Размещено на http:www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Нижнетагильский технологический институт (филиал)

Департамент технологический

Кафедра «Технология и организация строительного производства»

Курсовой проект №1

Тема: Проектирование несущих конструкций многоэтажного здания с неполным железобетонным каркасом

по дисциплине Железобетонные и каменные конструкции

Руководитель

Горлова Е.Е.

студент гр. 400101 ПГС

Баталина С.А.

Нижний Тагил

2014



Введение

При разработке проектов зданий и сооружений перед инженером ставятся несколько целей. Во-первых, конструктивные решения нужно выбирать в полной увязке с принятыми методами изготовления и возведения конструкций, а также с учетом условий эксплуатации конструкций. Во-вторых, нужно стремиться к максимальной унификации и типизации конструкций при широком применении сборных конструкций преимущественно из унифицированных стандартных или типовых элементов заводского изготовления. Перед инженером-проектировщиком также ставится цель как можно большей экономии металла, леса и цемента, и как можно меньшей трудоемкости изготовления и возведения конструкций.

В процессе курсового проектирования, а именно, разработки несущих конструкций многоэтажного здания с неполным железобетонным каркасом, выполнения чертежей и расчетов, я буду учиться соблюдать все эти требования, обращаясь к нормативным источникам (СНиП и ГОСТ), а также к различным сериям и учебно-методическим пособиям.

1. Монолитное ребристое перекрытие

1. Компоновка перекрытия

· Пролет главной балки ?₁=6,6м

· Пролет второстепенной балки ?₂=4,8м

· Пролет плит (шаг второстепенных балок) ?_пл=1,65м

· Толщина плиты: h_пл=8см=80мм

· Высота главной балки: h₁=600мм

· Высота второстепенной балки: h₂=400мм

· Ширина балок: b₁=300мм; b₂=200мм

· Длины площадок опирания плиты и балок на стены: с_пл=120мм, с₁=380мм; с₂=250мм



2. Расчет и конструирование монолитной балочной плиты перекрытия

Принимаем бетон для изготовления монолитного ребристого перекрытия класса В15. монолитный плита балка перекрытие

Рис. 1. Расчетная схема плиты

2.1 Сбор нагрузок

Таблица 1

Сбор нагрузок на монолитную плиту, кН/м²

Наименование нагрузки	Формула подсчета	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН/м2
А. Постоянная
Конструкция пола
- бетон
- легкобетон
Собственный вес плиты
ИТОГО:
Б. Временная
Полезная
Вес перегородок		1,1	0,52
ИТОГО:
ВСЕГО:
Полная расчетная погонная нагрузка, кН/м, с ширины грузовой площади В=1м

2.2 Статический расчет

Пролетные моменты в крайних пролетах:

Опорные моменты на первых свободных опорах:

- при непрерывном армировании

- при раздельном армировании

Пролетные моменты в средних пролетах и на средних опорах:

Отрицательный момент в средних пролетах:



Максимальные значения поперечных сил на опорах:

На крайней свободной опоре:

На первой промежуточной опоре слева:

На первой промежуточной опоре справа и на всех остальных промежуточных опорах:

Рис. 3 Расчетная схема и эпюры внешних изгибающих моментов и поперечных сил

2.3 Расчет нормальных сечений монолитной балочной плиты по прочности на действие изгибающих моментов

Расчетные характеристики

Бетона В15: - расчетное сопротивление на осевое сжатие

Продольной арматуры Вр500: .

Подбор основной сетки:

. Тогда

Характер разрушения - пластический. Одиночное армирование

, при n=5, так как шаг S=200 мм

Подбор дополнительной сетки:

. Тогда

определяется методом интерполяции



, при n=5, так как шаг S=200 мм

Проверка прочности плиты на отрицательный момент:

Условие, при котором установка дополнительной арматуры не требуется:

,

Условие выполнилось, поэтому установка дополнительной сетки не нужна.

2.4 Выбор сеток

Таблица 2

Подбор сеток для монолитной плиты

Сетка	Требуемая площадь арматуры , см2, на 1 м при выбранном классе арматуры	Площадь поперечного сечения одного стержня , см2, при шаге рабочих стержней, мм, и выбранном классе арматуры	Рекомендуемая ширина сеток, мм
		100	150	200
	Вр500	Вр500	Вр500	Вр500	Вр500	Вр500	Вр500	Вр500
Непрерывное армирование
С-1	0,892	-	0,081	-	0,127	-	0,178	-	2370
			0,1264		0,1965		0,1965
С-2	0,892	-	0,081	-	0,127	-	0,178	-	2370
			0,1264		0,1965		0,1965
С-3	0,346	-	0,031	-	0,049	-	0,071	-	2370
			0,0713		0,0713		0,0713
С-4	0,346	-	0,031	-	0,049	-	0,071	-	2370
			0,0713		0,0713		0,0713
Раздельное армирование
С-2	-	1,03	-	0,09	-	0,15	-	0,206	-

Вывод: Принимаю 5 Вр500, As=0,196см²

2.5 Расчет прочности наклонных сечений

Прочность наклонных сечений считается обеспеченной, если удовлетворяются условия:

,

,

где это максимальная поперечная сила у грани опоры

, если .

.

Условия выполняются, следовательно, прочность наклонных сечений обеспечена.



3. Расчет и конструирование монолитной главной балки перекрытия

Рис. 4. Расчетная схема главной балки

Грузовая площадь для расчета главной балки:

3.1 Сбор нагрузок на главную балку (для одной сосредоточенной силы)

Таблица 3

Наименование нагрузки	Формула подсчета	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН
А. Постоянная
Конструкция пола
- бетон
- легкобетон
Собственный вес плиты
Вес второстепенной балки		1,1	7,30
Вес участка ГБ		1,1	6,72
ИТОГО:			G=42,03
Б. Временная
Полезная			112,86
Вес перегородок		1,1	4,14
ИТОГО:			V=117,0
ВСЕГО:

3.2 Статический расчет

1) М₁₁=0,197·42,03·6,59=53,49 кН·м; М₁₂=0,258·42,03·6,59=70,05 кН·м;

М₁₃=-0,014·42,03·6,59=-3,8 кН·м; М₂₁=-0,067·42,03·6,6=-18,58 кН·м;

М₂₂=0,1·42,03·6,6=27,74кН·м; М_В=-0,317·42,03·6,6=-87,94 кН·м;

2) М₁₁=0,197·117·6,59=148,9 кН·м; М₁₂=0,258·117·6,59=195,0 кН·м;

М₁₃=-0,014·117·6,59=-10,58 кН·м; М₂₁=-0,067·117·6,6=-51,73 кН·м;

М₂₂=0,1·117·6,6=77,22 кН·м; М_В=-0,317·117·6,6=-244,79кН·м;

3) М₁₁=0,224·117·6,59=169,3 кН·м; М₁₂=0,338·117·6,59=255,47 кН·м;

М₁₃=0,118·117·6,59=89,19 кН·м; М₂₁=-0,158·117·6,6=-122 кН·м;

М₂₂=-0,158·117·6,6=-122,00 кН·м; М_В=-0,158·117·6,6=-122 кН·м;

4) М₁₁=-0,026·117·6,59=-19,65 кН·м; М₁₂=-0,079·117·6,59=-59,71 кН·м;

М₁₃=-0,132·117·6,59=-99,77 кН·м; М₂₁=0,092·117·6,6=69,5 кН·м;

М₂₂=0,258·117·6,6=199,23кН·м; М_В=-0,158·117·6,6=-122 кН·м;

5) М_В=-0,369·117·6,59=-284,94 кН·м; М_С=-0,106·117·6,6=-81,85 кН·м;

- в пролете 1: 117·1,64=176,67 кН·м;

- в пролете 2: 117·1,65=193,05 кН·м

6) М_В=0,053·117·6,6=40,93 кН·м;

М_С=-0,211·117·6,6=-162,93 кН·м;



Статистический расчет главной балки



Таблица 4

Результаты вычисления ординат огибающей эпюры поперченных сил

Участки	? уч, м	Номер загружения, формула подсчета и значение ординаты Q1	Ординаты огиб. эпюры
		7(1+2)	8(1+3)	9(1+4)	11(1+6)	13(10+12)
А-11	1,64
11-12	1,65
12-13	1,65
13-В	1,65
В-21	1,65
21-22	1,65
22-23	1,65
23-С	1,65
С-31	1,65
31-32	1,65
32-33	1,65
33-D	1,64



Рис. 5 Огибающая эпюра поперечной силы

3.3 Конструктивный расчет

Подбор арматуры производим на усилия, взятые с огибающих эпюр моментов и поперечных сил.

Проверка размеров бетонного сечения балки

Материалы для расчета и конструирования балки:

- бетон класса В15;

- арматура: продольная - класса А400, поперечная - А240

Расчетный момент по грани опоры В по оси Б можно определить по формуле:

Уточняем рабочую высоту балки :

Высота сечения главной балки:

Принимаю размеры главной балки: , ,

Определяем расчетную ширину полки тавра:

Размеры сечения проверяем из условия прочности бетона стенки балки по сжатой полосе между двумя наклонными трещинами на действие наибольшей поперечной силы, кН .

цщ1 = 1; цb1 = 1 - 0,01·8,5 = 0,915;

Принятые размеры сечения главной балки достаточны.

Расчет по нормальным сечениям

1) Сечения в пролете

Полка находится в сжатой зоне, значит, сечение нужно рассчитывать, как тавровое.

b'_f = 245 см; b = 30 см; h = 80 см; h'_f = 8 см; класс бетона В15; R_b=0,85кН/см²; R_bt=0,075 кН/см²; _b2=0,9; а = 5 см; h₀ = 75 см

Определим граничный момент:

Следовательно, для всех сечений, воспринимающих положительные моменты, нулевая линия расположена в полке, b = b'_f = 245 см.

2) Сечения на опоре, b = 30 см

Расчётные характеристики материалов:

В15: R_b=0,85 кН/см²; R_bt=0,075 кН/см²; _b2=0,9

А-400: R_s = R_sc = 36,5 кН/см²; _R=0,652; _R=0,440

Таблица 5

Расчет нормальных сечений и эпюры материалов

Момент Мi , кН·м	Результаты расчета
	Расчётная ширина сечения bi , см	Коэффициент бmi	Коэффициент хi	Расчётные площади поперечного сечения Asi , см2	Площади сечения групп стержней Asij , см2	Величины моментов, воспринимаемых группами стержней ДМij , кН·см
					Требуемая	По сортаменту
					% от А	А, см2
	245	0,031	0,985	12,07	50%	6,04	220	6,28	16 934
					50%	6,04	220	6,28	16 934
	30	0,290	0,824	16,61	50%	8,31	225	9,82	22 177
					50%	8,31	222	7,60	17 144
	245	0,022	0,989	8,38	50%	4,19	218	5,09	13 780
					50%	4,19	216	4,02	10 884

Максимальный диаметр продольной арматуры d = 25 мм.

Расчет по наклонным сечениям

А. Расчет вертикальной поперечной арматуры (хомутов)

Определяем пролет среза на приопорном участке:

Прочность наклонных сечений обеспечена, если удовлетворяются условия:

,где ,

Так как одно из условий не выполняется, то хомуты ставятся по расчету.

- интенсивность хомутов вычисляется в зависимости от коэффициентов,

; , где ; , вычислим сначала

Принимаем

Тогда:

Т.к. , то

- условие не выполняется, тогда принимаем

Шаг хомутов на приопорных участках:

По условиям свариваемости d_{sw min}=8 мм. Принимаю

Шаг в пролётных участках:

Таблица 6

Qi, кН	Результаты вычислений
	Число каркасов, ni	Шаг хомутов, Si, см	qswi, кН/см	Диаметр обрываемого стержня, см	Длины анкеровок, lani, см
						20·di	Принято
135,85	2	20	0,9	2	85,5	40	86
168,92	4	40	1,4	2	70,3	40	71
231,15	4	20	1,8	2,2	75,2	44	76
209,45	4	20	1,8	2,2	69,2	44	70
106,22	4	40	1,4	1,6	45,9	32	46

Определение длины анкеровки

Б. Проверка необходимости постановки отгибов

Определяем несущую способность балки на поперечную силу, кН, при отсутствии отгибов:

, где

Необходимость постановки отгибов проверяют для всех приопорных участков по формуле:



< 288,96 кН

Условие выполнено, поэтому установка отгибов не требуется.

В. Расчет прочности на отрыв

Таблица 7

Сбор нагрузок на второстепенную балку

Наименование нагрузки	Формула подсчета	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН
А. Постоянная
Конструкция пола
- бетон
- легкобетон
Собственный вес плиты
Вес второстепенной балки		1,1	1,67
ИТОГО:			g1=7,51
Б. Временная
Полезная			23,51
Вес перегородок		1,1	0,86
ИТОГО:			=24,36
ВСЕГО:

Изгибающий момент, действующий в опорном сечении второстепенной балки:

h₀₁=h_вт.б -а=40-4=36 см

< _R=0,430; о=0,270;

Высота сжатой зоны бетона в опорном сечении второстепенной балки:

Длина зоны отрыва:

Требуемая площадь сечения вертикальных стержней по длине зоны отрыва:

Принимаю 2 сетки с вертикальными стержнями 4Ш6 А-400 (А_s=1,13 см²)

Шаг вертикальных стержней 300 мм.

Рис.6 Расчетная схема главной балки на отрыв



Заключение

В процессе курсового проектирования я разработала несущие конструкции многоэтажного здания с неполным железобетонным каркасом, выполнила чертежи и расчеты, постаралась соблюсти все требования, изложенные в нормативных источниках, сериях и учебно-методических пособиях.

Размещено на Allbest.ru

...