Расчет и конструирование железобетонных конструкций многоэтажного здания

Московский Государственный  Строительный Университет

 

Факультет, курс, группа: ГСХ-IV-2

Кафедра: ЖБК

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовой проект

                  Студент:

Тема: «Расчет и конструирование  железобетонных конструкций многоэтажного  здания»

 

Состав проекта:

1. Расчетно-пояснительная  записка

2. Графическая часть

 

 

 

 

 

 

Руководитель проекта:………………………….

       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва 2011

 

 

 

 

Содержание:

 

Задание на проектирование……………………………………………   ….3

 

Компоновка конструктивной схемы междуэтажного перекрытия…    ..3

 

1. Расчет и конструирование однопролетного ригеля…… …………  ..4

 

2. Расчёт и конструирование колонны………………………   … ……...11

 

3. Расчет и конструирование фундамента под колонну………  … ……13

 

Библиографический список……………………………………   ……… .16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Компоновка  конструктивной схемы сборного межэтажного перекрытия.

 

Связевая конструктивная схема здания с поперечным расположением  ригелей и сеткой клон с размерами  в плане 

Колонны 400*400 мм

Ригель таврового сечения шириной 20 см

=4,2 …. 6,6 м

=45 см-высота ригеля без предварительного  напряжения арматуры;

Плита перекрытия выбирается в зависимости от временной нагрузки при  - многопустотные плиты.

= 4,2… 6,6 м- длина плиты

= 6м (9 секций)

Ширина плиты:

Основная плита  =1,2…2,4м

Плита распорка = 0,8…1,8 м

Плита доборная

Принимаем =1,5м, =1,4м. 

Высота плиты =22 см.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Расчет и конструирование однопролетного ригеля

 

Для опирания пустотных панелей  принимается сечение ригеля высотой  или , для опирания ребристых панелей принимается сечение ригеля высотой . Ригели могут выполняться обычными или предварительно напряженными. Высота сечения обычного ригеля .

 

Исходные данные

Нормативные и расчетные  нагрузки на 1 м² перекрытия принимаются те же, что и при расчете панели перекрытия. Ригель шарнирно оперт на консоли колонн, . Расчетный пролет равен:

где - пролет ригеля в осях;

- размер колонны;

20 см – зазор между колонной и торцом ригеля;

130 см – размер площадки опирания.

Расчетная нагрузка на 1 м длины ригеля определяется с  грузовой полосы, равной шагу рам, в данном случае шаг рам 5,4 м.

Постоянная (g):

- от перекрытия с учетом коэффициента надежности по ответственности

- от веса ригеля

где 2500кг/м³ – плотность железобетона.

С учетом с учетом коэффициента надежности по ответственности и надежности по нагрузке ;

Постоянная погонная нагрузка :

кн/м   

Временная нагрузка (q) с учетом коэффициента надежности по назначению здания и коэффициента снижения временной нагрузки в зависимости от грузовой площади

где А₁=9м²; А – грузовая площадь, А=5,4*5,9=31,86м².

- полная погонная нагрузка

g + = 27,4+11,065 =38,465 кН/м

 

Расчетное сечение ригеля

 

 

 

Определение усилий в ригеле

Расчетная схема ригеля – однопролетная шарнирно опертая  балка пролетом . Вычисляем значения максимального изгибающего момента М и максимальной поперечной силы Q от полной расчетной нагрузки:

Характеристики прочности бетона и арматуры:

- бетон тяжелый класса  В30, расчетное сопротивление при сжатии , при растяжении  ; коэффициент условий работы бетона ;

- арматура продольная рабочая класса А500 диаметром 10-40 мм, расчетное сопротивление и поперечная рабочая арматура класса А400 диаметром 6-8 мм, .

 

Расчет прочности  ригеля по сечению, нормальному к  продольной оси

Определяем высоту сжатой зоны ,

где h_о – рабочая высота сечения ригеля;

j - относительная высота сжатой зоны, определяемая по a_m

,

,

где М=136,6 кНм; R_b=17,0 МПа;

b- ширина сечения ригеля, b=20 см.

;

высота сжатой зоны

Граница сжатой зоны проходит в узкой части сечения ригеля, следовательно, расчет ведем как для прямоугольного сечения.

Площадь сечения растянутой арматуры определяется по формуле:

Принимаем арматуру: 4 Ø18 А500(Аs=10,18 cм²)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет ригеля по прочности при действии поперечных сил

 

Расчет производится рядом с подрезкой в месте  изменения сечения ригеля.

В качестве расчетного принимаем прямоугольное сечение с размерами , в котором действует поперечная сила от полной расчетной нагрузки. Рабочая высота в сечении ригеля в подрезке составляет , вне подрезки (у опор) , в средней части пролета .

При диаметре нижних стержней продольной рабочей арматуры ригеля назначаем поперечные стержни Ø8 А400. Их шаг на приопорном участке принимаем ;

Расчет ригеля по бетонной полосе между наклонными трещинами производится из условия:

, где  - коэффициент принимаемый 0,3. Проверка этого условия дает:

т.е. принятые размеры сечения ригеля в подрезке достаточны.

- расчет поперечной арматуры  необходим.

Погонное усилие в хомутах:

(2Ø8 А400) ,

(не более 54 см ) -наиболее опасная длина проекции наклонного сечения.

- условие прочности ригеля по наклонному сечению в подрезке при действии поперечной силы соблюдается.

Необходимо также убедиться, что шаг хомутов   не превышает максимального шага хомутов , при котором еще обеспечивается прочность ригеля по наклонному сечению между двумя соседними хомутами, т.е.

Примем в средней части пролета  шаг хомутов равным , что не превышает 500 мм.

Погонное усилие в хомутах для  этого участка составляет:

,что не меньше минимальной  интенсивности этого усилия, при  которой поперечная арматура  учитывается в расчете:

;

- условие соблюдается.

Поскольку ,то принимаем ; q = g + = 38,465 кН/м

;

В ригелях с подрезками у концов последних устанавливаются дополнительные хомуты и отгибы для предотвращения трещин отрыва у входящего угла подрезки. Эти хомуты и отгибы должны удовлетворять условию:

Примем дополнительные хомуты у  конца подрезки в количестве 2Ø12 А500 с  , отгибы использовать не будем. Проверка условия дает: , т.е. установленных хомутов достаточно для предотвращения горизонтальных трещин отрыва у входящего угла подрезки.

 

Построение  эпюры материалов

 

Продольная рабочая арматура в пролете 4Ø18 А500.

Площадь этой арматуры Аs определена из расчета на действие максимального изгибающего момента в середине пролета. В целях экономии  арматуры по мере уменьшения изгибающего момента к опорам два стержня обрываются в пролете, а два других доводятся до опор. Определяем изгибающий момент, воспринимаемый сечением ригеля с полной запроектированной арматурой 4Ø18 А500 (Аs=10,18 cм²).

Из условия равновесия:

- прочность сечения обеспечена.

До опоры доводятся 2Ø18 А500,

;

;

Определим изгибающий момент, воспринимаемый сечением ригеля с рабочей арматурой в виде, двух стержней доводимых до опоры:

Графически по эпюре моментов определяем место теоретического обрыва стержней. Эпюра моментов для этого должна быть построена точно с определением значений изгибающих моментов в , в и в пролета.

Изгибающий момент в любом сечении  ригеля определяется по формуле:

, где  - опорная реакция, х – текущая координата.

Изгибающий момент в  полета при

.

Изгибающий момент при

Изгибающий момент при ;

 

 

Длина анкеровки обрываемых стержней определяется по следующей зависимости:

.

Поперечная сила Q определяется графически в месте теоретического обрыва, в данном случае Q=63 кН.

Поперечные стержни Ø8 А400 с Аsw=1,01 cм² в месте теоретического обрыва имеют шаг 10 см.

, принимаем 15d=15*1,8=27 см

Место теоретического обрыва арматуры можно определить аналитически.

Для этого общее выражение  изгибающего момента нужно приравнять к моменту, воспринимаемому сечением ригеля с арматурой 2Ø18 А500

 или 

х1= 4,3м; х2 = 1,03м – это точки теоретического обрыва арматуры. Длина обрываемого стержня равна 4,3-1,03+2*15d=3,81м

Принимаем длину обрываемого стержня 3,9 м

;

 графически поперечная сила была принята 63 кН с достаточной степенью точности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Расчёт и конструирование колонны.

 

Для проектируемого 10 - этажного здания принята сборная железобетонная колонна сечением .

 

Исходные данные

Вид нагрузки	Нормативная Нагрузка кН / м2		Расчётная нагрузка кН / м2
Гидроизоляционный ковер (3 слоя) Армированная цементно-песчаная стяжка, 40мм, плотность – 2200 кг/м3 Керамзит по уклону, 100мм, плотность- 600кг/м3 Утеплитель – минераловатные плиты, 150мм, плотность 150кг/м3 Пароизоляция 1 слой Многопустотная плита перекрытия с омоноличиванием швов, 220мм	0,15 0,88   0,6   0,225   0,05 3,4	1,3 1,3   1,3   1,2   1,3 1,1	0,195 1,144   0,78   0,27   0,065 3,74
Постоянная нагрузка (groof)	5,305		6,194
Временная нагрузка(полная) Снеговая S=Sgm в том числе длительная часть  снеговой нагрузки Slon	3,2*0,7=2,24 1,12	- -	3,2 1,6
Полная нагрузка (g+S)	7,545		9,394

 

Материалы для колонны:

 - бетон тяжелый класса В25, расчетное сопротивление при сжатии R_b = 14.5 Мпа = 1,45 кН/см2

- арматура продольная рабочая класса  А500 (диаметр 16…40 мм), расчетное сопротивление R_s = 435Мпа = 43,5 кН/см2

Поперечная арматура класса А240

 

Определение усилий в колонне:

Грузовая площадь средней  колонны: м²