Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовой проект

Расчет и проектирование железобетонных элементов жилого здания

1. Задание на проектирование

Требуется рассчитать и сконструировать сборные железобетонные конструкции для 3-х этажного жилого дома: плиту перекрытия с круглыми пустотами марки ПК 60-15 серия 1.141-1 и ленточный фундамент под внутреннюю стену. Стены дома выполнены из кирпича: наружные толщиной 640 мм, внутренние - 380 мм, крыша скатная. Жилой дом запроектирован в г. Стерлитамаке. Нагрузка от снега для V района принимается по п. 5.1. [4] и составляет: полная расчетная - Sg=3,2 кН/м², нормативная - Sgⁿ = 0,7Sg = 0,7*3,2 = 2,24 кН/м², где 0,7 - переходной коэффициент от расчетной снеговой нагрузки к нормативной.

Снеговые районы Российской Федерации (принимаются по карте)	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII
Расчетная нагрузка Sg, кПа (кН/м2)	0,8	1,2	1,8	2,4	3,2	4,0	4,8	5,6
Переходной коэффициент для определения нормативной снеговой нагрузки Sgn	0,7

В соответствии с заданием на РГР по таблице (стр. 1 МУ) принимаем:

Поперечный пролет здания L₁ = 6000 мм, высота этажа 3,0 м.

Состав перекрытия в жилых помещениях:

Линолеум на мастике д = 5 мм, ? = 16 кН/м³

Стяжка на цементном растворе д =20 мм, ? = 20 кН/м³

Керамзитобетон д = 50 мм, ? = 15 кН/м³

Железобетонная плита перекрытия д = 220 мм, g = 3,2 кН/м²

Кровля скатная с нежилым чердачным пространством. Состав:

Металлочерепица д=0,7 м, g=0,074 кН/м²

Обрешетка 50х50 мм; S=350 мм, ?=5 кН/м³

Стропильная нога 80х180 мм; S=900 мм, ?=5 кН/м³

Известково-песчаная корка д=15 мм, ?= 16 кН/м³

Утеплитель керамзит д=100 мм, ?=9 кН/м³

Пароизоляция g=0,1 кН/м²

Железобетонная плита перекрытия д=220 мм, g=3,2 кН/м²

Условное расчетное сопротивление грунтов основания R_о = 0,25 МПа. По степени ответственности - здание II класса, ?_n=0,95.

2. Расчет плиты перекрытия с круглыми пустотами

Несущим элементом перекрытия является многопустотная железобетонная плита с круглыми пустотами, имеющая номинальную длину 6,0 м, ширину 1,5 м (конструктивные размеры 5980х1490 мм) и высоту 22 см. Плита опирается на кирпичные стены.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исходные данные

1. Нормативная временная полезная нагрузка для жилых зданий 1,5 кН/м²:

длительная - 0,3 кН/м²;

кратковременная - 1,5 - 0,3 = 1,2 кН/м²

2. Класс бетона для плиты - В25

3. Класс рабочей арматуры для плиты - A_т -V

Нормативные значения равномерно распределенных временных нагрузок на плиты перекрытий, лестницы и полы на грунтах приведены в таблице 3 СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия [4]

Здания и помещения	Нормативные значения нагрузок р, кПа (кН/м2)
	полное	пониженное (длительное)
1. Квартиры жилых зданий; спальные помещения детских дошкольных учреждений и школ-интернатов; жилые помещения домов отдыха и пансионатов, общежитий и гостиниц; палаты больниц и санаториев; террасы	1,5	0,3
2. Служебные помещения административного, инженерно-технического, научного персонала организаций и учреждений; классные помещения учреждений просвещения; бытовые помещения (гардеробные, душевые, умывальные, уборные) промышленных предприятий и общественных зданий и сооружений	2,0	0,7
3. Кабинеты и лаборатории учреждений здравоохранения; лаборатории учреждений просвещения, науки; помещения электронно-вычислительных машин; кухни общественных зданий; технические этажи; подвальные помещения	Не менее 2,0	Не менее 1,0
4. Залы:
а) читальные	2,0	0,7
б) обеденные (в кафе, ресторанах, столовых)	3,0	1,0
в) собраний и совещаний, ожидания, зрительные и концертные, спортивные	4,0	1,4
г) торговые, выставочные и экспозиционные	Не менее 4,0	Не менее 1,4
5. Книгохранилища; архивы	Не менее 5,0	Не менее 5,0

Расчетные характеристики бетона и арматуры принимаются по варианту в зависимости от класса по СНиП 2.03.01-84* Бетонные и железобетонные конструкции



Класс арматуры	Нормативные сопротивления Rsn = Rs,ser, МПа	Расчетные сопротивления арматуры для предельных состояний первой группы, МПа
		растяжению	сжатиюRsс
		продольной Rs	поперечной (хомутов) Rsw
А-I	235	225	175	225
А-П	295	280	225	280
A-III диаметром: 6-8 10-40	390	355 365	285 290	355 365
Ат - IV	590	510	405	450
Aт-V	788	680	545	500
Bp-l диаметром 3-5 мм	490	410	290	375

Вид сопротивления бетона	Бетон	Расчетное сопротивление бетона для предельных состояний первой группы Rb и Rbt, МПа, при классе бетона по прочности на сжатие
		B10	B12,5	B15	B20	B25	B30	B35
Сжатие осевое (призменная прочность), Rb	Тяжелый и мелкозернистый	6,0	7,5	8,5	11,5	14,5	17	19,5
Растяжение осевое, Rbt	Тяжелый	0,57	0,66	0,75	0,9	1,05	1,20	1,30

Расчетные характеристики материалов:

Бетон тяжелый класса В25:

Расчетное сопротивление сжатию R_b=14,5 МПа=1,45 кН/см²

Расчетное сопротивление растяжению R_bt= 1,05 МПа =0,105 кН/см²

Коэффициент условий работы бетона g_b2=0,9

Арматура:

Предварительно напряженная продольная рабочая класса A_т-V R_S=680 МПа = 68 кН/см²

Продольная конструктивная класса Ж3Вр-I, R_s= 410 МПа = 41 кН/см²

Поперечная арматура каркасов класса ?3Вр-I, R_sw= 290 МПа = 29 кН/см²

Арматура сетки класса Ж3Вр-I, R_s= 410 МПа = 41 кН/см²

Монтажных петель класса А-I, R_s= 225 МПа = 22,5 кН/см²

Сбор нагрузок на плиту

Нагрузка на 1 м² плиты вычисляется исходя из принятой схемы пола перекрытия. Зная конструкцию перекрытия и вид помещения, определяется нагрузку на 1 м² перекрытия, таблица 1.

Методика определения нагрузок

Таблица 1. Нагрузка на 1м² перекрытия

Наименование нагрузки и подсчет	Нормативная, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке гf	Расчетная, кН/м2
Постоянная: Линолеум на мастике д = 5 мм, г = 16кН/м3 (0,005*16) Стяжка на цементном растворе д =20 мм; г = 20 кН/м3 (0,02*20) Керамзитобетон д = 50 мм; г = 15 кН/м3 (0,05*15) Ж/б плита перекрытия д = 220 мм; g = 3,2 кН/м2 Временная полезная нагрузка: длительная - 0,3 кН/м2 кратковременная - 1,2 кН/м2	0,08 0,4 0,75 3,2 0,3 1,2	1,2 1,3 1,3 1,1 1,3 1,3	0,096 0,52 0,975 3,52 0,39 1,56
Всего	5,93	-	7,06

Коэффициент надежности по нагрузке для веса строительных конструкций:

Металлические - г_f=1,05

Бетонные (со средней плотностью свыше 1600 кг/м³), железобетонные, каменные, армокаменные, деревянные - г_f=1,1

Бетонные (со средней плотностью 1600 кг/м³ и менее), изоляционные, выравнивающие и отделочные слои, выполняемые:

- в заводских условиях - г_f=1,2

- на строительной площадке - г_f=1,3

Коэффициент надежности по нагрузке для равномерно распределенных нагрузок:

1,3 - при полном нормативном значении менее 2,0 кПа

1,2 - при полном нормативном значении 2,0 кПа и более

Полная расчетная нагрузка на 1 погонный метр плиты с номинальным размером ширины 1,5 м равна q = 7,06*1,5 = 10,6 кН/м. С учетом коэффициента г_п = 0,95

q = 10,6 *0,95 = 10,07 кН/м.

Определение расчетной схемы плиты

Расчётная схема представляет собой однопролётную балку, загруженную равномерно распределённой нагрузкой интенсивностью q=10,07 кН/м, рисунок 1.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчётный пролёт равен расстоянию между центрами площади опирания плиты на стены l₀ = L_н - (а₁+ а₂)/2 = 6000 - (200+190)/2=5805 мм, рисунок 2.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Максимальный изгибающий момент от полной расчетной нагрузки определяется по формуле

М = q l₀²/8, (1)

где q-нагрузка на 1 п.м. плиты, кН/м;

l₀-расчетный пролёт плиты, м.

М = q l₀²/8=10,07*5,805²/8=42,4 кН?м.

Максимальная поперечная сила от полной расчетной нагрузки определяется по формуле

Q = q l₀/2= 10,07*5,805/2=29,2 кН. (2)

Определение расчётного сечения плиты

Пустотная плита приводится к расчётному двутавровому сечению. При изгибе работа бетона в растянутой зоне не учитывается и окончательно принимается тавровое сечение. Круглые пустоты заменяют квадратом со стороной 0,9d, где d-диаметр пустот, рисунок 3.

Толщина полки приведённого сечения определяется по формуле

h_f' = (h - 0,9 d)/2, (3)

где h - высота приведённого сечения плиты, мм.

h_f' = (220-0,9*159)/2=38,5 мм.

Для определения расчетной ширины полки приведённого сечения определятся отношение h_f'/h. Если h_f'/h < 0,1, то b_f' = 12 h_f'+b. Если h_f'/h ? 0,1, то ширина полки равна ширине плиты. Так как h_f'/h = 38,5/220 = 0,175 > 0,1, тогда b_f'=1490 мм, рисунок 3.

Ширина ребра приведённого таврового сечения определяется по формуле

b = b_f'-n 0,9 d, (4)

где n - число пустот в плите.

b = b_f'-n 0,9 d = 1490-7*0,9*159 = 488 мм.

Количество пустот в зависимости от ширины плиты:

990 мм - 5; 1190 мм - 6; 1490 мм - 7;

1790 мм - 9; 2380 мм - 12; 2980 мм - 15.

Подбор сечения продольной рабочей арматуры

Защитный слой бетона для напрягаемой арматуры принимается a = 35 мм. Рабочая высота сечения h₀ = h - a = 220-35 = 185 мм. Изгибающий момент, соответствующий всей сжатой полки:

М_сеч = R_b g_b2 b_f' h_f' (h₀-h_f'/2), (5)

где R_b - призменная прочность бетона, кН/см² (см. пункт 2.1);

g_b2 - коэффициент условий работы бетона (см. пункт 2.1).

М_сеч = 1,45*0,9*149*3,85 (18,5-3,85/2) = 12408 кН см = 124,1 кН м.

Так как М_сеч = 124,1 кН м > М = 42,4 кН м (формула 1), то нейтральная ось проходит в полке. Тавровое сечение рассчитывается как прямоугольное шириной b_f'=1490 мм:

А₀ = М/(R_b g_b2 b_f' h₀²), (6)

А₀ = 4240/(1,45*0,9*149*18,5²) = 0,064.

По таблице 3.1 [1] исходя из А₀ = 0,064 определяется коэффициент h=0,967.

Требуемая площадь напрягаемой арматуры определяется по формуле

А_sp = M/(R_s h₀ h), (7)

где R_s - расчётное сопротивление продольной рабочей арматуры класса А_т-V, кН/см² (см. пункт 2.1).

А_sp = 4240/(68*18,5*0,967) = 3,49 см².

Исходя из требуемой площади сечения арматуры можно принять 5?10 A_т-V, A_sp = 3,93 см² > 3, см². (см. стр. 446 [1]). Расстояние между напрягаемой арматурой должно быть не более 600 мм (п. 5.20 СНиП [5]), рисунок 5. Предварительно напряженные стержни в графической части обозначены позицией номер 4.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчет сечения на поперечную силу

Проверяем условие постановки поперечных стержней:

Q Ј Q_b = j_b3 R_bt g_b2 (1+j_f+j_n) b h₀, (8)

где j_b3 - определяется по п. 3.31 СниП [5] (0,6 - для тяжёлого бетона);

R_bt-расчётное сопротивление бетона осевому растяжению, кН/см²;

j_f и j_n-находится по п. 3.31 СниП [5] (?_f+?_n принимается равным 0,5).

Так как Q_b = 0,6*0,105*0,9*?48,8*1,5*18,5 = 76,8 кН > Q = 29, 2кН, условие выполняется, следовательно, наклонные трещины не образуются, арматура устанавливается конструктивно в соответствии п. 5.27 [5]. Поперечные стержни принимаются ? 3 Вр-I c шагом не более h/2 = 220/2 = 110 мм. Окончательно принимается шаг кратным 50 мм - S = 100 мм (количество каркасов на плиту см, стр. 8 МУ). Плоские сварные каркасы в графической части имеют обозначение Кр-1 (позиция 3).

Армирование верхней полки плиты

Верхняя полка плиты рассматривается как многопролётная неразрезная балка, загруженная равномерно распределённой нагрузкой. Для обеспечения прочности полки плиты на местный изгиб в пределах пустот в верхней зоне сечения предусмотрена сетка марки 200/300/3/3/.

где 200 - шаг продольных стержней, 3 - диаметр стержней, мм;

300 - шаг поперечных стержней, 3 - диаметр стержней, мм.

Плоская сварная сетка в графической части имеют обозначение С-1 (позиция 1).

Подбор диаметра монтажных петель

Нормативное усилие на одну петлю с учетом коэффициента динамичности определяется по формуле

N = q k_д b l/n, (8)

где q - нормативный вес одного м² плиты, кН/м (см. табл. 1 МУ);

k_д - коэффициент динамичности (1,6 - при транспортировании);

l - длина плиты, м;

b - ширина плиты, м;

n=3 - считается, что вес плиты передается на три петли.

N = 3,2*1,6*1,5*6/3=15,4 кН.

В зависимости от величины усилия монтажные петли принимаются Ж14 A-I при N = 19,1 кН. Монтажные петли в графической части обозначены позицией номер 5.

Информация для выполнения графической части плиты

Запомните принятые решения:

1. Из пункта 2. Конструктивные размеры плиты 5980х1490 мм; Бетон класса В25

2. Из пункта 2.2. Расчетная нагрузка на 1 погонный метр плиты q = 10,07 кН/м

3. Из пункта 2.3. Расчётный пролёт плиты l0 = 5805 мм

4. Из пункта 2.5. Напрягаемая арматура установленная в плите 5Ж10Aт-V

5. Из пункта 2.6. Поперечные стержни каркаса Ж 3 Вр-I c шагом S = 100 мм

6. Из пункта 2.7. Сетка в верхней зоне сечения плиты марки 200/300/3/3/

7. Из пункта 2.8. Монтажные петли приняты Ж14 A-I

8. Расход бетона на плиту по рабочим чертежам 1,12 м3 (стр. 6 МУ)

9. Масса плиты по рабочим чертежам 2,8 т (стр. 6 МУ)

железобетонный фундамент дом

3. Расчёт фундаментной блок - подушки

Требуется выполнить расчет и проектирование ленточного фундамента. Железобетонный ленточный фундамент под кирпичные стены запроектирован в сборном варианте. Внутренние стены толщиной 380 мм. Количество этажей - 3. Условное расчетное сопротивление грунтов основания R_о = 0,24 МПа. По степени ответственности - здание II класса, g_n=0,95.

Расчётные характеристики материалов

Бетон класса В15.

Расчётное сопротивление растяжению R_bt = 0,75 МПа=0,075 кН/см²;

Коэффициент условий работы бетона ?_b2 = 0,9.

Арматура класса A-III.

Расчётное сопротивление растяжению R_s = 365 МПа = 36,5 кН/см².

Сбор нагрузки на фундаментную блок-подушку

За расчётный участок принимается фундамент длиной 1,0 м. Нагрузку на фундамент от перекрытий собирается с грузовой площади А_гр = 1,0 (L+L₁)/2 = 1,0 (6+6)/2 = 6 м², где L, L₁ - размеры поперечных пролетов здания.

Рисунок 4. К расчету фундамента

Таблица 2. Сбор нагрузок на ленточный фундамент

№ п/п	Наименование нагрузки и подсчёт	Нормативная нагрузка, кН	Коэффициент надёжности по нагрузке	Расчётная нагрузка, кН
1 2 3 4	Постоянная от кровли: Металлочерепица д=0,7 мм; g=0,074 кН/м2 (0,074*6) Обрешетка 50х50 мм; S=350 мм; г=5 кН/м3 [(0,05*0,05*5) 6] /0,35 Стропильные конструкции (ориентировочно 5% от веса всего покрытия, включая снег): (0,44+0,21+13,44) 5%/100=0,7 кН (0,47+0,23+19,2) 5%/100=1,0 кН Временная от снега Полная расчетная нагрузка (3,2*6=19,2) Полная нормативная нагрузка (19,2*0,7=13,44)	0,44 0,21 0,70 13,44	1,05 1,1	0,47 0,23 1,0 19,2
Всего от кровли	14,79		20,9
1 2 3 4	Постоянная от чердачного перекрытия: Керамзит д=150 мм; г=5 кН/м3 (0,15*5) 6 Пароизоляция д=3 мм; г=6 кН/м3 (0,003*6) 6 Ж/б плита перекрытия д = 220 мм; g = 3,2 кН/м2 (3,2*6) Временная нагрузка на чердачное перекрытие - 0,7 кН/м2 (0,7*6)	4,5 0,11 19,2 4,2	1,3 1,3 1,1 1,2	5,85 0,14 21,12 5,04
Всего от чердачного перекрытия	28,01	-	32,15
1 2	Нагрузка от перекрытий 3-х этажей (см. табл. 1 МУ) Нормативная - 5,39 кН/м2 (5,39*3*6 = 106,74 кН) Расчетная - 7,06 кН/м2 (7,06*3*6 = 127,08 кН)
Всего от перекрытий	106,74	-	127,08
1	Нагрузка от кирпичной стены д=380 мм, г=18 кН/м3; Нст = n Hэт +1,2 м = 3*3,0 +1,2 = 10,2 м. (0,38*18*10,2)	69,8	1,1	76,7
1	Нагрузка от фундаментных блоков с учетом монолитного пояса д=400 мм, г=24 кН/м3; Н фб = 1,5 м (0,4*24*1,5)	14,4	1,1	15,84
	Итого	233,74		272,67

Нормативная нагрузка на 1 п.м. фундамента составляет N_н = 233,74 кН, расчётная N = 272,67 кН.

Определение ширины подошвы фундаментной блок - подушки

Принимаем расположение блоков в плане вплотную один к другому.

При длине блока l=1 м требуется ширина:

b=N_н g_п/(R₀-g_m d₁), (9)

где b-требуемая ширина блока, м;

N_н-нормативная нагрузка, кН/м;

R₀-расчётное сопротивление грунта, кН/м²;

g_п=0,95 - коэффициент степени ответственности;

g_m-средний удельный вес материала фундамента и грунта на его обрезах (g_mf =20 кН/м³);

d₁ - глубина заложения фундамента, м (см. рис. 6).

b = N_н g_п/(R₀-g_m d)=233,74*0,95/(240-20*1,51) = 1,06 м.

Принимаем ширину блок - подушки b=1200 мм, кратно 200 мм.

Расчёт площади сечения арматуры

Изгибающий момент в консольной части подушки у грани фундаментных блоков от расчётных нагрузок равен

M=0,5 p с², (10)

где с - величина вылета консольной части подушки: с = (b-b_бл)/2 = (1200-400)/2 = 400 мм = 0,4 м (см. рис. 7 и 8);

р - давление под подошвой фундамента:

p = N g_n/(l b) = 272,3 *0,95/(1*1,2) = 215,6 кН/м².

M = 0,5*215,6*0,3² = 17,25 кНЧм = 1725 кН см.

Минимальная рабочая высота фундаментного блока

h₀=c p/(j_b3 R_bt g_b2 l), (11)

где j_b3 - определяется по п. 3.31 СНиП [5] (0,6 - для тяжёлого бетона);

R_bt - расчётное сопротивление бетона осевому растяжению, кН/см² (см. пункт 3.1).

h₀ = 0,4*215,6/(0,6*750*0,9*1) = 0,21 м = 21 см.

Защитный слой а=4 см. Окончательно принимаем h=30 см и h₀=h-a = 30-4=26 см.

Площадь сечения арматуры

A_s = M/(0,9 h₀ R_s)= 1725/(0,9*26*36,5)=2,02 см² (12)

Принимаем рекомендуемый минимальный шаг стержней 200 мм, тогда по длине блока в 1 м укладывают 5 Ж 10 А-III, A_s=3,93 см² > 2,02 см².

Процент армирования

m=A_s 100/(l h₀)=3,93*100/(100*26) = 0,15% > m_min = 0,1%.

Литература

В.И. Сетков, Е.П. Сербин. Строительные конструкции. - М.:ИНФРА-М, 2005.

Мандриков А.П. Примеры расчета железобетонных конструкций. - М.:Стройиздат, 1989.

Доркин В.В. Сборник задач по строительным конструкциям. - М.:Стройиздат, 1986.

СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия.

СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции.

СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений.

Гаевой А.Ф., Усик С.А. Курсовое и дипломное проектирование. - Л.:Стройиздат, 1987.

Размещено на Allbest.ru

...