Проектирование несущих конструкций многоэтажного каркасного здания

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОУ ВПО  МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ

 УНИВЕРСИТЕТ

 

 

 

 

Кафедра железобетонных и каменных конструкций

 

 

 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ №1

 

на  тему:

«Проектирование несущих конструкций многоэтажного  каркасного здания»

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                        Студентка Клочкова А.Н.

                                                                                                         ПГС IV- 13

                                                                                                        Консультант: Пенкина Е.В.

 

 

 

 

г. Москва

2012г. 

Оглавление.

 

Проектирование  сборного балочного перекрытия………………………………………………3

1. Компоновка сборного балочного перекрытия……………………………………………….3
2. Расчет и конструирование многопустотной предварительно напряженной плиты перекрытия……………………………………………………………………………………..4
1. Исходные данные……………………………………………………………………………...4
2. Расчёт плиты по предельным состояниям первой группы………………………………….5
3. Расчёт плиты по предельным состояниям второй группы………………………………….10
3. Расчёт и конструирование однопролётного ригеля…………………………………………17
1. Исходные данные……………………………………………………………………………...17
2. Определение усилий в ригеле………………………………………………………………...18
3. Расчёт ригеля по прочности нормальных сечений при действии изгибающего момента..19
4. Расчёт ригеля по прочности при действии поперечных сил………………………………..20
5. Построение эпюры материалов……………………………………………………………….24
4. Расчёт и конструирование колонны………………………………………………………….27
1. Исходные данные……………………………………………………………………………...27
2. Определение усилий в колонне………………………………………………………………27
3. Расчёт по прочности колонны………………………………………………………………...28
5. Расчёт и конструирование фундамента под колонну……………………………………….30
1. Исходные данные……………………………………………………………………………...30
2. Определение размера стороны подошвы фундамента………………………………………30
3. Определение высоты фундамента……………………………………………………………30
4. Расчёт на продавливание……………………………………………………………………...32
5. Определение площади арматуры подошвы фундамента……………………………………34

Список литературы………………………………………………………………………………...36

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проектирование  сборного балочного перекрытия.

1. Компоновка сборного балочного перекрытия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Расчет и конструирование  многопустотной предварительно напряженной  плиты перекрытия.

1. Исходные  данные

Нагрузки  на 1 м² перекрытия

 

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке γf	Расчетная нагрузка, кН/м2
1	2	3	4
Постоянная: Полы – доска половая по лагам,       δ=40 мм (γ=5 кН/м3)   Цементно-песчаная раствор, δ=30 мм (γ=18 кН/м3)   Многопустотная сборная  плита перекрытия с омоноличиванием  швов, δ=220 мм	0,20     0,54     3,4	1,3     1,3     1,1	0,26     0,70     3,74
Итого постоянная нагрузка g	4,14		4,7
Временная: Перегородки, δ=120 мм   Полезная, в том числе  кратковременная νsh длительная νlon	0,5   7,0   5 2	1,2   1,2   1,2 1,2	0,6   8,4   6 2,4
Итого временная  нагрузка ν	7,5		9
Полная нагрузка g + ν	11,64		13,7

 

 

Нагрузка на 1 погонный метр длины плиты при нормальной её ширине 1,5 м с учетом коэффициента надежности по ответственности здания :

            – расчетная постоянная ;

            – расчетная полная ;

            – нормативная постоянная ;

            – нормативная полная ;

            – нормативная постоянная и  длительная .

 

 

 

 

 

 

Материалы для плиты.

Бетон тяжелый  класса по прочности на сжатие В20:

 

 

 

          Начальный модуль упругости бетона

            Технология изготовления плиты  – агрегатно-поточная. Плита подвергается  тепловой обработке при атмосферном  давлении. Натяжение напрягаемой  арматуры осуществляется электротермическим  способом.

Арматура:

– продольная напрягаемая класса А600:

 

            – ненапрягаемая класса А500:

 

2. Расчет  плиты по предельным состояниям первой группы.

 

Определение внутренних усилий.

Расчетный пролет плиты в соответствии с рисунком: 
м

 

  Поперечное конструктивное  сечение плиты заменяется эквивалентным  двутавровым сечением. Размеры 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 (изгибающие моменты):

            – полный:

 

            – постоянной и длительной:

 

 

Расчет по прочности  нормального сечения при действии изгибающего момента.

 

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 , так как

 

где – конструктивный размер плиты (508 см).

 

 

Предположим, что нейтральная ось находится в пределах полки

 

 

 

Должно выполняться условие , – граничная относительная высота сжатой зоны.     

Значение  определяется по формуле: 
 
где – относительная деформация арматуры растянутой зоны, вызванная внешней нагрузкой при достижении в этой арматуре напряжения, равного ;

            – относительная деформация сжатого бетона при напряжениях, равных , принимаемая 0,0035.

            Для арматуры с условным пределом  текучести значение  определяется по формуле:

 

 – предварительное напряжение в арматуре с учетом всех потерь и коэффициентом .

            Принимаем для холоднодеформированной  арматуры 

Полные суммарные  потери при проектировании принимаются  не менее 100 Мпа,

При определении : .

 

 

 

Размер сжатой зоны . 

Так как , можно принимать максимальное значение коэффициента условий работы, (учитывает возможность деформирования высокопрочных арматурных сталей при напряжениях выше условного предела текучеси).

             Площадь сечения арматуры:

 

 

Принимаем А600;

 

Расчет по прочности  при действии поперечной силы.

 

Поперечная  сила от полной нагрузки

            Расчет предварительно напряженных  элементов по сжатой бетонной  полосе между наклонными сечениями  производится из условия:

 

            =0,3;

            см – ширина ребра.

 

 

Расчет предварительно напряженных изгибаемых элементов  по наклонному сечению производят из условия:

 

            – поперечная сила в наклонном сечении;

            – поперечная сила, воспринимаемая бетоном в наклонном сечении;

            – поперечная сила, воспринимаемая поперечной арматурой в наклонном сечении.

Допускается производить расчет наклонных сечений, не рассматривая наклонные сечения  при определении поперечной силы от внешней нагрузки, из условия:

 

 

 

 

65,77 > 29,01 т.е. поперечная арматура (хомуты) необходима по расчету для восприятия усилия:

 

 

            Усилие в поперечной арматуре  на единицу длины равно:

 

 

           Назначем шаг хомутов , получаем

 

                                                        = 300МПа = 30 кН/

           Окончательно принимаем на приопорных  участках плиты по четыре каркаса  с поперечной рабочей арматурой  (хомутами), расположенной с шагом . В этом случае для в одном сечении имеем:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3 Расчет плиты по предельным состояниям второй группы.

Геометрические характеристики приведенного сечения.

Круглое сечение  пустот заменим эквивалентным квадратным со стороной

 

Размеры расчетного двутаврового сечения: толщина полок 

;

ширина ребра ;

ширина полок 

            Определяем геометрические характеристики приведенного сечения:

 

            Площадь приведенного сечения:

 

 

            Статический момент приведенного  сечения относительно нижней  грани:

 

 

            Удаление центра тяжести сечения  от его нижней грани:

 

            Момент инерции приведенного  сечения относительно его центра  тяжести:

 

 

 

 

            Момент сопротивления приведенного  сечения по нижней грани:

 

            Момент сопротивления приведенного  сечения по верхней грани:

 

            Расчет предварительно напряженных  изгибаемых элементов по раскрытию  трещин производят в тех случаях,  когда соблюдается условие:

 

            –изгибающий момент от внешней нагрузки (нормальной);

            – изгибающий момент, воспринимаемый нормальным сечением элемента при образовании трещин и равный:

 

            – момент сопротивления приведенного сечения для крайнего растянутого волокна;

 – расстояние от точки приложения усилия предварительного обжатия до ядровой точки, наиболее удаленной от растянутой зоны;

            – расстояние от центра тяжести приведенного сечения до ядровой точки;

            для двутаврового симметричного сечения;

            – усилие предварительного обжатия с учетом потерь предварительного напряжения в арматуре, соответствующих рассматриваемой стадии работы элемента. Определяем:

 

 

 

 

 

Потери предварительного напряжения арматуры.

Потери от релаксации напряжений арматуры :

 

Потери от температурного перепада:

           Потери от деформации формы: .

            Потери от деформации анкеров: 

            Первые потери:

 

Потери от осадки бетона:

 

 – деформации усадки  бетона, для бетона классов В35 и ниже: .

Потери от ползучести бетона определяются по формуле:

 

            – коэффициент ползучести бетона;

            – коэффициент армирования:

 

            – напряжение в бетоне на уровне центра тяжести рассматриваемой j-ой группы стержней напрягаемой арматуры;

 

            – усилие предварительного обжатия с учетом только первых потерь:

 

            – эксцентриситет усилия относительно центра тяжести приведенного сечения; 

 

            Полное значение первых и вторых  потерь:

 

            При проектировании конструкции полные суммарные потери для арматуры, расположенные в растянутой при эксплуатации зоне сечения элемента, следует принимать не менее 100 Мпа, поэтому принимаем .

            – усилие предварительного обжатия с учетом полных потерь:

 

 

Изгибающий  момент от полной нормальной нагрузки равен:

 

            Следовательно, трещины в растянутой  зоне от эксплуатационных нагрузок  не образуются.