- •Факультет пгс-о. Кафедра асп курсовой проект
- •Мытищи 2009 г. Оглавление
- •Раздел I. Конструирование сборных железобетонных конструкций пятиэтажного здания.
- •Раздел II. Монолитное балочное перекрытие с плитами,
- •Раздел I. Конструирование сборных железобетонных конструкций пятиэтажного здания.
- •1.1.Компоновка конструктивной схемы сборного перекрытия
- •1.2. Расчет ребристой плиты
- •1.2.1. Расчёт ребристой плиты по предельным состояниям первой группы
- •1.2.2 Расчет плиты по предельным состояниям второй группы.
- •Ширина раскрытия трещин
- •Ширина раскрытия трещин от кратковременного действия длительной нагрузки.
- •Ширина раскрытия трещин при продолжительном действии длительной
- •Кривизна от непродолжительного действия
- •1.2.4. Расчет прочности плиты в стадии транспортирования
- •1.2.5. Расчет прочности штаты в стадии монтажа
- •1.2.6. Расчет монтажной петли
- •1.2.7. Конструирование плиты
- •Назначение арматуры
- •1.3. Проектирование ригеля
- •1.3.1. Расчет ригеля в стадии эксплуатации
- •Определение усилий в ригеле
- •Прочность нормальных сечений ригеля
- •Прочность наклонного сечения подрезки ригеля по поперечной силе.
- •Прочность наклонного сечения в месте изменения сечения подрезки
- •Окончательно принимаем:
- •1.3.2. Проектирование стыка ригеля с колонной.
- •1.3.3. Построение эпюры материалов в ригеле и конструирование ригеля.
- •Назначение арматуры
- •1.4.Расчет средней колонны в стадии эксплуатации
- •1.4.1.Сбор нагрузок и определение усилий в колонне
- •1.4.2. Расчет прочности колонны 1 этажа.
- •1.4.3.Расчет прочности колонны 3 этажа.
- •1.4.4. Расчет прочности колонны первого этажа в стадии монтажа.
- •1.4.5. Проектирование консолей колонны.
- •1.4.6. Расчет жесткой консоли колонны.
- •1.4.8. Конструирование колонны.
- •1.5. Проектирование отдельного фундамента под среднюю колонну
- •1.5.1.Определение размеров фундамента
- •1.5.2.Расчет прочности подошвы фундамента
- •1.5.3.Конструирование фундамента
- •Технико-экономические показатели фундамента
- •Раздел II. Монолитное балочное перекрытие с плитами, работающими в одном направлении.
- •2.1. Проектирование монолитной плиты перекрытия.
- •2.2.Расчет плиты перекрытия в стадии эксплуатации.
- •2.2.1. Размеры и расчетные пролеты элементов перекрытия.
- •2.2.2. Сбор нагрузок и определение усилий в плите
- •Для расчетов по предельным состояниям первой группы
- •2.2.3. Прочность нормальных сечений плиты (подбор арматуры)
- •Арматура средних пролетов
- •Арматура крайних пролетов
- •Расчет плиты на действие поперечных сил
- •Проверка плиты по образованию нормальных трещин
- •Проверка плиты по раскрытию нормальных трещин
- •2.2.4. Конструирование плиты
- •Назначение арматуры в плите
- •2.3. Проектирование второстепенной балки монолитного перекрытия.
- •2.3.1. Установление размеров и расчетных пролетов балки перекрытия
- •2.3.2. Определение усилий в балке
- •2.3.3. Прочность нормальных сечений (расчет рабочей продольной арматуры)
- •Арматура в средних пролетах
- •2.3.4. Прочность наклонных сечений (расчет вертикальных стержней) Сечение над первой промежуточной опорой (слева)
- •Сечение над первой промежуточной опорой (справа)
- •Сечение над первой опорой
- •Сечение над средней промежуточной опорой
- •2.3.5. Конструирование второстепенных балок
- •Назначение арматуры
- •2.4.Технико-экономические показатели перекрытия
- •3. Список использованной литературы.
Окончательно принимаем:
• в подрезке шаг поперечных стержней Sw1 = 80мм,
• на приопорных участках длиной 1800 мм Sw2 = 150мм,
• на остальной части пролета шаг стержней Sw3 = 350 мм.
1.3.2. Проектирование стыка ригеля с колонной.
Исходные данные. Запроектировать стык ригеля с колонной с ограниченно воспринимаемым моментом (55 кНм) при следующих данных. Ригель с подрезкой. Бетон класса В60, Rb= 33 МПа, материал соединительной пластины - сталь С235, толщина листа 10-20 мм Ry= 230 МПа, сварка производится электродом Э42. Высота ригеля у опоры h = 450 мм, рабочая высота ригеля ho=h-a = 450-50=400 мм, рабочая верхняя арматура ригеля 2Ø16 А400, As= 4,02 см.2
Определяем относительную высоту сжатой зоны бетона:
По таблице 3 приложения находим коэффициенты ξr= 0,531;αR= 0,39.
Вычисляем высоту сжатой зоны: х = 0, 036∙40=1,44см.
Плечо пары сил: Za = h0 - 0,5х = 40 - 0,5∙1,44 = 39,3см = 0,393м.
Растягивающее усилие, действующее на соединительную пластинку:
N = М / za = 55/0,393= 140кН.
Определяется рабочая площадь «рыбки»:
Aпл=N/Ry =140/230∙103 =0,00061м.2= 6,1см.2
Задаемся толщиной пластины δ = 10мм и вычисляем её ширину:
bпл= Апл/t=6,1/ 1,0= 6,1см.
Принимаем размеры сечения «рыбки» 10х61мм. Апл = 6,1см2 .
Рассчитываем длину сварных швов, прикрепляющих «рыбку» к закладной детали ригеля по металлу шва:
Здесь
Принимаем длину швов 23 см.
Минимальная длина швов, исходя из прочности швов по границе сплавления, по формуле (3.6) при
При прикреплении пластины двумя фланговыми швами расчетная длина шва с каждой стороны должна быть не менее:
Определяем длину лобового шва, прикрепляющего «рыбку» к закладной пластине колонны. При параметрах сварного шва из предыдущего расчета его длина будет равна большему из полученных ранее значений, т. е. . Тогда необходимая расчетная длина шва должна быть не менее
Окончательно принимаем длину шва
Определяется длина соединительной пластины
Ширину соединительной пластины в месте примыкания к колонне принимаем не менее длины лобового шва, т. е.
Расчетное сечение рыбки, обеспечивающее передачу опорного момента в 55 кН∙м было определено выше и составляет 10х61 мм.
1.3.3. Построение эпюры материалов в ригеле и конструирование ригеля.
Ригель армируется двумя плоскими сварными каркасами с продольной рабочей арматурой в пролете 6Ø36 и 1Ø20 А400 с As = 64,21 см2 . В целях экономии арматуры два стержня Ø36 обрываются в пролете в соответствие с эпюрой изгибающих моментов, а 4Ø36 и 1Ø20 доводятся до опоры.
Вычисляем фактический изгибающий момент, воспринимаемый ригелем с арматурой 6Ø36 и 1Ø20 А400 и рабочей высотой сечения h0 = 51 см, для чего определяем высоту сжатой зоны сечения «х» и сравниваем ее с граничной высотой xR:
По таблице 3 приложения находим коэффициенты ξr= 0,531 и вычисляем граничную высоту сжатой зоны; xR= 0,531∙0,51 =0,27м; х= 0,23м <xr= 0,27м.
М6Ø36 и 1Ø20=Rs∙As(h0-0,5x)=355∙103∙64,21∙10-4∙(0,51-0,5∙0,23)=996,4кН,
Изгибающий момент, воспринимаемый сечением ригеля с арматурой 4Ø36 и 1Ø20, As=43,86 см2, h0 = 51 см.
Относительная граничная высота сжатой зоны ξr= 0,531
х= 0,16м <xr= 0,27м.
М4Ø36 и 1Ø20=Rs∙As(h0-0,5x)=355∙103∙43,86∙10-4∙(0,51-0,5∙0,16)=669,5кН,
Построение эпюры материалов в ригеле будем проводить графоаналитическим способом, для чего в масштабе построим эпюру моментов от расчетной нагрузки, а затем определим координаты точек теоретического обрыва (ТТО) стержней. Вычисляем координаты эпюры моментов ТТО, в середине пролета и координаты нулевых точек.
Исходные данные. Балочный момент М0 = 908,94 + 55 = 963,94 кНм, пролетный момент Мпр = 908,94 кНм, опорный момент Мо = 55 кНм, полная расчетная нагрузка q = 178,18 кН/м, реакция опор Ra = Rb = 607,6 кН.
Рис. 1. Схема для определения координат эпюры моментов.
Положительный момент в пролете, соответствующий координатам ТТО
М4Ø36 и 1Ø20 =669,5 кНм (для пяти стержней 4Ø36 и 1Ø20, доводимых до опор).
Расстояние от опоры до ТТО определяется из условия равновесия элемента в рассматриваемом сечении, точка ТТО:
Учитывая, что q = 178,18 кН/м, Ra = 607,6 кН, получаем следующее алгебраическое квадратное уравнение:
98,09х2 -607,6х+724,5 = 0
Решая это уравнение, находим его корни х1 и х2, которые являются искомыми координатами ТТО:
х1 = 5,05 м; х2 = 1,77 м. Проверка: x1 + х2 = 5,05 + 1,77 = 6,82 м = l0.
Таким же способом определим координаты нулевых точек эпюры моментов
98,09х2 -607,6х+55 = 0
х3 = 6,72 м; х4 = 0,10 м. Проверка: x1 + х2 = 6,72 + 0,10 = 6,82 м = l0.
Через вычисленные точки проводим кривую, которая и будет искомой параболой, ограничивающей эпюру моментов от расчетной нагрузки. Относительную длину анкеровки обрываемых стержней за ТТО вычисляем по таблице 3.3 пособия к СП 52-101-2003 приложения при коэффициенте α=1,0; арматуре А400 и бетоне класса В60: . Отсюда длина анкеровкиlan = λand =20∙36=720мм.
Отрицательный момент в середине пролета, воспринимаемый сечением с арматурой верхней зоне 2 Ø12 А 400 с As = 2,26см2, b = 60 см, ho = 55 см, а= 5см.
По таблице 3 приложения находим коэффициенты ξr = 0,531 и вычисляем граничную высоту сжатой зоны; xr= 0,531∙0,55 =0,29м.; х= 0,00405м < xR= 0,531∙0,55 =0,29м. Поскольку высота сжатой зоны меньше 2а’=2∙5 = 10см, прочность сечения определяется при а'= х/2 = 0,00405/2 = 0,002025м.
Момент воспринимаемый сечением
М2Ø12 = Rs ∙As(h0 - а') = 355∙103∙2,26∙10-4(0,51 - 0,002025) = 24,7кНм ,
Отрицательный момент на опоре, воспринимаемый сечением с арматурой в верхней зоне 2Ø16 А400 с As = 4,02 см2, b = 30 см, h0 = 40 см.
Высота сжатой зоны меньше 2а’=2∙5 = 10см, прочность сечения определяется при а'= х/2 = 0,014/2 = 0,007м по формуле
М2Ø16 = Rs ∙As(h0 - а') = 355∙103∙4,02∙10-4(0,4 - 0,007) = 56,1кНм ,
Оставляем принятую арматуру 2Ø16 А400 с As = 4,02 cm2 без пересчета.
Положение ТТО для верхней арматуры определим графическим путем, для чего на эпюре моментов откладываем в масштабе ординату численно равную М = 24,7кНм и проводим линию, параллельную горизонтальной оси. Пересечение линии с эпюрой М является ТТО для верхней арматуры.
Верхняя продольная арматура ригеля в пролете диаметром 12 мм и опорная верхняя арматура диаметром 16 мм сваривается в зонах нулевых точек на расстоянии 0,24 м от опор.
В полках ригеля располагается дополнительный каркас из арматуры (катанки) Ø8 А240, с шагом поперечных стержней 200 мм Монтажные петли располагаются на расстоянии 1 м от торца ригеля, диаметром 16мм, А240 с As = 2,01см2
•Объем бетона ригеля:
6,82*0,6*0,6 – 2*0,15*0,3+0,15*0,3*0,45 =2,4 м3.
• Вес ригеля при удельной плотности 2500 кг/м3
2,4*2500 = 6000 кг.
• Приведенная толщина ригеля (расход бетона на 1 квадратный метр площади междуэтажного перекрытия)
2,4/(9,4*7,4) = 0,034м ~ 3,4 см.
Таблица 3. Спецификация арматуры на ригель.
Марка каркаса |
№ позиции |
Диаметр и класс арматуры |
Длина стержня, мм. |
Кол-во стержней |
Общая длина, м. |
Вес арматуры, кг. |
Общий вес, кг. | |
В каркасе |
В элементе | |||||||
Отд. стерж. |
23 |
Ø8 А240 |
580 |
33 |
33 |
19,14 |
7,5 |
7,5 |
К-3 |
13 |
Ø36 А400 |
6580 |
4 |
4 |
|
210,03 |
350,2 |
13’ |
Ø20 А400 |
6580 |
1 |
1 |
26,32 |
16,25 | ||
14 |
Ø36 А400 |
4720 |
2 |
2 |
6,58 |
75,33 | ||
15 |
Ø16 А400 |
180 |
4 |
4 |
9,44 |
1,137 | ||
16 |
Ø12 А400 |
6600 |
2 |
2 |
0,72 |
11,72 | ||
17 |
Ø14 А240 |
580 |
38 |
38 |
13,2 |
26,6 | ||
18 |
Ø14 А240 |
430 |
4 |
4 |
22,04 |
2,08 | ||
19 |
Ø16 А400 |
1100 |
4 |
4 |
1,72 |
6,95 | ||
К-4 |
20 |
Ø8 А240 |
6400 |
4 |
4 |
4,4 |
10,1 |
32,25 |
21 |
Ø8 А240 |
1700 |
33 |
33 |
25,6 |
22,15 | ||
МП |
22
|
Ø16 А240 |
1420
|
2
|
2
|
2,84
|
1,8 |
1,8
|
ИТОГО 391,75 кг. |
Примечание. В спецификации не учтен вес закладных деталей ригеля и расход металла на сварные швы.
• Расход арматуры на 1м2 перекрытия
391,75 /(9,4*7,4)=5,6 кг/м2.
• Расход арматуры на 1м бетона
391,75 /2,4 = 163,2 кг/м3.