Московский государственный университет природообустройства

Кафедра инженерные конструкции
Курсовой проект

Расчет и конструирование железобетонных конструкций подземного здания
Выполнил: студент 426 гр.

Музипов А.Р.

Проверил: Тетиор А.Н.




Содержание
1. Назначение размеров ж/б элементов подземного здания

2. Расчет прочности ребристой плиты перекрытия по I и II группам предельных состояний. Назначение расчётных и нормативных характеристик арматуры и бетона

3. Подбор рабочей арматуры полки плиты

4. Расчёт плиты на поперечную силу в приопорных зонах

5. Расчёт трещиностойкости в нормальном сечении

6. Расчет колонны

7. Расчёт столбчатого фундамента






1. Предварительное назначение размеров железобетонных элементов подземного здания
Размеры элементов при конструировании, как правило, задаются на основе предыдущего объемного опыта конструирования

1) колонны: сборные сплошные, прямоугольного сечения

600*400 мм (*)

2) ригель: сборные прямоугольного сечения, с опиранием плит по верху ригелей

Высоту ригеля h рекомендуется принимать (1/8 … 1/20) пролёта ℓ

Принимаем
h = (1/10)*6 = 0,6 м = 60 см
Ширину ригеля b рекомендуется принимать (1/2 … 1/3) высоты ригеля h

Принимаем
b= Ѕ * h = Ѕ * 0,6 = 0,3 м = 30 см
3) ребристая плита перекрытия: сборные ребристые с ненапрягаемой стержневой

рабочей арматурой.

Ширина плиты принимается по осям bf = 1200 мм, высоту h ребристой плиты принимаем 1/20 ℓ1- шаг колонны, ℓ1 = 6м, тогда h=30см

Толщина полки плиты 4см,

bf - ширина плиты без учёта запаса 1180мм






2. Расчет прочности ребристой плиты перекрытия по
I
и
II
группам предельных состояний. Назначение расчётных и нормативных характеристик арматуры и бетона
Для бетона класса В20 нормативное значение сопротивления сжатию R_b,n и расчётное сопротивление сжатию R_b равны:

R_b,n = 15,0МПа; R_b = 11,5МПа



 – коэффициент надёжности по бетону при сжатии 1,3.

Нормативное сопротивление определяется на основе фактических результатов испытаний, с учётом статистической изменчивости свойств.

При расчёте по предельным состояниям от предельных состояний уходят искусственно завышая нагрузки и искусственно занижая прочность материалов.

Расчётное сопротивление бетона на осевое растяжение

 - расчетное сопротивление арматуры осевому растяжению для класса стали А400.

 – модуль упругости для арматуры.
Сбор вертикальных нагрузок

Вид нагрузки	Нормативная, н/мІ	Коэффициент надежности г	Расчетная, н/мІ
Постоянная:
1)      собственный вес плиты	2500	1,1	2750
2)      керамическая плитка h=13 мм	240	1,1	264
3)      цементно-песчаный раствор h=20 мм	440	1,3	572
Временная:	5500	1,2	6600
1)      кратковременная	1833,33	1,2	2199,996
2)      длительнодействующая	3666,67	1,2	4400,004
Полная нагрузка	8680		10186

Плита рассчитывается как балка, нагруженная равномерно распределенной нагрузкой.
ℓс = ℓ1 - ∆ - 0,14 = 6 – 0,16 = 5,84 м
∆ =2 см = 0,02 м – ширина монтажного зазора между плитами (в стыках)

ℓс – длина расчетного пролета плиты

Расчет арматуры ребер плиты.
 = h – a – d/2 = 30 – 2 – 1 = 27 см
- рабочая высота сечения,

h – высота плиты, h=30 см

а – толщина защитного слоя бетона, a = 20 мм = 2см

d – диаметр арматуры, d = 20 мм = 2 см

(Принимаем d = 20 мм согласно предыдущему опыту a > d, a = 20мм)







 – усилие в растянутой арматуре.
;  - для арматуры А400
При расчете арматуры ребер плиты сечение плиты проводят к эквивалентному тавровому, соединив два продольных ребра. Полка тавра находится в сжатой зоне, а в растянутой, откуда максимально удален бетон, находится рабочая арматура.

М – момент, возникающей в ребре плиты

 - ширина плиты ,  = 115 см

Следовательно при сохранении этого условия сжатая арматура по расчёту не требуется.

Аs – требуемая площадь сечения арматуры

Принимаем два стержня арматуры диаметром = 20мм и площадью = 6,28см² (Пр.5, с.402(1))
3. Подбор рабочей арматуры полки плиты
Для расчёта полки вырезается поперечная полоса шириной 1м.

Намечаем конструктивную арматуру полки плиты: намечаем диаметр арматуры 3мм, шаг стержней 300мм. Концы стержней не должны доходить до края элемента на 10мм

Согласно рекомендациям принимаем защитный слой 5мм для верхней арматуры и 15мм для нижней, назначаем диаметр арматуры 3мм В500 Rs = 415МПа

Принимаем lc=11см и определим М

Полного защемления полок в ребрах нет.



b - расчетный пролет = 1м

Определим площадь арматуры полки плиты на 1 погонный метр

Принимаем количество стержней 13, с шагом 7см

Согласно приложению 8 с. 406, при A_s = 0,9 и d = 3мм, принимаем шаг стержней арматуры 300мм

В соответствии с рекомендациями норм принимаем диаметр поперечной арматуры (хомутов) 8мм, шаг хомутов назначаем, в приопорной зоне 150мм, на остальной части пролета шаг хомутов 100мм.






4. Расчёт плиты на поперечную силу в приопорных зонах















С=127см – невыгоднейшее значение

Окончательно принимаем с = 2h₀ = 54см

Для восприятия поперечной силы арматурой



Площадь арматуры диаметром 8мм

0,503см² – площадь одного хомута




5. Расчёт трещиностойкости в нормальном сечении
1.   Расчет на образование трещин М≤Мcrc

2.   Расчет раскрытия трещин асrс≤[асrс]

1)  М – внешний момент в нормальном сечении.

Мсrc – момент воспринимаемый сечением трещин(в конце 1-й стадии)

2)  [асrс] = 0,3 – при длительной нагрузке.

Раскрытие трещин рассчитывается для непродолжительного действия нагрузок отечественными нормами.

[асrс] = 0,4 – при кратковременной нагрузке.

Если трещина при раскрытии 0,3мм – она самозалечивается.

Текучесть арматуры наступает при раскрытии трещины 0,7 – 1,2мм

Текучесть – рост деформации, при постоянном напряжении.













А1-площадь половины полки

А2-площадь стенки







Es = 2*10⁵ МПа

Eb = 3*10⁴ МПа

Ab = 844

















W_pl – упругопластический момент сопротивления сечения



Придельные деформации бетона при растяжении





































Условия удовлетворяются
6. Расчет колонны
Определение нагрузок на колонну.

А грузовая площадь =
G₁= P*A = 734,4kH – вес пригруза

G₂= 17*Н*А = 17*3*43,2 = 2203,2кН

G₃ = 0,4*0,6*6,6*3*25=118,8кН – собственный вес колонны

G₄ = 3*43,2*10,186 = 1320,11кН – вес перекрытий с полезной нагрузкой

G₅ = 0,6*0,3*3*7,2*25 = 97,2кН – вес ригелей

N = G₁ + G₂ + G₃ + G₄ + G₅ = 4473,71kH
Расчёт прочности колонны, как сжатого элемента

Все сжатые элементы в строительстве работают на внецентренное сжатие, так требуется расчёт рамы с жесткими узлами. Расчёт мы упрощаем, и считаем колонну как центрально-сжатый элемент.

R_sc для А400 = 355МПа








Окончательно принимаем 10 стержней арматуры диаметром 18мм и площадью 25,4см²

Толщина защитного слоя 20мм. Диаметр поперечной арматуры(хомутов) 6мм.

Шаг продольной арматуры принимаем из условия от 15d и не более 500мм. Окончательно примем шаг продольной арматуры 250мм.







Рассчитываем площадь консоли.





















Фактическая l=25 больше расчётной l=8, условие выполняется.

 - условие выполнено
7. Расчёт столбчатого фундамента
Вычисление площади основания фундамента

R – расчётное сопротивление грунта 0,5МПа

г – объёмная масса грунта 1,7т/м³

d-глубина заложения фундамента, условно примем 150см



Принимаем трехступенчатый фундамент, с высотой всех ступеней 300мм, шириной первой и второй ступени 300мм, и третьей ступени 400мм. Размеры стакана фундамента 1000х1100.

Расчёт по нормальному сечению I-I





Принимаем защитный слой

d предварительно принимаем 20мм









Шаг арматуры рекомендуется 20см. Принимаем 5 арматур диаметром 12мм и площадью 5,65см². Арматура не доходит до края бетона на 10мм.

Расчёт нижней ступени на продавливание.









Список используемой литературы
1.   Бочков В.Н., Сигалов. «Железобетонные конструкции», 4-ое издание. Строиздат., 1985 г.

2.   Берген «Инженерные конструкции». Изд. «Высшая школа», 1989 г.