Проектирование несущих конструкций многоэтажного каркасного здания из сборного железобетона

ПЗ.docx

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра железобетонных и каменных конструкций
«Железобетонные и каменные конструкции»
«Проектирование несущих конструкций многоэтажного каркасного здания»
Вариант 16 (тип пола - 4)
Топчилов А. А. 3-32 ИСА
Руководитель курсового проекта
Мамин А. Н. доц. д.т.н.
(ученое звание ученая степень должность Ф.И.О.)
(дата подпись руководителя)
Курсовой проект защищен
(оценка цифрой и прописью)
Председатель аттестационной комиссии
(дата подпись члена комиссии)
НА ВЫПОЛНЕНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
ФИО обучающегося: Топчилов А. А.
Курс группа:_ ИСА 3-32
Тема курсовой работы: «Проектирование несущих конструкций многоэтажного каркасного здания из сборного железобетона»
Исходные данные к курсовой работе: размеры здания в плане 192х427 м число этажей без подвала – 10 высота этажей: надземного – 28 м подземного – 36 м; расстояние от пола 1-го этажа до планировочной отметки – 09 м грунт основания: тип грунта – глина сдвоенное расчётное давление грунта – 034 МПа; район строительства – Иркутск временная нагрузка на перекрытие: полное значение временной нагрузки – 30 кПа длительная часть временной нагрузки – 105 кПа тип пола – 4.
Содержание текстовой части (перечень подлежащих решению задач): компоновка конструктивной схемы сборного перекрытия расчёт и конструирование многопустотной предварительно напряжённой плиты перекрытия расчёт и конструирование однопролётного ригеля расчёт и конструирование колонны расчёт и конструирование фундамента под колонну.
Перечень графического материала (с указанием обязательных материалов): чертёж многопустотной плиты перекрытия П-1 чертёж ригеля Р-1 чертёж колонны К-1 чертёж монолитного фундамента.
График выполнения курсовой работы:
Наименование этапа выполнения курсовой работы
Процент выполнения курсовой работы %
Проектирование многопустотной плиты (составление спецификации арматуры)
Проектирование однопролётного ригеля (составление спецификации арматуры
Проектирование колонны (спецификации арматуры)
Проектирование фундамента под колонну (составление спецификации арматуры)
Оформление загрузка файлов КП в ЛКС
Срок представления КР руководителю – последняя неделя периода теоретического обучения семестра
КОМПОНОВКА КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ СБОРНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ5
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЯ7
2Расчет плиты по предельным состояниям первой группы9
3Расчет плиты по предельным состояниям второй группы14
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ОДНОПРОЛЕТНОГО РИГЕЛЯ21
2Определение усилий в ригеле23
3Расчет ригеля по прочности нормальных сечений при действии изгибающего момента23
4Расчёт ригеля по прочности при действии поперечных сил24
5Построение эпюры материалов32
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ КОЛОННЫ35
2Определение усилий в колонне36
3Расчет колонны по прочности37
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТА ПОД КОЛОННУ39
2Определение размера стороны подошвы фундамента40
3Определение высоты фундамента40
4Расчет на продавливание42
5Определение площади арматуры подошвы фундамента43
Цель курсовой работы: закрепление теории по курсу «Железобетонные и каменные конструкции» освоение методов расчета и конструирования многопустотной предварительно напряженной плиты перекрытия ригеля колонны и фундамента под колонну.
Задачи курсовой работы:
-запроектировать сборное балочное междуэтажное перекрытие
-выполнить компоновку конструктивной схемы перекрытия
-произвести расчет многопустотной предварительно напряженной плиты перекрытия ригеля колонны и фундамента под колонну
-выполнить рабочие чертежи перечисленных выше конструкций.
КОМПОНОВКА КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ СБОРНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ
Для компоновки сборного балочного перекрытия назначим:
Связевая конструктивная схема здания с продольным расположением ригеля и сеткой колонн размерами в плане 640*610;
Число надземных этажей – 10 высотой 28 м и подземный этаж высотой 36 м;
Ригель таврового сечения шириною bb = 20 см и высотой см принимаем высоту ригеля 45 см без предварительного натяжения арматуры;
Плиты многопустотные предварительно напряженные высотой 22 см шириной 180 м (рис. 3) а также плиты распорки 0700 и 1000 м;
Колонны сечением 40х40 см;
Величина временной нагрузки при расчете плиты перекрытия принимается согласно заданию 300 кПа в том числе длительная часть временной нагрузки на перекрытие – 1050 кПа.
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЯ
Нагрузки на 1 м2 перекрытия приведен в таблице 1.
Таблица 1 – Нагрузки на 1 м2 перекрытия
Нормативная нагрузка кНм2
Коэффициент надежности по нагрузке γf
Расчетная нагрузка кНм2
Керамическая плитка =10 мм
Мастика клеящая =4 мм
Цементно-песчаная стяжка =40 мм
Многопустотная сборная плита перекрытия с омоноличиванием швов =220 мм
Итого постоянная нагрузка g
Перегородки =120 мм (приведенная нагрузка длительная) vp
Полезная (из задания) в том числе:
Итого временная нагрузка v
Временная нагрузка без учета перегородок v0
Нагрузка на 1 погонный метр плиты при номинальной ее ширине 180 м с учетом коэффициента надежности по ответственности здания γn = 100:
-расчетная постоянная кНм;
-расчетная полная кНм;
-нормативная постоянная кНм;
-нормативная полная кНм;
-нормативная постоянная и длительная
Конструктивный размер плиты:
Бетон тяжелый класса В25.
Расчетные сопротивления бетона для расчета по первой группе предельных состояний:
Rb = 1450 МПа Rbt = 105 МПа.
Расчетные сопротивления бетона для расчета по второй группе предельных состояний
Rbn = Rbser = 1850 МПа Rbtn = Rbtser = 155 МПа γb1 = 090.
Начальный модуль упругости бетона Eb = 3000 · 103 МПа.
Технология изготовления плиты: агрегато-поточная. Плита подвергается тепловой обработке при атмосферном давлении. Натяжение напрягаемой арматуры осуществляется электротермическим способом.
-продольная напрягаемая класса A600
Rsn = Rsser = 60000 МПа; Rs = 52000 МПа; Es = 2000 · 105 МПа
-ненапрягаемая класса В500
Rs = 43500 МПа; Rsw = 30000 МПа.
2Расчет плиты по предельным состояниям первой группы
Определение внутренних усилий
Расчетный пролет плиты.
Поперечное конструктивное сечение плиты заменяется эквивалентным двутавровым сечением. Размеры сечения плиты:
-высота сечения h = 2200 см;
-рабочая высота сечения см;
-ширина нижней полки bf = 17900 см;
-ширина верхней полки см.
-ширина ребра см где n – количество пустот.
Плита рассчитывается как однопролетная шарнирно опертая балка загруженная равномерно распределенной нагрузкой.
Усилия от полной расчетной нагрузки:
-максимальный изгибающий момент в середине пролета
-максимальная поперечная сила на опорах
Усилия от нормативной нагрузки (изгибающие моменты):
-постоянной и временной длительной нагрузки
Расчет по прочности нормального сечения при действии изгибающего момента
При расчете по прочности расчетное поперечное сечение плиты принимается тавровым с полкой в сжатой зоне (свесы полок в растянутой зоне не учитываются).
При расчете принимается вся ширина верхней полки см т.к.
см где l – конструктивный размер плиты см.
Положение границы сжатой зоны определяется из условия:
М – изгибающий момент в середине пролета от полной нагрузки (g+v);
– момент внутренних сил в нормальном сечении плиты при котором нейтральная ось проходит по нижней грани сжатой полки;
Rb – расчетное сопротивление бетона сжатию.
3104 кН·см ≤ 090 · 145· 17600· 300 · (1900- 05 · 300) = 1205820 кН·см;
Rb = 1450 МПа = 145 кНсм2.
31 кН·м 12058 кН·м – условие выполняется т.е. расчет ведем как для прямоугольного сечения. Далее определяем:
– относительная высота сжатой зоны бетона; должно выполняться условие . R где R – граничная относительная высота сжатой зоны.
– относительная деформация арматуры растянутой зоны вызванная внешней нагрузкой при достижении в этой арматуре напряжения равного
Высота сжатой зоны бетона:
– относительная деформация сжатого бетона при напряжениях равных Rb принимаемой равной 00035.
Для арматуры с условным пределом текучести значение определяется по формуле:
- предварительное напряжение в арматуре с учетом всех потерь и коэффициентом γsp = 09.
Предварительное напряжение арматуры принимают не более 09 Rsn для горячекатанной и термомеханически упрочненной арматуры и не более 08 Rsn для холоднодеформированной арматуры и арматурных канатов.
При проектировании конструкций полные суммарные потери следует принимать не менее 100 МПа.
При определении : МПа;
Площадь сечения арматуры равна
γs3=11 т.к. 06; Rs = 52000МПа = 5200 кНсм2.
Принимаем 10ø1000 А600 с Аspef =780 см2.
Расчет по прочности при действии поперечной силы
Поперечная сила от полной нагрузки Q = 4788 кН.
Расчет предварительно напряженных элементов по сжатой бетонной полосе между наклонными сечениями производят из условия:
– коэффициент принимаемый равным 03; – ширина ребра см.
кН 4788 кН 26035 кН условие соблюдается.
Расчет предварительно напряженных изгибаемых элементов по наклонному сечению проверяем из условия:
Q – поперечная сила в конце наклонного сечения;
Qb – поперечная сила воспринимаемая бетоном в наклонном сечении;
Qsw – поперечная сила воспринимаемая поперечной арматурой в наклонном сечении.
принимается не более и не менее где – коэффициент принимаемый равным 05; Rbt = 105 МПа = 011 кНсм2
Действующая в сечении поперечная сила Q=4788 кН кН следовательно необходима установка поперечной арматуры по расчету.
Допускается производить расчет прочности наклонного сечения из условия:
кНсм поперечная арматура учитывается в расчете если
Назначаем шаг хомутов sw = 10 см ≤ 05 получаем
см2 Rsw = 30000 МПа = 3000 кНсм2.
Принимаем на приопорных участках плиты по 4 каркаса длиной равной продольного размера плиты с поперечной рабочей арматурой расположенной с шагом sw = 10 см. Для 4ø4 В500С в одном сечении имеем
см2 проверяем прочность сечения
Q1 Qb1 + Qsw1 4788 кН 3142 кН + 2850 кН = 5992 кН
т.к. условие выполнятся то прочность по наклонному сечению обеспечена.
3Расчет плиты по предельным состояниям второй группы
Геометрические характеристики приведенного сечения
Круглое очертание пустот заменим эквивалентным квадратным со стороной с = 09d = 09 · 1600 = 1440 см.
Размеры расчетного двутаврового сечения:
-ширина полок bf = 17900 см; см.
Определяем геометрические характеристики приведенного сечения:
Площадь приведенного сечения
см2 - площадь бетонного сечения.
Статический момент площади приведенного сечения относительно нижней грани:
Удаление центра тяжести сечения от его нижней грани:
Момент инерции приведенного сечения:
Момент сопротивления приведенного сечения по нижней грани:
То же по верхней грани:
Расчет предварительно напряженных изгибаемых элементов по раскрытию трещин производят в тех случаях когда соблюдается условие:
М – изгибающий момент от внешней нагрузки (нормативной)
– изгибающий момент воспринимаемый нормальным сечением элемента при образовании трещин и равный где
– момент сопротивления приведенного сечения для крайнего растянутого волокна
– расстояние от точки приложения усилия предварительного обжатия до ядровой точки наиболее удаленной от растянутой зоны
– то же до центра тяжести приведенного сечения
r – расстояние от центра тяжести приведенного сечения до ядровой точки
Р – усилие предварительного обжатия с учетом потерь предварительного напряжения в арматуре соответствующих рассматриваемой стадии работы элемента. Определим:
Потери предварительного напряжения в арматуре
Потери от релаксации напряжений в арматуре при электротермическом способе натяжения арматуры на упоры:
Потери от температурного перепада при агрегатно-поточной технологии принимаются равными Δsp2 = 0;
Потери от деформации формы при электротермическом способе натяжения арматуры не учитывают Δsp3 =0;
Потери от деформации анкеров при электротермическом способе натяжения арматуры не учитывают Δsp4 = 0.
Первые потери предварительного напряжения:
Потери от усадки бетона: sp5=bsh · Es=00002 · 200 · 105=4000 МПа где bsh – деформация усадки бетона значение которой равно 00002 (для бетонов классов ниже В25).
Потери от ползучести бетона:
φbcr – коэффициент ползучести бетона принимаем φbcr = 250;
bpj – напряжение в бетоне на уровне центра тяжести j-ой группы стержней напрягаемой арматуры:
– усилие предварительного обжатия с учетом только первых потерь
– экцентриситет усилия относительно центра тяжести приведенного сечения;
– расстояние от центра тяжести приведенного сечения до рассматриваемого волокна: ;
spj – коэффициент армирования: spj = Aspj A где А – площадь поперечного сечения элемента; Aspj – площадь рассматриваемой группы стержней напрягаемой арматуры.
Сумма первых и вторых потерь
После того как определены суммарные потери предварительного напряжения арматуры можно определить Мcrc.
Т.к. 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 длительных и кратковременных нагрузок прогиб не должен превышать 1200 пролета.
Для свободно опертой балки максимальный прогиб определяют по формуле:
S – коэффициент зависящий от расчетной схемы и вида нагрузки; при действии равномерно распределенной нагрузки S= 548;
– полная кривизна в сечении с наибольшим изгибающим моментом от нагрузки при которой определяется прогиб.
Полную кривизну изгибаемых элементов определяют для участков без трещин в растянутой зоне по формуле:
– кривизна от непродолжительного действия кратковременных нагрузок
– кривизна от продолжительного действия постоянных и длительных нагрузок
– кривизна от непродолжительного действия усилия предварительного обжатия вычисленного с учетом только первых потерь т.е. при действии момента
Кривизну элемента на участке без трещин определяют по формуле:
– изгибающий момент от внешней нагрузки или момент усилия предварительного обжатия относительно оси проходящей через центр тяжести приведенного сечения;
– модуль деформации сжатого бетона определяемый по формуле:
– коэффициент ползучести бетона принимаемый при относительной влажности воздуха окружающей среды 75 % ≥ W ≥ 40 %.
Прогиб определяется с учетом эстетико-психологических требований т.е. от действия только постоянных и временных нагрузок:
- изгибающий момент от продолжительного действия постоянных и длительных нагрузок равный кН·м.
В запас жесткости плиты оценим ее прогиб только от постоянной и длительной нагрузок (без учета выгиба от усилия предварительного обжатия):
Допустимый прогиб см. Т.к. можно выгиб в стадии изготовления не учитывать.
Армирование многопустотной предварительно напряженной плиты перекрытия приведено в Графической части.
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ОДНОПРОЛЕТНОГО РИГЕЛЯ
Для опирания пустотных панелей принимаем сечение ригеля высотой hb = 45 см. Железобетонный ригель без предварительно напряжения.
Проверка достаточности высоты ригеля hb (115 110) · lb.
hb1 115 · hb2 110 ·
Принятая высота ригеля соответствует допустимому интервалу.
Нормативные и расчетные нагрузки на 1 м2 перекрытия принимаются в соответствии с разделом 2. Ригель шарнирно оперт на консоли колонн
hb = 45 см. Расчетный пролет (рис. 8)
l0 = lb – b – 2 · 20 – 130 = 6400– 400 – 40 – 130 = 5830 мм = 583 м где
b – размер колонны;
– зазор между колонной и торцом ригеля;
0 – размер площадки опирания на консоли колонны.
Расчетная нагрузка на 1 м длины ригеля определяется с грузовой полосы равной шагу рам в данном случае шаг рам 610 м (табл. 1).
-от перекрытия с учетом коэффициента надежности по ответственности здания γп = 10:
gbn = (020 · 045 + 020 · 025) · 2500 · 10-2 = 35 кНм где
00 кгм3 – плотность железобетона. С учетом коэффициента надежности по нагрузке γf = 11 и по ответственности здания γп = 10
gb = 35 · 11 · 10 = 385 кНм.
Итого постоянная нагрузка погонная т.е. с грузовой полосы равной шагу рам:
Временная нагрузка (v) с учетом коэффициента надежности по ответственности здания γп = 10 и коэффициента сочетания (см. табл.1)
А1 = 90 м2 для помещений;
А – грузовая площадь ригеля; А = 640 · 610 = 3904 м2;
На коэффициент сочетания умножается нагрузка без учета перегородок:
v1 = ( vp + φ1 · v0) · γп ·
v1 = (060 + 069· 360) · 10 · 610 = 1877 кНм.
Полная погонная нагрузка:
g1 + v1 = 3428 + 1877 = 5305 кНм.
2Определение усилий в ригеле
Расчетная схема ригеля – однопролетная шарнирно опертая балка пролетом l0. Вычисляем значение максимального изгибающего момента М и максимальной поперечной силы Q от полной расчетной нагрузки:
Характеристики прочности бетона и арматуры:
-бетон тяжелый класса В40 расчетное сопротивление при сжатии Rb = 2200 МПа при растяжении Rbt = 140 МПа γb1 = 090;
-арматура продольная рабочая класса А500С расчетное сопротивление Rs = 43500 МПа = 435 кНсм2 поперечная рабочая арматура класса А400 Rsw = 28000 МПа = 28 кНсм2.
3Расчет ригеля по прочности нормальных сечений при действии изгибающего момента
Определяем высоту сжатой зоны х = · h0 где
h0 – рабочая высота сечения ригеля;
– относительная высота сжатой зоны определяемая в зависимости от αm.
h0 = (hb – 5) = 45 – 50 = 40 см
М = 22540 кН·м = 22540 кН·см; Rb = 2200 МПа = 22 кНсм2;
b – ширина сечения ригеля b = 20 см.
высота сжатой зоны х = · h0 = 0463 · 40 = 1851 см
Граница сжатой зоны проходит в узкой части сечения ригеля следовательно расчет ведем как для прямоугольного сечения. Расчет по прочности нормальных сечений производится в зависимости от соотношения относительной высоты сжатой зоны бетона и граничной относительной высоты R при которой предельное состояние элемента наступает по сжатой зоне бетона одновременно с достижением в растянутой арматуре напряжения равного расчетному сопротивлению Rs.
Значение R определяется по формуле:
Rs = 43500 МПа Еs =200 · 105 МПа;
b2 – относительная деформация сжатого бетона при напряжениях равных Rb принимаемая равной 00035.
Т.к. R площадь сечения растянутой арматуры определяется по формуле:
По найденной площади сечения растянутой арматуры по сортаменту подбираем 225 222 А500С Аsef = 1740 см2; %
4Расчёт ригеля по прочности при действии поперечных сил
Расчёт ригеля по прочности при действии поперечных сил производится на основе модели наклонных сечений.
Ригель опирается на колонну с помощью консолей скрытых в его подрезке т.е. имеет место резко изменяющаяся высота сечения ригеля на опоре.
При расчёте по модели наклонных сечений должны быть обеспечены прочность ригеля по бетонной полосе между наклонными сечениями по наклонному сечению на действие поперечной силы и изгибающего момента.
Для ригелей с подрезками на опорах производится расчёт по поперечной силе для наклонных сечений проходящих у опоры консоли образованной подрезкой. При этом в расчётные формулы вводится рабочая высота h01 короткой консоли ригеля. Таким образом в качестве расчётного принимаем прямоугольное сечение с размерами b · h1= 20 · 30 см в котором действует поперечная сила Q = 15465 кН от полной расчётной нагрузки. Рабочая высота сечения ригеля в подрезке составляет h01 = 27 см вне подрезки (у опор) h0 = 40 см в средней части пролёта h0 = 40 см.
При диаметре нижних стержней продольной рабочей арматуры ригеля ds = 25 мм с учётом требований назначаем поперечные стержни (хомуты) 8 А400. Их шаг на приопорном участке предварительно принимаем по конструктивным соображениям sw1 = 10 см что не превышает 05 · h01 = 135 см и 30 см. Значения прочностных характеристик бетона класса В40 входящие в расчётные зависимости принимаем с учётом коэффициента условий работы γb1 = 090.
Расчёт ригеля по бетонной полосе между наклонными трещинами производится из условия:
φb1 коэффициент принимаемый равным 030. Проверка этого условия даёт:
т.е. принятые размеры сечения ригеля в подрезке достаточны.
Проверяем требуется ли поперечная арматура по расчёту из условия:
проверим выполнение условия:
кН поэтому расчёт поперечной арматуры необходим.
Находим погонное усилие в хомутах для принятых выше параметров поперечного армирования Asw=156 см2 (210А400) Rsw=285 МПа sw1=10 см.
Расчёт ригеля с рабочей поперечной арматурой по наклонному сечению производится из условия:
Qb Qsw поперечные силы воспринимаемые соответственно бетоном и поперечной арматурой в наклонном сечении которые находятся по формулам:
с длина проекции наклонного сечения на продольную ось элемента
φb2 – коэффициент принимаемый равным 15.
Подставляя эти выражения в виде ΔQΔc=0 находим наиболее опасную длину проекции наклонного сечения равную:
которая должна быть не более 2 · h01 = 54 см. С учётом этой величины преобразуем к виду:
таким образом получим
т.е. условие прочности ригеля по наклонному сечению в подрезке при действии поперечной силы соблюдается.
Необходимо также убедиться в том что принятый шаг хомутов sw1=10 см не превышает максимального шага хомутов swmax при котором ещё обеспечивается прочность ригеля по наклонному сечению между двумя соседними хомутами т.е.
Выясним теперь на каком расстоянии от опор в соответствии с характером эпюры поперечных сил в ригеле шаг поперечной арматуры может быть увеличен. Примем шаг хомутов в средней части пролёта равным sw2 = 075 · h0 = 075 · 40 = 30 см что не превышает 50 см. Погонное усилие в хомутах для этого участка составляет:
что не меньше минимальной интенсивности этого усилия при которой поперечная арматура учитывается в расчёте:
Очевидно что условие qsw1 > qswmin для опорных участков ригеля соблюдается с ещё большим запасом.
При действии на ригель равномерно распределённой нагрузки q=g1+v1 длина участка с интенсивностью усилия в хомутах qsw1 принимается не менее значения l1 определяемого по формуле:
с1 наиболее опасная длина проекции наклонного сечения для участка где изменяется шаг хомутов; определяется по формуле с заменой в ней h01 на h0 а также qsw1 на qsw2 но не более 2h0. Тогда имеем:
Поскольку с1 2 · h0 = 8000 см то принимаем с1 = 7442 см;
q = g + v = 5305 кНм = 05305 кНсм тогда:
см но не меньше 14l =59204=1480 мм
В ригелях с подрезками у концов последних устанавливаются дополнительные хомуты и отгибы для предотвращения горизонтальных трещин отрыва у входящего угла подрезки. Эти хомуты и отгибы должны удовлетворять условию прочности:
h01 h0 рабочая высота сечения ригеля соответственно в короткой консоли подрезки и вне её.
Для рассматриваемого примера со сравнительно небольшим значением поперечной силы примем дополнительные хомуты у конца подрезки в количестве 214 А400С с площадью сечения Asw1 = 308 см2 отгибы использовать не будем. Тогда проверка условия прочности даёт:
т.е. установленных дополнительных хомутов достаточно для предотвращения горизонтальных трещин отрыва у входящего угла подрезки.
Расчёт по прочности наклонного сечения проходящего через входящий угол подрезки на действие изгибающего момента производится из условия:
где М момент в наклонном сечении с длиной проекции «с» на продольную ось элемента; моменты воспринимаемые соответственно продольной и поперечной арматурой а также отгибами пересекаемыми рассматриваемым наклонным сечением относительно противоположного конца наклонного сечения (в отсутствии отгибов ).
В нашем случае продольная арматура короткой консоли подрезки представлена горизонтальными стержнями привариваемыми к опорной закладной детали ригеля что обеспечивает её надёжную анкеровку на опоре а значит и возможность учёта с полным расчётным сопротивлением. Примем эту арматуру в количестве 214 А400С с площадью сечения Аs = 308 см2 и расчётным сопротивлением Rs = 350 МПа.
Невыгоднейшее значение «с» определим по формуле:
Подставляя найденные значения получаем:
т.е. прочность рассматриваемого наклонного сечения на действие изгибающего момента обеспечена.
Определим необходимую длину заведения продольной растянутой арматуры за конец подрезки по формуле:
что не меньше базовой (основной) длины анкеровки равной:
Где расчётное сопротивление сцепления арматуры с бетоном:
Выясним необходимость устройства анкеров для нижнего ряда продольной арматуры ригеля. Для этого выполним расчёт по прочности наклонного сечения расположенного вне подрезки и начинающегося на расстоянии от торца ригеля на действие изгибающего момента; тогда расстояние от конца анкеруемого стержня до рассматриваемого сечения
При пересечении наклонного сечения с продольной растянутой арматурой не имеющей анкеров в пределах зоны анкеровки усилие в этой арматуре определяется по формуле:
Где длина зоны анкеровки арматуры равная
- коэффициент учитывающий влияние поперечного обжатия бетона в зоне анкеровки арматуры и при отсутствии обжатия принимаемый равным 10.
Учитывая что в пределах длины к стержням нижнего ряда продольной арматуры приварены 2 вертикальных и 1 горизонтальный стержень 8А400 увеличим усилие на величину:
Здесь коэффициент зависящий от диаметра хомутов и принимаемый по таблице прил.24 – количество приваренных стержней по длине .
Определим высоту сжатой зоны бетоны (без учёта сжатой арматуры):
Невыгоднейшее значение «с» равно:
т.е. при таком значении «с» наклонное сечение пересекает продольную арматуру короткой консоли. Принимаем конец наклонного сечения в конце указанной арматуры т.е. на расстоянии от подрезки при этом с=3885 см.
Расчётный момент M в сечении проходящем через конец наклонного сечения равен:
Поскольку условие прочности по рассматриваемому наклонному сечению не соблюдается необходимы дополнительные мероприятия по анкеровке концов стержней нижнего ряда продольной арматуры ригеля или устройство отгибов у входящего угла подрезки. Примем два отгиба из стержней 12 А500С сечением что позволяет создать дополнительный момент в наклонном сечении равный:
Здесь т.к. начало рассматриваемого наклонного сечения и начало отгиба в растянутой зоне практически совпадают. Проверка условия даёт:
Таким образом установка отгибов позволяет обеспечить соблюдение условия прочности по наклонному сечению вне подрезки.
5Построение эпюры материалов
Продольная рабочая арматура в пролете 222 и 225 А500С. Площадь этой арматуры Аs определена из расчета на действие максимального изгибающего момента в середине пролета. В целях экономии арматуры по мере уменьшения изгибающего момента к опорам два стержня обрываются в пролете а два других доводятся до опор.
Площадь рабочей арматуры Аsef = 1740 см2. Определяем изгибающий момент.
Из условия равновесия:
Rs = 43500 МПа = 435 кНсм2 Rb = 2200 МПа = 22 кНсм2;
х = · h0 = 0478 · 40 = 1912 см.
Изгибающий момент воспринимаемый сечением ригеля определяется из условия равновесия:
т.е. больше действующего изгибающего момента от полной нагрузки это значит что прочность сечения обеспечена.
До опоры доводятся 225 А500С h0 = 40 см As=980 см2.
х1 = · h0 = 0256· 40 = 1077 см.
Определяем изгибающий момент воспринимаемый сечением ригеля с рабочей арматурой в виде двух стержней доводимых до опоры
Откладываем в масштабе на эпюре моментов полученные значения изгибающих моментов М(222 225) и М(225) и определяем место теоретического обрыва рабочей арматуры – это точки пересечения эпюры моментов с горизонтальной линией соответствующей изгибающему моменту воспринимаемому сечением ригеля с рабочей арматурой в виде двух стержней М(225).
Строим эпюру моментов с определением значений изгибающих моментов в 18 в 28 и в 38 пролета.
Изгибающий момент в любом сечении ригеля определяется по формуле
где RA – опорная реакция х – текущая координата.
Длина анкеровки обрываемых стержней определяется по следующей зависимости:
где d – диаметр обрываемой арматуры.
Поперечная сила Q определяется графически в месте теоретического обрыва в данном случае Q = 8575 кН.
Поперечные стержни 10 А400 Rsw = 28000 МПа с Аsw = 156 см2 в месте теоретического обрыва имеют шаг 10 см;
см что меньше 15 · d = 15 · 22 = 3300 см.
Принимаем w = 3300 см.
Определение места теоретического обрыва арматуры аналитическим методом. Для этого общее выражение для изгибающего момента нужно приравнять моменту воспринимаемому сечением ригеля с арматурой 225 А500С - кН
Это точки теоретического обрыва арматуры.
Длина обрываемого стержня будет равна 453 – 130 + 2·033 = 3893 м. Принимаем длину обрываемого стержня 390 м.
Определяем аналитически величину поперечной силы в месте теоретического обрыва арматуры:
Графически поперечная сила была принята 8575 кН с достаточной степенью точности.
Армирование ригеля приведено в Графической части.
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ КОЛОННЫ
Для проектируемого 10-этажного здания принята сборная железобетонная колона сечением 40х40 см.
Нагрузка на 1м2 перекрытия принимается такой же как и в предыдущих расчетах (см. таблицу 1).
Нагрузка на 1м2 покрытия
Нормативная нагрузка (γf=1) кНм2
Расчетная нагрузка (γf1) кНм2
Постоянная нагрузка:
Гидроизоляционный ковер (3 слоя)
Армированная цементно-песчаная стяжка =40 мм ρ=2200 кгм3
Керамзит по уклону =100 мм ρ=600 кгм3
Утеплитель – минераловатные плиты =150 мм ρ=150 кгм3
Итого постоянная нагрузка (groof)
в том числе длительная часть Sj:
Итого полная нагрузка (groof + S)
Примечание: полная кратковременная снеговая нагрузка и коэффициент приняты по СП 20.13330.2016.
Материалы для колонны
-бетон тяжелый класса по прочности на сжатие В25 расчетное сопротивление при сжатии Rb = 1450 МПа;
-арматура продольная рабочая класса А600С расчетное сопротивление Rs = Rsc = 47000 МПа; поперечная – класса А240.
2Определение усилий в колонне
Рассчитывается средняя колонна подвального этажа высотой м. Высота типового этажа м.
Грузовая площадь колонны А = 640 · 610 = 3904 м2
Продольная сила N действующая на колонну определяется по формуле:
– количество этажей ;
А – грузовая площадь;
– соответственно постоянная и временная нагрузки на 1 м2 перекрытия по таблице 1: кНм2 кНм2 кНм2;
– постоянная нагрузка на 1 м2 покрытия кНм2;
– полная снеговая нагрузка на 1 м2 покрытия кНм2;
– собственный вес ригеля с учетом γf и γn длиной (640 – 04) = 600 м
5 кНм – погонная нагрузка от собственного веса ригеля;
– собственный вес колонны равный
-для колонн типового этажа
-для колонн подвального этажа
– коэффициент сочетаний (коэффициент снижения временных нагрузок в зависимости от этажей) определяемый по формуле:
9 (см. расчет ригеля)
3Расчет колонны по прочности
Расчет по прочности колонны производится как внецентренно сжатого элемента со случайным эксцентриситетом еа:
Однако расчет сжатых элементов из бетонов классов В15 В40 (в нашем случае В25) на действие продольной силы приложенной с эксцентриситетом см при гибкости допускается производить из условия где – предельное значение продольной силы которую может воспринять элемент определяемое по формуле:
– площадь сечения колоны;
– площадь всей продольной арматуры в сечении колонны;
– расчетная длина колонны подвала с шарнирным опиранием в уровне 1-го этажа и с жесткой заделкой в уровне фундамента;
– расчетное сопротивление арматуры сжатию.
– коэффициент принимаемый при длительном действии нагрузки в зависимости от гибкости колонны.
Из условия сварки выпусков продольной арматуры при стыке колонн минимальный ее диаметр должен быть не менее 20 мм.
Принимаем 4ø36 А600С см2.
Диаметр поперечной арматуры принимаем ø 10А240С (из условия сварки с продольной арматурой). Шаг поперечных стержней s = 500 мм что удовлетворяет конструктивным требованиям s ≤ 15d = 15 · 36 = 540 мм. и
Армирование колонны приведено в Графической части.
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТА ПОД КОЛОННУ
Грунты основания – песок условное расчетное сопротивление грунта R0 = 034 МПа = 0034 кНсм2 = 34000 кНм2.
Расчетное сопротивление растяжению Rbt = 105 МПа γb1 = 090. Арматура класса А400С Rs = 35000 МПа = 35 кНсм2.
Вес единицы объема бетона фундамента и грунта на его обрезах
Высоту фундамента предварительно принимаем 105 см. С учетом пола подвала глубина заложения фундамента Н1 = 125 см.
Расчетное усилие передающееся с колонны кН.
Нормативное усилие кН где – усредненное значение коэффициента надежности по нагрузке.
2Определение размера стороны подошвы фундамента
Площадь подошвы центрально нагруженного фундамента определяются по условному давлению на грунт R0 без учета поправок в зависимости от размеров подошвы фундамента и глубины заложения:
Размер квадратной подошвы фундамента: м. Принимаем а = 330 м (кратно 03 м)
Давление на грунт от расчетной нагрузки:
кНм2 R0 = 34000 кНм2.
3Определение высоты фундамента
Рабочая высота фундамента из условия продавливания:
Полная высота фундамента устанавливается из условий:
-заделки колонны в фундаменте
-анкеровки сжатой арматуры колонны .
Базовая длина анкеровки необходимая для передачи усилия в арматуре с полным расчетным сопротивлением Rs на бетон определяется по формуле:
и – соответственно площадь поперечного сечения анкеруемого стержня арматуры и периметр его сечения см2
– расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном принимаемое равномерно распределенным по длине анкеровки
– коэффициент учитывающий влияние вида поверхности арматуры (для горячекатанной арматуры периодического профиля );
– коэффициент учитывающий влияние размера диаметра арматуры (для мм ).
Требуемая расчетная длина анкеровки арматуры с учетом конструктивного решения элемента в зоне анкеровки определяется по формуле:
и – площади поперечного сечения арматуры соответственно требуемая по расчету и фактически установленная ( см2 см2);
– коэффициент учитывающий влияние на длину анкеровки напряженного состояния бетона и арматуры (для сжатых стержней периодического профиля ).
Кроме того согласно требованиям фактическую длину анкеровки необходимо принимать см
Примем максимальную длину анкеровки см.
Из условия анкеровки арматуры: cм.
Принимаем трехступенчатый фундамент общей высотой 135 см и с высотой ступеней 45 см и 45 см. При этом ширина первой ступени а1 = 130 м а второй а2 = 220 м.
Проверим отвечает ли рабочая высота нижней ступени см условию прочности при действии поперечной силы без поперечного армирования в наклонном сечении. Для единицы ширины этого сечения (b = 130 см) должно выполняться условие:
Поперечная сила от давления грунта:
а – размер подошвы фундамента;
р – давление на грунт от расчетной нагрузки (на единицу длину).
кН кН т.е. прочность обеспечена.
4Расчет на продавливание
Проверим нижнюю ступень фундамента на прочность против продавливания.
Расчет элементов без поперечной арматуры на продавливание при действии сосредоточенной силы производится из условия где – предельное усилие воспринимаемое бетоном:
F – продавливающая сила принимаемая равной продольной силе в колонне подвального этажа на уровне обреза фундамента за вычетом нагрузки создаваемой реактивным отпором грунта приложенным к подошве фундамента в пределах площади с размерами превышающими размер площадки опирания (второй ступени фундамента а2 х а2 = 220 х 220 м) на величину h0 во всех направлениях;
– площадь расчетного поперечного сечения расположенного на расстоянии 05h0 от границы площади приложения силы N с рабочей высотой сечения h0 ( см).
– периметр контура расчетного сечения (рис. 15) равный
Площадь расчетного поперечного сечения м2.
Продавливающая сила равна
р – реактивный отпор грунта р = 32706 кНм2
– площадь основания продавливаемого фрагмента нижней ступени фундамента в пределах контура расчетного поперечного сечения равная:
Проверка условия показывает что
кН 090 · 105 · 103 · 416 = 393120 кН т.е. прочность нижней ступени фундамента против продавливания обеспечена.
5Определение площади арматуры подошвы фундамента
Подбор арматуры производим в 3-х вертикальных сечениях фундамента что позволяет учесть изменение параметров его расчетной схемы в качестве которой принимается консольная балка загруженная действующим снизу вверх равномерно распределенным отпором грунта. Для рассматриваемых сечений вылет и высота сечения консоли будут разными поэтому выявить наиболее опасное сечение можно только после определения требуемой площади арматуры в каждом из них.
Площадь сечения арматуры определяем по формуле:
Из трех найденных значений подбор арматуры производим по максимальному значению т.е. см2. Принимаем сварную сетку с одинаковой в обоих направлениях арматурой из стержней ø 18А500С с шагом 300 мм. Таким образом имеем 13ø18А400С см2.
Процент армирования :
Так как во всех сечениях количество принятой арматуры оставляем без изменений.
Конструкция фундамента приведена в Графической части.
В ходе выполнения курсового проекта:
Запроектированы сборное балочное междуэтажное перекрытие колонна фундамент
Выполнена компоновка конструктивной схемы перекрытия
Произведен расчет многопустотной предварительно напряженной плиты перекрытия и ригеля.
Данный курсовой проект содержит:
-компоновку конструктивной схемы перекрытия промышленного здания план и поперечный разрез промышленного здания;
-расчет и конструирование сборной многопустотной предварительно напряженной железобетонной плиты перекрытия по первой и второй группам предельных состояний;
-расчет и конструирование сборного ригеля колонны и фундамента;
-рабочие чертежи сборной многопустотной предварительно напряженной железобетонной плиты перекрытия ригеля колонны и фундамента.
Выполнение данного курсового проекта позволило освоить методы расчета сборных предварительно напряженных и ненапрягаемых конструкций по первой и второй группам предельных состояний а также получить навыки конструирования данных конструкций.
СП 63.13330.2018. СНиП 52-01–2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения.
СП 20.13330.2016. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07–85*.
ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения
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).
Свод правил СП 52-101–2003. Бетонные и железобетонные конс- трукции без предварительного напряжения арматуры.
Свод правил СП 52-102–2004. Предварительно напряженные железобетонные конструкции.
Кумпяк О.Г. Галяутдинов З.Р. Пахмурин О.Р. Самсонов В.С. Железобетонные и каменные конструкции. – М.: Издат. АСВ 2014. – 670 с.
Учебно-методические указания и справочные материалы к курсовому проекту по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции» для студентов специальности 270800.62 «Строительство» Профиль подготовки «Промышленное и гражданское строительство» квалификация бакалавр. — М.: МГСУ 2013. — 63 с.

ГЧ ЖБК.dwg

место опирания при складировании
Опалубочный чертеж ригеля М 1:20
Монолитный фундамент М 1:25
Стакан фундамента М 1:25
Конструктивная схема перекрытия М 1:200
защитный бронирующий слой (битум и гравий) 20
армированная цем.-песч. стяжка 50
гидроизоляция 3 слоя рубероида на битумной мастике
утеплитель (пенополистирол) 100
пароизоляция (1 слой рубероида)
многопустотная плита 220
) Под подошвой фундамента предусмотреть песчано-гравийную подготовку толщиной 100 мм.
) Бетон тяжёлый класса В 25;
) Места опирания плит при складировании и транспортировке принимаются на расстоянии 350 мм от торцов.
) Способ натяжения арматуры электротермический на упоры;
Вид сетки C2 после сгиба M 1:20
Конструирование однопролётного ригеля
Монолитная плита перекрытия П-1
Проектирование несущих железобетонных конструкций многоэтажного каркасного здания из сборного железобетона
Конструирование многопустотной предварительно напряжённой плиты перекрытия
Конструирование колонны
Конструирование фундамента под колонну
Монолитный фундамент
Закладная деталь М 1
Схема армирования ригеля
Поз. 1 приварить к поз 2 прерывистым швом
Поз. 9 приварить к поз.1
) Бетон тяжёлый класса В 40;