29.03 "Пром. и гражд. стр-во" всех форм обучения М-во образования РФ Новосиб. гос. архитектур.-строит. ун-т Каф. железобетон. конструкций ; сост.: В. В. Габрусенко Ю. М. Редько. – Новосибирск 1999. – 44 с.
СП 20.13330.2016. Нагрузки и воздействия : пересмотр СП 20.13330.2011 "СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия" : введ. 2017-06-04. – Текст : электронный Техэксперт. Электронный фонд правовых и нормативно-технических документов.
СП 63.13330.2018. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения : пере- смотр СП 63.13330.2012 : введ. 2019-06-20. – Текст : электронный Техэксперт. Электронный фонд правовых и нормативно-технических документов.
СП 52-102-2004. Предварительно напряженные железобетонные конструкции : введ. впер- вые. – Текст : электронный Техэксперт. Электронный фонд правовых и нормативно-технических документов.
Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелого бетона (к СП 52-102-2004) ЦНИИПромзданий НИИЖБ. – Москва : ЦНИИПромзданий 2005. – 158 с.
ГОСТ 14098-2014. Соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций. Типы конструкции и размеры : взамен ГОСТ 14098-91 : введ. 2015-07-01. – Текст : электронный Техэксперт. Электронный фонд правовых и нормативно-технических документов.
СП 16.13330.2017. Стальные конструкции : актуализированная ред. СНиП II-23-81* : введ. 2017-08-28. – Текст : электронный Техэксперт. Электронный фонд правовых и нормативно-технических документов.
ГОСТ Р 21.101-2020. Система проектной документации для строительства. Основные требования к проектной и рабочей документации : введ. 2021-01-01. – Текст : электронный Техэксперт. Электронный фонд правовых и нормативно-технических документов.
ГОСТ 21.501-2018. Система проектной документации для строительства. Правила выполнения рабочей документации архитектурных и конструктивных решений : взамен ГОСТ 21.501-2011 : введ. 2019-06-01. – Текст : электронный Техэксперт. Электронный фонд правовых и нормативно- технических документов.