Курсовая на тему Монолитное железобетонное перекрытие
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2014-07-23Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
от 25%
договор
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине
«Железобетонные конструкции»
Выполнил:.Шифр
Группа:
Факультет транспорта и строительства
Проверил:
СОДЕРЖАНИЕ
1 Общие указания и задание 32 Расчеты и конструирование. 9
2.1 Монолитное железобетонное перекрытие. 9
2.1.1 Компоновка перекрытия. 9
2.1.2 Расчет и конструирование плиты. 11
2.1.3 Расчет и конструирование второстепенной балки 13
2.2 Сборные железобетонные конструкции. 19
2.2.1 Компоновка перекрытия. 19
2.2.2 Расчет панели перекрытия. 20
2.2.3 Расчет и конструирование ригеля 23
2.2.4 Расчет и конструирование колонны 27
2.2.5 Расчет и конструирование фундамента колонны 30
2.3 Расчет простенка первого этажа 32
3 Графическая часть курсового проекта № 1 33
4 Оформление курсового проекта № 1 35
Литература 36Приложение А
Целью выполнения курсового проекта является овладение основами расчета и проектирования железобетонных конструкций, изучение метода расчета сечений железобетонных конструкций по предельным состояниям (несущей способности, деформациям, образованию и раскрытию трещин).
Задание
Выполнить рабочий проект несущих конструкций многоэтажного гражданского здания с полным каркасом, включающий расчет и конструирование следующих конструкций:
- сборной панели перекрытия с напрягаемой арматурой;
- сборной колонны первого этажа;
- однопролетного ригеля.
Исходные данные для выполнения проекта:
1 Размер здания в плане L1 x L2 = 16,2 x
2 Сетка колонн l1 x l2 = 5,4 x
3 Число этажей n = 4.
4 Временная нагрузка на междуэтажное перекрытие P = 4 кН/м2.
5 Высота этажа H =
6 Район строительства - г. Москва.
7 Марки материалов для железобетонных элементов с напрягаемой арматурой(плита): бетон класса В30, напрягаемая арматура из стали класса A-VI, ненапрягаемая арматура из стали класса AIII.
8 Марки материалов для железобетонных элементов с ненапрягаемой арматурой (колонна): бетон класса В15, ненапрягаемая арматура из стали класса АIII.
Рисунок 1- Схема расположения конструктивных элементов здания
Рисунок 2 - Разрез здания
2 Расчет и конструирование многопустотной предварительно напряженной плиты перекрытия при временной нагрузке 4,2 кН/м2
2.1 Исходные данные
Таблица 1 - Нагрузки на
Вид нагрузки | Нормативная нагрузка, кН/м2 | Коэффициент надежности по нагрузке | Расчетная нагрузка, кН/м2 |
1 | 2 | 3 | 4 |
Линолеум на мастике Цементно-песчаная стяжка d=20 мм, r=1800 кг/м3 Многопустотная плита перекрытия с омоноличиванием швов d=220 мм | 0,070 3,4 | 1,3 1,3 1,1 | 0,091 0,468 3,74 |
Постоянная нагрузка g | 3,83 | - | 4,3 |
Временная нагрузка кратковременная длительная | 4 2,8 1,2 | 1,3 1,3 1,3 | 5,2 3,64 1,56 |
Полная нагрузка | 7,83 | - | 9,5 |
- расчетная постоянная
- расчетная полная
- нормативная постоянная
- нормативная полная
- нормативная постоянная и длительная
Расчетные характеристики материалов для плиты:
Бетон – тяжелый класса по прочности на сжатие В30.
К трещиностойкости плиты предъявляются требования 3-ей категории. Технология изготовления плиты – агрегатно-поточная. Натяжение напрягаемой арматуры осуществляется электротермическим способом.
Арматура:
- продольная напрягаемая класса A-VI.
- поперечная ненапрягаемая класса А-III,
-
1.2 Расчет плиты по предельным состояниям первой группы
Определение внутренних усилий
Расчетный пролет плиты равен:где 0,4м - ширина ригеля; 0,2м – площадка опирания плиты; 0,02м – конструктивный зазор между плитой и ригелем.
Поперечное конструктивное сечение плиты заменяется эквивалентным двутавровым сечением. Круглое очертание пустот заменим эквивалентным квадратным со стороной
Рисунок 3 – Сечения плиты
Плита рассчитывается как однопролетная шарнирно-опертая балка, загруженная равномерно-распределенной нагрузкой.
Усилия от расчетной полной нагрузки:
- изгибающий момент в середине пролета
- поперечная сила на опорах
Усилия от нормативной нагрузки:
- полной:
- постоянной и длительной:
L0=7290 |
(g+u) |
Q |
М |
| |||||||||
| |||||||||
Рисунок 4 - Расчетная схема плиты и эпюры усилий
Расчет по прочности сечения, нормального к продольной оси плиты
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
где
Положение границы сжатой зоны определяется согласно (3.30) [1]:
59,79Ч106 ≤ 0,9Ч17,0Ч960Ч38,45Ч(190-0,5Ч38,45)=96,4Ч106 Н*мм
Следовательно, граница сжатой зоны проходит в полке, и расчет плиты ведется как прямоугольного сечения с размерами
Коэффициент
По прил. 5 методических указаний при αm=0,112 ξ=0,12 ς=0,94.
Граничная относительная высота сжатой зоны определяется по формуле (25) [1]:
Величина
При электротермическом способе натяжения
При выполнении условия (1) [1] получим
При электротермическом способе натяжения величина
Число напрягаемых стержней предварительно принимаем равным числу ребер в многопустотной плите, т.е.
При благоприятном влиянии предварительного напряжения
При условии, что полные потери составляют примерно 30% начального предварительного напряжения, последнее с учетом полных потерь будет равно:
По формуле (70) [1]:
С учетом всего вышеизложенного:
Так как
Для арматуры класса A-VI
Принимаем по сортаменту (таблица А.10) 3Æ12 A-VI с
Расчет по прочности сечения, наклонного к продольной оси плиты
Расчет прочности наклонных сечений выполняется согласно п.3.29…3.31 [1]. Поперечная сила
Предварительно приопорные участки плиты заармируем в соответствии с конструктивными требованиями п.5.27 [1]. Для этого с каждой стороны плиты устанавливаем по четыре каркаса длиной
По формуле (72) [1] проверяем условие обеспечения прочности по наклонной полосе между наклонными трещинами:
Коэффициент
Делаем проверку:
Q=32,8 кН≤0,3Ч1,12Ч0,9Ч0,9Ч17,0Ч24,45Ч19Ч100=214934 Н = 214,93 кН
Следовательно, размеры поперечного сечения плиты достаточны для восприятия нагрузки.
Проверяем необходимость постановки расчетной поперечной арматуры исходя из условия:
Коэффициент, учитывающий влияние сжатых полок в двутавровых элементах, равен:
При этом принимается, что
Коэффициент, учитывающий влияние продольной силы обжатия
Принимаем
Q
Следовательно, условие удовлетворяется, поперечная арматура ставится по конструктивным требованиям.
2.3 Расчет плиты по предельным состояниям второй группы
Геометрические характеристики приведенного сечения
Размеры расчетного двутаврового сечения определены ранее, см. п. 2.2:
- толщина полок
- ширина ребра
- ширина полок
При
Статический момент приведенного сечения относительно нижней грани равен:
Расстояние от нижней грани до центра тяжести приведенного сечения равно:
Момент инерции приведенного сечения относительно его центра тяжести равен:
Момент сопротивления приведенного сечения по нижней зоне равен:
то же, по верхней зоне:
Расстояние от центра тяжести приведенного сечения до ядровой точки, наиболее удаленной от растянутой зоны, согласно формуле (132) [1]:
Максимальное напряжение в сжатом бетоне от внешней нагрузки и усилия предварительного напряжения составит:
Эксцентриситет усилия обжатия равен:
Расстояние от центра тяжести приведенного сечения до ядровой точки, наименее удаленной от растянутой зоны, составляет:
Упругопластический момент сопротивления по растянутой зоне, определяемый по формуле (7.37) [2]:
Для симметричных двутавровых сечений при
Тогда
Потери предварительного натяжения арматуры
При расчете потерь коэффициент точности натяжения арматуры
Первые потери определяются по п. 1…6 табл.5 [1] с учетом указаний п. 1.25 [1].
Потери от релаксации напряжений в арматуре при электротермическом способе натяжения стержневой арматуры равны:
Потери от температурного перепада между натянутой арматурой и упорами
Потери от деформации анкеров
Потери от трения арматуры об огибающие приспособления
Потери от быстронатекающей ползучести
По табл. 7 [1]
Усилие обжатия с учетом потерь
Напряжение в бетоне при обжатии:
Передаточная прочность бетона
Согласно требованиям п.2.6 [1]
Окончательно принимаем
Сжимающие напряжения в бетоне на уровне центра тяжести напрягаемой арматуры от усилия обжатия
Так как
Первые потери
Вторые потери определяются по п. 7…11 табл.5[1]. Потери от усадки бетона
Потери от ползучести бетона
При
Вторые потери
Полные потери
Так как
Расчет по образованию трещин, нормальных к продольной оси
Для элементов, к трещинностойкости которых предъявляются требования 3-ей категории, коэффициент надежности по нагрузке
Нормативный момент от полной нагрузки
Момент образования трещин
ядровый момент усилия обжатия
Так как
Расчет прогиба плиты
Предельно допустимый прогиб для рассчитываемой плиты с учетом эстетических требований согласно нормам принимается равным:
Определение прогиба производится только на действие постоянных и длительных нагрузок при коэффициенте надежности по нагрузке
для свободно опертой балки коэффициент
-
-
Полная кривизна плиты на участках без трещин в растянутой зоне определяется по формулам (155 … 159) п.4.24[1].
Кривизна от постоянной и длительной нагрузки:
Кривизна от кратковременного выгиба при действии усилия предварительного обжатия с учетом
Поскольку напряжение обжатия бетона верхнего волокна
т.е. верхнее волокно растянуто, то в формуле при вычислении кривизны
Прогиб от постоянной и длительной нагрузок составит:
Вывод: Прогиб не превышает предельную величину:
1.4 Конструирование плиты
Основной рабочей арматурой плиты является предварительно напрягаемая арматура 3 Æ12 из стали класса А-VI, определяемая расчетом по нормальным сечениям и укладываемая в растянутой от действия эксплуатационных нагрузок зоне плиты.
Верхняя полка плиты армируется сеткой С-1 из проволоки класса B500. Поперечные ребра армируются каркасами Кр-1 в приопорных участках на длине l/4; в состав каркаса Кр-1 входят продольные рабочие стержни ш4 B500 и поперечные стержни
Рисунок 5- К расчету плиты: опалубка и схема армирования
4шBp-I с шагом 100мм(обеспечивающие прочность по наклонному сечению). Для усиления бетона опорной зоны плиты укладывают сетки С-2 из проволоки класса B500.
2 Расчет и конструирование колонны
Для колонн применяют бетон классов по прочности на сжатие не ниже В15, для сильно загруженных не ниже В25. Колонны армируют продольными стержнями диаметром 12-
2.1. Исходные данные
Нагрузки на
Место строительства – г. Москва, III снеговой район.
Таблица 2
Вид нагрузки | Нормативная нагрузка, кН/м2 | Коэффициент надежности по нагрузке | Расчетная нагрузка, кН/м2 |
1 | 2 | 3 | 4 |
Гидроизоляционный ковер 4 слоя Армированная цементная стяжка d=40 мм, r=22 кН/м3 Пеностекло d=120 мм, r=300 кг/м3 Керамзит по уклону d=100 мм, r=1200 кг/м3 Пароизоляция 1 слой Многопустотная плита перекрытия с омоноличиванием швов d=220 мм | 0,190 0,36 1,2 0,05 3,4 | 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,1 | 0,247 1,144 0,468 1,560 0,065 3,74 |
Постоянная нагрузка groof | 6,08 | - | 7,22 |
Временная нагрузка – снеговая длительная[1] | 1,26 0,37 | 1,8 0,54 | |
Полная нагрузка | 7,34 | - | 9,02 |
Бетон – тяжелый класса по прочности на сжатие В15.
Арматура:
- продольная рабочая класса A400, (диаметр 12-
Принимаем размер сечения колонны
2.2 Определение усилий в колонне
Грузовая площадь средней колонны
Постоянная нагрузка от перекрытия одного этажа с учетом коэффициента надежности по назначению здания
где 4,3 кН/м2 – расчетная постоянная нагрузка на перекрытие здания (таблица 1)
Нагрузка от ригеля:
3,5 кН/м – погонная нагрузка от собственного веса ригеля;
Нагрузка от собственного веса колонны типового этажа:
где b, h – размеры сечения колонны, lэт – высота этажа, gb – объемный вес железобетона, gn - коэффициент надежности по назначению здания, gf – коэффициент надежности по нагрузке.
Нагрузка от собственного веса колонны подвального этажа:
Постоянная нагрузка на колонну типового этажа с одного этажа:
167,65+19,6+13,38=200,6 кН.
Постоянная нагрузка от покрытия, приходящаяся на колонну:
Общая постоянная нагрузка на колонну от покрытия с учетом веса ригеля:
281,5+19,6=301,1 кН.
Временная нагрузка, приходящаяся на колонну с одного этажа:
Временная нагрузка, приходящаяся на колонну с покрытия:
Коэффициент снижения временных нагрузок в многоэтажных зданиях:
Нормальная сила в средней колонне на уровне подвала составит:
2.3. Расчет прочности колонны
Расчет прочности сжатых элементов из тяжелого бетона классов В15…В40 на действие продольной силы, приложенной со случайным эксцентриситетом, при
При
В первом приближении принимаем:
Свободная длина колонны подвала
Временная кратковременно действующая нагрузка на колонну с одного этажа:
Временная кратковременно действующая нагрузка на колонну с покрытия:
Временная кратковременно действующая нагрузка на колонну:
Остальная нагрузка на колонну – длительно действующая:
По таблицам А.6 и А.7 приложения определяем коэффициенты
Соответственно площадь арматуры составит:
т.к. Аs= - 2.0, то подбор арматуры по расчету не нужен, принимаю конструктивно, что обеспечивает процент армирования.
Окончательно принимаем 4Æ18 A400 (
Следовательно, оставляем принятую арматуру с Æ18 мм.
Рисунок 6 – К расчету плиты: опалубка, схема армирования, сечение колонны
3 Расчет и конструирование однопролетного ригеля
Для опирания пустотных панелей задаемся сечением ригеля высотой
Высота сечения обычного ригеля
3.1. Исходные данные
Нормативные и расчетные нагрузки на
где
20- зазор между колонной и торцом ригеля;
140- размер площадки опирания.
Расчетная нагрузка на
Постоянная нагрузка
-от перекрытия с учетом коэффициента надежности по назначению здания
-от веса ригеля
где 2500 кг/м3 – плотность железобетона.
С учетом коэффициентов надежности по нагрузке
Итого:
Временная нагрузка
Окончательно
Полная нагрузка:
3.2. Определение усилий в ригеле
Расчетная схема ригеля – однопролетная шарнирно опертая балка пролетом
Характеристики материалов ригеля:
Бетон – тяжелый класса по прочности на сжатие В15.
Арматура:
- продольная ненапрягаемая класса A-III Æ10-
- поперечная ненапрягаемая класса А-III Æ6-
3.3. Расчет прочности ригеля по сечению, нормальному к продольной оси
Определяем высоту сжатой зоны
Коэффициент
По прил. 10 методических указаний при
Высота сжатой зоны
Принимаем по прил.12 мет. указаний 4Æ20 A-III с
3.4. Расчет прочности ригеля по сечению, наклонному к продольной оси
Расчет прочности ригеля по сечению, наклонному к продольной оси, выполняется согласно п.п. 3.29…3.33 [1].
Расчет производится рядом с подрезкой в месте изменения сечения ригеля.
Поперечная сила на грани подрезки на расстоянии
Проверяем условие обеспечения прочности по наклонной полосе между наклонными трещинами по формуле (72) [1]:
Коэффициент
Делаем проверку:
Следовательно, размеры поперечного сечения ригеля достаточны для восприятия нагрузки.
Проверяем необходимость постановки расчетной поперечной арматуры исходя из условия:
Вывод: Условие не удовлетворяется, конструктивного армирования недостаточно. Поперечная арматура необходима по расчету.
Расчет для обеспечения прочности по наклонной трещине производится по наиболее опасному наклонному сечению из условия:
Поперечное усилие, воспринимаемое бетоном, равно
Для тяжелого бетона
Определяем максимальную длину проекции опасного наклонного сечения на продольную ось ригеля
Поперечное усилие, воспринимаемое хомутами, составляет
Приняв
При этом должно выполняться условие:
Так как
Поскольку
Уточняем величину
При этом
Из условия сварки с продольной арматурой (dmax=20 мм) принимаем поперечную арматуру Æ6 A-III.
При двух каркасах
Из условия обеспечения прочности наклонного сечения в пределах участка между хомутами максимально возможный шаг поперечных стержней:
Кроме того, по конструктивным требованиям согласно п.5.27 [1] поперечная арматура устанавливается:
- на приопорных участках, равных 1/4 пролета, при
- на остальной части пролета при
Окончательно принимаем шаг поперечных стержней:
- на приопорных участках длиной ј пролета 1,5 м s=15 см;
- на приопорных участках в подрезке s=7,5 см;
- на остальной части пролета s= 30 см.
3.5. Построение эпюры материалов
Продольная рабочая арматура в пролете 4Æ20 A-III с
Место теоретического обрыва верхних стержней определяется построением «эпюры материалов», которую можно считать эпюрой несущей способности ригеля при фактически применяемой арматуре.
Площадь рабочей арматуры AS(4Æ20)=12,56 см2.
Определяем изгибающий момент, воспринимаемый ригелем с полной запроектированной арматурой 4Æ20 A-III с
Из условия равновесия
М(4Æ20)=365Î100Î12,56Î0,635Î40=11644376 НÎсм=116,4 кНÎм.
Изгибающий момент, воспринимаемый сечением, больше изгибающего момента, действующего в сечении:
116,4 кНÎм>27,9 кНÎм.
До опоры доводятся 2Æ20 A-III с
Вычисляем изгибающий момент, воспринимаемый сечением ригеля с арматурой 2Æ20 A-III.
М(2Æ20)=365Î6,28Î0,82Î42Î100=7894336 НÎсм=78,9 кНÎм.
Графически по эпюре моментов определяем место теоретического обрыва стержней 2Æ20 A-III . Эпюра моментов для этого должна быть построена точно с определением значений изгибающих моментов в
Изгибающий момент в
Изгибающий момент в
Изгибающий момент в
Откладываем на этой эпюре М(2Æ20)=78,9 кНÎм в масштабе. Точка пересечения прямой с эпюрой называется местом теоретического обрыва арматуры.
Момент, воспринимаемый сечением ригеля с арматурой 4Æ20 A-III, также откладывается в масштабе на эпюре М.
Длина анкеровки обрываемых стержней определяется по следующей зависимости:
Поперечная сила Q определяется графически в месте теоретического обрыва, в данном случае Q=41,63 кН.
Поперечные стержни Æ6 A-III (из условия свариваемости с продольными стрежнями диаметром
Принимаем
Место теоретического обрыва арматуры можно определить аналитически. Для этого общее выражение для изгибающего момента нужно приравнять к моменту, воспринимаемому сечением ригеля с арматурой 2Æ20 A-III М(2Æ20)=78,9 кНÎм.
Длина обрываемого стержня будет равна
Окончательно принимаем длину обрываемых стержней 2Æ20 А-III 3,6 м.
ЛИТЕРАТУРА
1. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции / Госстрой России, ГУП ЦПП, 1996.
2. СНиП 52-01-2003. Бетонные и ж/бетонные конструкции / Минстрой России. - М.: ГУП НИИЖБ, 2004. – 26 с.
3. СНиП 2.01.07-85**. Нагрузки и воздействия / Минстрой России. - М.: 1996. – 44 с.
4. СП 52-101-03 Бетонные железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры/ Госстрой России,2003. – 84 с.
[1] Длительно действующая часть снегового покрова для III района берется 30% от общей снеговой нагрузки, для IV – 50%, для V-VI – 60 %, а для I-II она равна 0.