Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 61
Министерство образования и науки Украины Одесская государственная академия строительства и архитектуры Кафедра железобетонных и каменных конструкций ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к курсовому проекту по предмету: «Железобетонные и каменные конструкции» на тему: «Проектирование железобетонных конструкций многоэтажного здания» Одесса 2010 Оглавление
1. Сбор нагрузок 2. Расчёт и конструирование монолитного ребристого перекрытия 2.1 Расчёт монолитной железобетонной плиты перекрытия 2.2 Расчёт и конструирования второстепенной балки 3. Расчёт и конструирование монолитной железобетонной колоны 4. Расчёт и конструирование фундамента 1.
Сбор нагрузок
Таблица 1 Нагрузка от веса конструкции совмещённой кровли на 1 м2
Вид нагрузки Характер. значение нагрузки на кН/м2
Коэф. Надёжности по нагрузке, ϒfm
Предельно расчётное значение нагрузки, кН/м2
1.
Рулонная кровля , 3слоя рубероида на битумной мастике 0,15 1,2 0,18 2.
Цементно-песчаный раствор δ=30 мм, γ=18кН/м3
0,54 1,3 0,702 3.
Утеплитель из пенобетона δ=20 мм, γ=5кН/м3
1 1,2 1,2 4.
Пароизоляция 1 слой рубероида 0,05 1,2 0,06 5.
Ж/б плита δ=70 мм, γ=25кН/м3
1,75 1,1 1,925 Суммарная постоянная нагрузка gn
=3,49 - g=4,07 6.
Снеговая нагрузка Pn
=0,88 1,14 p=1 Итого
р
n
+
gn
=4.37
- p+g=5
,07
Таблица 2 Нагрузка от веса конструкции перекрытия на 1 м2
Вид нагрузки Характер. значение нагрузки на кН/м2
Коэф. Надёжности по нагрузке, ϒfm
Предельно расчётное значение нагрузки, кН/м2
1.
Керамическая плитка δ=10 мм, γ=19кН/м3
0,19 1,1 0,21 2.
Цементо-песчаный раствор δ=20 мм, γ=18кН/м3
0,36 1,3 0,47 3.
Звукоизоляция δ=30 мм, γ=18кН/м3
0,36 1,3 0,47 4.
Ж/б плита δ=30 мм, γ=18кН/м3
1,75 1,1 1,925 Суммарная постоянная нагрузки gn
=2,66 - g=3,08 5.
Временная полезная нагрузка рn
=4 1,2 р=4,8 Итого
р
n
+
gn
=
6,66
- p+g=
7,88
2.
Расчёт и конструирование монолитного ребристого перекрытия
2.1
Расчёт монолитной железобетонной плиты перекрытия
Определение расчётных пролётов
Для расчётов плиты условно выделим полосу шириной b= 100 см и рассмотрим её как многопролётную не разрезную балку. Опорами которой, является второстепенные балки. Для определения расчётных длин задаёмся размером второстепенной балки. Высота h=( принимаем h =450 мм. Ширина b= принимаем b= 180мм. Плиты опёртые на стены на 120мм – это расстояние от края стены до конца заделки плиты. Расчётные длины плиты: Крайний расчёт пролёта плиты – это расстояние от грани второстепенной балки до 1/3 площади опирания . Крайние L1
=1800мм, L0.1
= L1
+ средний расчётный пролёт плиты – это расстояние в свету между гранями второстепенных балок. среднее L2
= L0.2
-2× На рис. 1 изображена расчётная разбивка плиты перекрытия. Рис. 1 Геометрические размеры и эпюра изгибающих моментов плиты Вычисление расчётных усилий Определяем изгибающий моменты в наиболее опасных сечениях плиты. Момент в первом пролёте: Момент в средних пролётах: Момент на опоре С
и В
: Mc
syp
= -ML
2
= -1,63 Определение минимальной толщины плиты Необходимой толщиной плиты задаёмся с экономических размышлений % армирования плиты в пределах Полезная высота сечения плиты при ξ= μ* где Rb
=14.5 МПа - расчётное сопротивление бетона на сжатие ( для класса В-25); Rs
=365 МПа расчётное сопротивление арматуры при растяжении (для класса А 400С); γb
2
=0.9 – коэффициент условия работы бетона. Используем таблицу коэффициентов для расчёта изгибающих элементов армированных одиночной арматурой, по величине ξ находим соответствующие ему коэффициент αm
=0,196 Определяем полезную расчётную высоту сечения плиты(min 6 см) Полная высота плиты (округляем до 1 см) h= h0
+1.5=2,28+1,5=3,78 см применяем h= 6 см ; Тогда рабочая толщина плиты h0
=6-1,5=4,5 см. Выбор площади сечения арматуры в плите показан ниже в таблице 3. Подбор арматуры плиты перекрытия Сечение М, кН*см ξ Необходимая арматура Необходимая арматура Количество и тип сеток As
,
, см2
Пр1 219 0,952 1,70 Оп В 228 0,955 1,70 Пр2 163 0,966 1,13 Оп С 163 0,966 1,13 1.2 Расчёт и конструирования второстепенной балки
Второстепенные балки монолитного ребристого перекрытия по своей статистической схеме представляет собой многопролётные неразрезные балки Рис.2 Геометрические размеры и опоры усилий второстепенной балки. Расчёт таких балок, выполняется так же как и для плит, учётом перераспределения в следствии пластических деформаций. Для вычисления пролётов второстепенных балок задаёмся размерами главноё балки: высотой: hгл.б.
=(1/10….1/16)lгл.б.
=(1/10….1/16)*600=60…37.5 см. принимаем hгл
=50 см считаем ширину bгл.б
=(1/2….1/3)hгл.б
=(1/2….1/3)*50=25…16 см. принимаем Расчётные пролёты второстепенных балок L0.0
=6000 - 125 - 200 + L0.1
=6000-250 = 5750 мм Расчёт нагрузки на 1 м погонный балки постоянная: Постоянная нагрузка от плиты и пола: q = 3.08 кН/м2
b = 2 м qпл
=3,08×2= 6,16 кН/м от собственного веса второстепенной балки : qвт.б.
=( hвт.б.
–hпл.
)× bвт.б
× где: b - ширина второстепенной балки γfm
– коэффициент надёжности по нагрузки 1,1 полезная нагрузка: pпол
= р + b =4×2 =8 кН/м полная расчётная нагрузка на 1 погонныё метр : q = qпол
+pпол
= 8+8,0905 =16,095 кН/м Вычисление расчётных усилий. У статистических расчётов второстепенных балок с разными пролётами или такими, которые отличаются не более чем 20%, расчётные моменты определяют, используя метод гранитного равновесия. Момент в первом пролёте: M1
= Момент на опоре В: Момент в средних пролётах и на опоре С
: M2
= Мс
=- 33.25 кН ·м Определение поперечных сил Q на крайней опоре: QА
=(q×а1
)= 16.0905 × 5.76x0.4=37.07 кН на средней опоре: QB
=-(q×а2
)= 16.0905 × 5.75x0.6=-55.51 кН в остальных опорах: QB
=(q×а3
)= 16.0905 × 5.75x0.5=46.26 кН Уточнение размеров второстепенных балок. Необходимой толщиной плиты задаёмся с экономических размышлений % армирования плиты в пределах µ=0,8-1% принимаем µ=0,8% по max пролётном моменте. Mmax
=M1
= 64.97кН/м при b =100 см. Полезная высота сечения плиты при ξ =μ*(RS
/RB
*γb
2
)=0.01*(365/14.5*0.9)=0.279 где Rb
=14.5 МПа - расчётное сопротивление бетона на сжатие ( для класса В-25); Rs
=365 МПа расчётное сопротивление арматуры при растяжении (для класса А 400С); γb
2
=0.9 – коэффициент условия работы бетона. Используем таблицу коэффициентов для расчёта изгибающих элементов армированных одиночной арматурой, по величине ξ находим соответствующие ему коэффициент αm
=0,241 b- ширина второстепенной балки Полная высота сечения h= h0
+а=29.25+3=32.35 см ; принимаем h = 35см и b = 18 см Подбор арматуры плиты перекрытия Сечение М, кН*см ξ Необходимая арматура Необходимая арматура Количество и тип сеток As
,
, см2
Пр1 4853 0,9036 4014 6.16 Оп В 4844 0,9036 3016 6.03 Пр2 3325 0,9364 4012 4.52 Оп С 3325 0,9364 3012 3.39 Расчёт наклонных сечений на поперечную силу: При максимальном диаметре продольной арматуры Ø14 из условия свариваемости принимаем для расчёта поперечную арматуру, принимаем Ø6А240С (Аsw
1
= 0.283см2
) при 2-х каркасах (n=2) (Аsw
=2 ×Аsw
1
=2×0.283=0.566 см2
) По конструктивным требованиям шаг поперечных стержней: Проверяем условия по проценту армирования: Определяем единичные усилия воспринимаемые поперечными стержнями Rsw
=175 МПа Длина проекции наибольшего невыгодного сечения h0
=h-a=30-3=27см, с≤2h0
Определяем усилие, воспринимаемое поперечными стержнями Qsw
= qsw
× c=660,3×107,4=70916=70,92kH Определяем усилие, воспринимаемое бетоном Определяем условие прочности Qmax
< Qsw
+ Qb
74,3kH<70,92+70,95=141,87 kH Поперечная арматура для второстепенной балки применяется Ø6А240С с шагом S1
=15cм на приопорных участках длиной 1/4длины пролёта, а в середине пролёта с шагом S2
=30см. 2.
Расчёт и конструирование монолитной железобетонной колоны
Исходные данные: бетон класса В30; Rb
=17 МПа; арматура продольная класса А400С, Rs
=365 МПа; арматура поперечная класса А240С; высота этажа Нэт
=4,2 м; Выбор расчётной схемы
Закрепление колоны первого этажа при вычислении расчётной длины и коэффициента продольного отгиба φ принимают шарнирно-неподвижным на уровне перекрытия и защемлённой в соединении с фундаментом. Вычисление усилий в колоне первого этажа
Нагрузка на колону передаётся от главных балок с учётом их нераздельности. Постоянная нагрузка составляется с собственного веса элементов перекрытия и веса колон. Временная нагрузка вычисляется из условия технологического процесса и принимается в соответствии к заданию на курсовой проект. Собираем грузовую площадь на колону: Агр
=6×6=36 м2
Расчётная длина колоны L0
1
=hэт
+0,15=4,2+0,15=4,35 м; L0
2
= L0
3
= L0
4
=4,2 м. Сечение колоны принимаем 400×400 мм Вычисление нагрузок на колону
Вес колон 1-й этаж G1
c
=acol
*bcol
*l0
1
*ρ*yfm
=0.4*0.4*4.35*25000*1.1=17.4 кН 2-ой этаж G2
c
….. G4
c
=0.4*0.4*4.2*25000*1.1=14.4+3*16.8=16.8 кН Общий вес колон Gc
=Σ Gn
c
= G1
c
+(n-1)* G2
c
=17.4+3*16.8=67.8 кН/ Расчётные нагрузки. 1.от веса покрытия Gпок
=gпок
*Агр
=4,07*36=146,52 кН 2.от веса всех перекрытий Gпок
=gпер
*Агр
*(n-1)=3,08*36*3=332,64 кН 3.от веса второстепенных балок Gвт.бал.
=n(bвт.бал.
*lвт.б.
*3*γfm
)=4(0.35*0.18*6*25*3)=113.4 кН 4.от веса главных балок Gгл.бал
=4(0,5*0,25*6*25)=75кН Итого : G=ΣG=67.58+146.52+332.64+113.4+75=735.14 кН Кратковременная нагрузка P=4*36+0.7*36=169.2 кН Полная нагрузка: Ntot
=G+P=735,14+169,2=904,34 кН Площадь поперечной арматуры при φ= 0,9 As
.
tot
=((Ntot
/φ)-Rb
*acol
*bcol
))/Rsc
=((90434/0.9)-1700*40*40)/36500= -71.76 см2
. Армирование принимаем конструктивно : Продольную арматуру колоны колонн на всех этажах принимаем 4Ø16А400С2. Поперечную арматуру принимаем конструктивно, из условия свариваемости Ø6. Шаг поперечных стержней назначаем в пределах: S≤(15…20)d и S = 200 3.
Расчёт и конструирование фундамента
Исходные данные: Бетон класса В20 Rb
=11.5 МПа, Rbt
=0.9 МПа Арматура класса А400С, Rs
=365 МПа Расчётное сопротивление грунта R0
=0.2 МПа Глубина сезонного промерзания грунта Hr
=0.63см Вычисление размеров подошвы фундамента Плаща подошвы фундамента вычисляется по формуле: Где Nn
=Ntot
/1.1=904.34/1.1=822.13 кН продольное усилие по второй группе предельных состояний передаваемое фундаменту колонной; γm
=20 кН/м3
средний вес единицы объема фундамента и грунта над ним; H1
=mz
Hr
=0.7×0.9=0.63 см глубина заложения фундамента. Таким образом: Af
=822.13*103
/(0.2-0.02*0.63)*106
=4.39 м2
Размеры подошвы фундамента в плане принимаются кратными 30см af
=bf
= Принятые размеры af
=bf
=2,1 м Af
=af
*bf
=4.41м2
Вычисление высоты фундамента Рабочая высота разреза плитной части фундамента вычисляется из условия продавливания по формуле: Где N= 904,34 kH продольное усилие, которое действует с коэффициентом надёжности по нагрузке γm
>1; Давление на грунт под подошвой фундамента от действия продольного расчётного усилия вычисляется по формуле: P=N/Af
=904.34/4.41=205.07 кН/м2
=0,20507 МПа Таким образом H0
=0.5* Полная высота фундамента при наличии бетонной подготовки вычисляется по формуле: Н=Н0
+а =25+3,5=28,5 см Оптимальную высоту фундамента, исходя уз условия конструирования Нmin
=bcol
+25=30+20=55см, принимаем Н=60 см выполняет его двухступенчатых с высотой ступеней по 30см Вычисление изгибающих моментов
В разрезе 1-1 M1
=0.125*p*(af
-acol
)2
*bf
=0.125*0.205(210-40)2
*210*102
=15551812.5 кН*см. В разрезе 2-2 M1
=0.125*p*(af
-a1
)2
*bf
=0.125*0.319(210-110)2
*210*102
=5381250 кН*см. Вычисление площади сечения арматуры
В разрезе 1-1 As1
=M1
/0.9*H0
*Rs
=15551812.5/0.9*365*56,5*102
=8.4 см2
H0
=60 – 3.5=56.5 см В разрезе 2-2 As
2
=M2
/0.9*H01
*Rs
=5381250/0.9*365*26,5*102
=6,2 см2
h01
=30 – 3.5=26.5 см Количество рабочих стержней в каждом направлении вычисляем по большим значениям Аs
=8,4 см2
,
исходя из максимального допустимого расстояния между стержнями S=20 см. Таким образом N=(af
- 2*5/S)+1=((210-10)/20)+1=11 стержней Принимаем 12стержней Ø14А400С, As
=9,23 см2
с шагом 200см.
|