- •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.
Раздел I. Конструирование сборных железобетонных конструкций пятиэтажного здания.
1.1.Компоновка конструктивной схемы сборного перекрытия
Плиты перекрытий ребристые, принимаются шириной, равной 1500 мм; доборные (пристенные) плиты шириной 800 мм размещаются по рядам колонн и опираются на ригели и опорные столики на крайних колоннах; связевые плиты приняты такой же ширины как и рядовые-1500 мм, располагаются по осям колонн.
В продольном направлении жёсткость здания обеспечивается вертикальными связями, устанавливаемыми в одном среднем пролёте по каждому ряду колонн. В поперечном направлении жёсткость здания обеспечивается также по связевой системе: ветровая нагрузка через перекрытия, работающие как горизонтальные жёсткие диски, передаётся на торцовые стены, выполняющие функции вертикальных связевых диафрагм.
1.2. Расчет ребристой плиты
1.2.1. Расчёт ребристой плиты по предельным состояниям первой группы
Расчётный пролёт и нагрузки.
Расчётный пролёт равен:
;
Конструктивный пролёт равен:
.
Высота плиты:
. Принимаю 45см, ширину продольных ребёр понизу 7 см, поверху 9см, ширину верхней полки ; толщину сжатой полки. Толщина ребра расчетного таврового сечения без учета заделки швов между плитами принята 14 см.
• Сбор нагрузок и определение усилий в плите.
Сбор вертикальных нагрузок на один квадратный метр перекрытия приводится в таблице 1. Расчетная нагрузка вычисляется на 1м длины плиты с учетом коэффициента надежности по ответственности здания = 0,95 при номинальной ширине плиты 1,5 м.
Таблица 1. Сбор вертикальных нагрузок на перекрытие
Вид нагрузки |
Норматив ная нагрузка, Н/м2 |
Коэффициент надежности по нагрузке |
Расчетная нагрузка, Н/м2 |
Постоянная: |
|
|
|
бетонное покрытие t = 20 мм, р = 22,0 кН/м3 |
440 |
1,3 |
572 |
цементная песчаная стяжка i= 40 мм, р = 18,0 кН/м3 |
720 |
1,3 |
936 |
засыпка (песок) 50мм р = 17,0 кН/м3 железобетонная плита |
850
2500 |
1,3
1,1 |
1105
2750 |
Итого |
4510 |
- |
5363 |
• Временная v |
11500 |
1,2 |
13800 |
в том числе: • длительная • кратковременная |
7500 4000 |
1,2 1,2 |
9000 4800 |
• Полная q = g + v |
16010 |
- |
19163 |
в том числе: • постоянная и длительная • кратковременная |
12010 4000 |
- - |
14363 4800 |
Расчетная нагрузка на 1 погонный метр плиты:
• Постоянная нагрузка g = 5363∙0,95∙1,5=7642,3 Н/м =7,64 кН/м.
• Временная нагрузка v=13800∙0,95∙1,5=19665 Н/м = 19,67 кН/м.
• Полная q=19163∙0,95∙1,5=27307,275 Н/м=27,31 кН/м.
Нормативная нагрузка на 1 погонный метр плиты:
• постоянная gn = 4,51∙0,95∙1,5≈6,43 кН/м;
• полная gn +vn = 16,01∙0,95∙1,5≈22,81 кН/м;
• постоянная и длительная 12,01∙0,95∙1,5 ≈17,11 кН/м.
Усилия для расчетов по предельным состояниям первой группы.
От расчетных нагрузок:
.
Усилия для расчетов по предельным состояниям второй группы.
От полной нормативной нагрузки:
От постоянной и длительно-действующей части нормативной нагрузки:
.
• Расчет плиты по предельным состояниям первой группы.
Расчет плиты по предельным состояниям первой группы включает расчеты прочности продольных ребер и полки плиты для различных стадий работы конструкции и, как правило, заключается в определении необходимого количества арматуры и ее расположении в сечениях и по длине элемента.
• Расчет прочности нормальных сечений продольных ребер плиты.
Исходные данные. Продольные ребра рассчитываются для отдельной плиты без учета бетона замоноличивания межплитных швов. Расчетной схемой продольных ребер в стадии эксплуатации является шарнирно опертая балка. Расчетное сечение таврового профиля с полкой в сжатой зоне. Бетон тяжелый класса В40, Rb = 22 МПа (22∙103 кН/м2), напрягаемая растянутая арматура А800, расчетное сопротивление Rs = 695 МПа (695∙103 кН/м2), изгибающий момент от полных нагрузок М = 272,84 кН∙м. Размеры сечения h=45 см, , b =14 см, . Минимальный защитный слой для конструкций в закрытых помещениях при нормальной влажности принимается не менее 20 мм. Расстояние от центра тяжести арматуры до растянутой грани а ≥ 20+ Ø /2. Предполагаемый диаметр арматуры
Ø =20мм, тогда а=3 см, рабочая высота сечения h0=42 см.
Расчет прочности выполняется в предположении, что расчетной сжатой ненапрягаемой арматуры не требуется (Asc= 0); уровень преднапряжения sp/ Rs≈ 0,587 с учетом всех потерь и коэффициента точности натяжения sp= 0,9.
Величина напряжений обжатия σsp= 0,587∙RS=0,587∙695= 408 МПа.
Проверяется положение нейтральной оси
Граница сжатой зоны проходит в полке, сечение рассчитывается как прямоугольное с размерами ,,h0=0,42 м.
Вычисляется табличный коэффициент αm:
αm = M / Rb ∙b|f ∙h02 =272,84/22 ∙103 ∙1,46 ∙0,422=0,048.
Граничная высота сжатой зоны бетона при σsp/Rs≈ 0,6 и арматуре А800 по таблице /6/ приложения:
ξR = 0,41.
αR= ξR (1- ξR /2)=0,326
Проверяется выполнение условия αm =0,048 ≤ αR = 0,326, следовательно сжатой арматуры не требуется и сечение рассчитывается с одиночной арматурой.
Вычисляется относительная высота сжатой зоны в сечении
ξ/ ξR=0,049/0,41=0,12.
Так как условие ξ≤ ξR соблюдается, расчетное сопротивление напрягаемой арматуры Rs необходимо увеличить путем умножения на коэффициент условий работы S3, учитывающий увеличение сопротивления напрягаемой арматуры выше условного предела текучести и определяемый по формуле
s3 = 1,25 - 0,25 ξ/ ξR = 1,25-0,25 ∙ 0,112= 1,22> 1,1.
Принимаем s3=1,1
При ξ/ ξR < 0,6 коэффициент s3=1,1.
Требуемая площадь растянутой напрягаемой арматуры:
По сортаменту, выпускаемой стали (таблица 7 приложения), определяется диаметр и необходимое количество стержней. Принимаем 2Ø25 А800, Asp = 9,82см . Располагаем арматуру по одному стержню в каждом продольном ребре.
• Расчет прочности наклонных сечений продольных ребер
Исходные данные. Расчетная поперечная сила на опоре Q =122,08 кН, расчетная полная нагрузка 27,31кН/м, временная часть нагрузки 19,67кН/м, Rb = 22МПа(22∙103 кН/м2 ), Rbt = 1,4 МПа (1,4 ∙ 103 кН/м2), поперечная арматура-проволока класса В500, диаметром 5мм, площадь одного поперечного стержня 0,196 см2, (Аsw=nfsw = 2∙0,196 = 0,392∙10-4 м2), Rsw= 300 МПа (300∙103 кН/м2); продольная каркасов В500 диаметром 8мм, ho= 0,42м,
b =2∙0,07=0,14м без учета заделки швов между плитами.
Условие обеспечения прочности наклонного сечения ребра плиты:
Q≤Qb+Qsw,
где Q — поперечная расчетная сила в рассматриваемом сечении;
Qb - поперечная сила, воспринимаемая бетоном,
Qsw — поперечная сила, воспринимаемая хомутами.
Вычисляем поперечную силу, воспринимаемую бетоном Qb.
Qb=Mb/c.
Mb= 1,5φnRbt∙b∙h02 = 1,5∙1,37∙1,4∙103∙0,14∙0,422 = 71,05 кНм.
Предварительно вычисляется усилие преднапряжения с учетом всех потерь
Р= σsp∙Asp =408∙103∙9,82∙10-4 = 400,66кН.
Вычисляется коэффициент, учитывающий влияние предварительного напряжения на прочность наклонного сечения:
φn=1+ l,6(P/RbA1)- 1,16(P/RbA1)2= 1+1,6 ∙0,29-1,16 ∙0,292= 1,37;
Здесь А1- площадь бетонного сечения без учета свесов сжатой полки:
А1= b∙h=0,14∙0,45=0,063м2; P/RbA1=400,66/22 ∙103 ∙0,063=0,2904 ≈0,29м2;
;
q1=q-0,5qv = 27,31 - 0,5 ∙ 19,67 = 17,48кН/м.
Невыгоднейшее расположение проекции наклонного сечения «с» при действии эквивалентной равномерно распределенной нагрузки определяется по формуле .
При определении «с» должны выполняться условия: ho=42см < с =200см < 3ho = 126см. Верхнее условие не выполняется.
Принимаем с = 1,26м и вычисляем Qb.
Qb= Мb/с = 71,05/1,26= 56,34кН.
При вычислении Qb должны выполняться условия:
Qb= 56,34кН≥ Qb,min=0,5Rbt∙b∙ho= 0,5∙1,4∙103∙0,14∙0,42= 41,16кН,
Qb= 56,34кН≤ Qb,max=2,5Rbt∙b∙ho= 2,5∙1,4∙103∙0,14∙0,42= 205,8кН.
Таким образом для дальнейших расчетов принимаем Qb= 56,34кН.
Вычисляем поперечную силу, воспринимаемую хомутами Qsw.
Усилие Qsw определяется по формуле Qsw= 0,75qswc0, в зависимости от величины
Проверяем условие
Qbl=70,5 кН <φnRbt∙b∙h0 = 1,37 ∙ 1,4∙ 103∙ 0,14∙ 0,42= 112,8кН.
Требуемая интенсивность хомутов qsw определяется по формуле:
qsw=(Qmax - Qb,min-3h0q1)/l,5ho=(122,08-41,16-3 ∙ 0,42 ∙ 17,48)/1,5 ∙ 0,42= 93,5кН/м.
Хомуты учитываются в расчете если соблюдается условие
qsw=93,5кH≥0,25 ∙φnRbt∙b=0,25 ∙ l,37 ∙ l,4 ∙ 103 ∙ 0,14=67,13кH/м.
Уточняем вычисленную ранее длину проекции невыгоднейшего сечения «с»
м>2h0/(l-0,5qsw/φnRbtb)=2∙0,42/(l-0,5∙93,5/l ,37∙1,15∙103∙0,14)=1,01м. Значение с0 должно быть равно «с», но не более 2ho =2∙0,42= 0,84м.
Расчетный минимальный шаг хомутов
Sw1= Rsw∙Asw/ qsw=300∙l03∙0,392∙10-4/93,5 = 0,119см ≈0,12м.
Пересчитаем величину qsw с учетом выбранного шага:
qsw= Rsw∙Asw/ Sw1=98 кH/м.
• Вычисляем поперечную силу, воспринимаемую хомутами Qsw.
Qsw = 0,75∙qsw∙ сo = 0,75∙98∙0,84=61,74кН.
Q = Qmax - qsw с=122,08-17,48 ∙ 1,26=100кН.
Q=100 кН ≤ Qb+Qsw =56,34+61,74=118,08кН.
Условие выполняется, прочность наклонного сечения ребра обеспечена.
В каждом продольном ребре устанавливается по одному каркасу, вертикальные стержни из арматуры класса В500 диаметром 5 мм с шагом 120мм продольные из арматуры В500 диаметром 8 мм. По конструктивным требованиям шаг стержней на приопорных участках не должен превышать 0,5 ho = 0,42/2 = 0,21м и 300мм; на остальной части пролета не более 0,75ho= 0,75 ∙ 42= 31,5 и не более 500мм. Окончательно принимаем шаг поперечных стержней 120 мм на приопорных участках длиной 1/4 и 200 мм- на остальной части пролета плиты.
• Расчет полки плиты на местный изгиб
Исходные данные. При расчете на местный изгиб из полки поперек плиты вырезается условная расчетная полоса шириной 1м, которая в дальнейшем рассматривается как балка, частично защемленная в продольных ребрах (опорах). Ширина расчетного сечения такой балки равна L=100 см, высота равна толщине полки h'f= 5 см, с учетом защиты плиты сверху цементно-песчаной стяжкой, принимаем защитный слой 7,5 мм, тогда при арматуре В500 диаметром 5 мм можно принять а =7,5+5/2=1,0см. Рабочая высота сечения ho = 4,0см, Rs=415 МПа.
Вычисляется изгибающий момент с учетом развития пластических деформаций и частичного защемления полки в ребрах:
По таблицам определяются расчетные коэффициенты:
αm = M / Rb ∙L ∙h02 =2,84/22 ∙103 ∙1 ∙0,042=0,08.
По таблице для арматуры B500 определяем αR=0,376; ξR=0,502.
αm= 0,08 < αr=0,376 - сжатая арматура по расчету не требуется.
Вычисляется необходимое количество растянутой арматуры:
,
где
Принимаем арматурную сетку с поперечной рабочей арматурой и конструктивной продольной диаметром 5 мм. Шаг стержней в поперечном направлении 10 см, As = 1,96 см2, в продольном направлении принимаем шаг 20 см.