Залізобетонні конструкції

Курсова робота

Виконав студент: Осокін Євген Група 4016 / 1

Санкт-Петербурзький Державний Технічний Університет

Санкт-Петербург 1997

ЗМІСТ

Технічне завдання

1. Компонування балочного перекриття і призначення основних розмірів елементів

2. Розрахунок балочної плити

2.1. Статичний розрахунок балочної плити

2.2. Визначення площі перерізу арматури в плиті

3. Розрахунок головних балок

3.2. Статичний розрахунок головних балок

3.3. Визначення площі перерізу поздовжньої арматури

3.4. Підбір поперечної арматури в головній балці

4. Проектування колон та фундаментів ребристого перекриття

4.1. Основні вимоги до проектування колон

4.2. Розрахунок колони

4.3. Проектування фундаменту

4.4. Розрахунок фундаменту

4.5. Армування фундаменту

Література

Технічне завдання

Розробити проект плоского залізобетонного ребристого перекриття по заданому плану перекривається приміщення. Проект перекриття скласти в двох варіантах: у монолітному і збірному залізобетоні.

Склад проекту

За варіанту в монолітному залізобетоні:

схему балочної клітки,

розрахунок плити,

арматурний креслення плити.

За варіанту в збірному залізобетоні:

схему розбивки перекриття на збірні елементи,

розрахунок елементів настилу і прогону,

арматурний креслення настилу і прогону,

деталь вузла сполучення прогону з колоною.

Вихідні дані

Корисне навантаження Р = 17 кН / м2

Схема перекривається приміщення

L = 54 м

H = 38 м

1. Компонування балочного перекриття і призначення основних розмірів елементів

де L = 54 м, Н = 38 м

lгл = 6 м, lвт = 5,4 м

Визначення товщини плити

hпл => lпл / 30, де lпл = 2 м

hпл => 2 / 30 = 0,066 = 0,07 м = 7 см

Визначення параметрів головних та другорядних балок

hгл = (від 1 / 8 до 1 / 12) lгл, hвт = (від 1 / 10 до 1 / 15) lвт,

де lгл = 6 м де lвт = 5,4 м

призначаємо hгл = 60 см призначаємо hвт = 50 см

bгл = (від 0,3 до 0,5) hгл bвт = (від 0,3 до 0,5) hвт

призначаємо bгл = 30 см призначаємо bвт = 25 см

Перетин балки

2. Розрахунок балочної плити

2.1. Статичний розрахунок балочної плити

При розрахунку з перекриття подумки вирізається (перпендикулярно другорядним балкам) смуга шириною 1м, яка і розглядається як багатопрогонових нерозрізна балка, що несе постійну та тимчасову навантаження.

Постійне навантаження в більшості випадків буває рівномірно розподіленої, а тимчасова (корисна) може бути розподілена по будь-якого закону або зосередженої. У нашому випадку приймемо її також рівномірно розподіленою.

Всі навантаження зведемо в таблицю № 1.

Таблиця № 1.

де gn пл = hпл * g бетону = 0,07 * 2400 = 1,68 кН / м2,

тип статі "чистий цементну підлогу за шлакобетону"

При звичайному статичному розрахунку нерозрізних балок передбачається шарнірне обпирання їх на опори, не перешкоджає повороту опорних перерізів. Плита ж ребристого перекриття, будучи монолітно пов'язаної з балками, не може вільно повертатися на проміжних опорах. Це пружне затиснення плити на проміжних опорах відбивається головним чином на згинальних моментах середніх прольотів. Для непрямого обліку пружного защемлення плити у другорядних балках у якості умовної розрахункової постійного і тимчасового навантаження беруть

q '= g * + p * / 2 = 3,8 +20,4 / 2 = 14 кН / м

p '= p * / 2 = 20,4 / 2 = 10,2 кН ​​/ м

Статично невизначена багатопрогонових нерозрізна зводиться до розрахунку п'яти пролітної балки якщо фактичне число прольотів більше або дорівнює п'яти. Таким чином, в плиті з п'ятьма і прольотами і більше потрібно знайти п'ять значень згинальних моментів: М1, М2, М3, МВ, МС.

Згинальні моменти в розрахункових перерізах визначимо з формули:

М = a * q'l2пл + b * p'l2пл,

де a *- коеф. впливу від дії постійного навантаження q '

b *- коеф. впливу від дії тимчасового навантаження p '

Розрахунки подані в таблиці № 2.

Таблиця № 2.

Значення моментів по гранях другорядних балок Вгр і сГр розраховуємо за формулою:

Мгр = - Мос + ((q '+ p') * lпл * bвт) / 4

де Мос - значення моменту по осі опори

lпл - проліт плити

bвт - ширина другорядної балки

2.2. Визначення площі перерізу арматури в плиті

Для елементів монолітного ребристого перекриття приймаємо бетон марки М 400 і стрижневу арматуру із сталі класу А-III. Призмова міцність для бетону марки М 400 Rпр = 17.5 МПа (табл.1 (1)). Визначимо розрахунковий опір арматури за табл.2 (1). Для арматури класу А-III, Rа = 340 МПа.

Розрахунок арматури зведений в таблицю № 3.

Таблиця № 3

Приклад розрахунку першого рядка:

Корисну висоту плити уточнимо за найбільшим прогонової або моментом за межі опори. Поставивши собі за відсотком армування m% = (від 0.6 до 0.9)% = 0.8% визначимо відносну висоту стиснутої зони:

де xR - граничне значення відносної

висоти стиснутої зони (табл. 3 дод. III)

Потім по тій же таблиці знайдемо відповідне x значення А0 і підрахуємо корисну висоту плити:

де b = 100 см

Повна висота плити h = h0 + a (a = 15-20 мм)

Підібрану висоту плити зберігаємо у всіх прольотах, попередньо округливши її до цілого сантиметра h0 = 6 см. Потім визначаємо параметр А0:

і відповідне йому значення h (табл. 3 дод. III)

h = 0.925

Площа арматури знайдемо із залежності:

За сортаментом підбираємо кількість і діаметр стрижнів з таким розрахунком, щоб відхилення Fa факт від Fа в більшу сторону було не більше ніж на 10%, а в меншу не перевищувало 3%. Стрижнів повинно бути не менше п'яти.

Фактичний відсоток армування визначаємо за формулою:

3.2. Статичний розрахунок головних балок

Статичний розрахунок головних балок монолітних ребристих перекриттів слід було б виконати з урахуванням впливу жорсткості колон, тобто як ригелів рамної конструкції. Однак внаслідок того, що погонні жорсткості колон, як правило, значно менше погонних жорсткостей головних балок, останні зазвичай розраховуються без урахування защемлення в колонах.

Навантаження на головну балку передається від другорядних балок у вигляді зосереджених сил G і P.

G = Gпол + Gпл + Gвт + Gгл,

де

Gпол = lпл * Gн підлога * n * lвт =

= 2м * 1.62кН/м2 * 1.3 * 5.4м = 22.75 кН = 2275 кг

де n = 1.2 - 1.3

Gн підлога - нормативне навантаження від власної ваги

1 м2 підлоги (див. Табл. № 1)

Gпл = lпл * hпл * g * n * lвт =

= 2м * 0.08м * 2400кг/м3 * 1.1 * 5.4м = 2281 кг

де n = 1.1

g = 2400кг/м3, щільність залізобетону

Gвт = (hвт - hпл) * bвт * g * n * lвт =

= (0.5м - 0.08м) * 0.25м * 2400кг/м3 * 1.1 * 5.4м = 1497 кг

де n = 1.1

g = 2400кг/м3, щільність залізобетону

Gгл = (hгл - hпл) * bгл * g * n * lпл =

= (0.6м - 0.08м) * 0.3м * 2400кг/м3 * 1.1 * 2м = 824 кг

де n = 1.1

g = 2400кг/м3, щільність залізобетону

G = 2275кг + 2281кг + 1497кг + 824кг = 6877 кг

Розрахункову корисне навантаження Р визначимо із залежності

Р = pн * n * lпл * lвт = 17кН/м2 * 1.2 * 2м * 5.4м = 220.32 кН = 22032 кг

де n = 1.2

pн - нормативна корисне навантаження, що діє на

1м2 перекриття (див. Табл. № 1)

Для побудови огинають епюр М і Q досить визначити їх значення в точках програми вантажів і над опорами. Підрахунок значень ординат огинають епюр М і Q зробимо в табличній формі.

Таблиця № 4.

Таблиця № 5.

Розрахунковими моментами в прольотах вважаються максимальні позитивні моменти, а на опорах - моменти біля граней колон, що визначаються за формулою:

Мгр =-Мос +! Q! * Bк / 2,

де Bк - ширина колони,

! Q! - Найменша за модулем поперечна

сила праворуч або ліворуч від опори

3.3. Визначення площі перерізу поздовжньої арматури

Корисну висоту балки визначаємо за формулою:

де М - найбільший розрахунковий пролітний або згинальний

момент за межі опори,

b - ширина ребра балки,

де m - відсоток армування (1,5% - 2%)

За отриманого значення x визначимо А0 (табл. 3 дод III). А0 = 0.314

см

Отриману висоту округляємо до 5 см в більшу сторону.

Приймаю висоту h = 60 см, h0 = 57 см.

Уточнивши геометричні розміри перерізу балки, приступимо до визначення площі перерізу поздовжньої арматури. На ділянках негативних згинаючих моментів (біля опор), де плита потрапляє в розтягнуту зону, площа арматури визначають як в прямокутному перерізі (див. п. 2.2.)

На ділянках ж позитивних моментів (в прольотах), де плита потрапляє в стиснуту зону, площа арматури визначається так само, як у балках таврового перетину. Перш за все вибирається розрахункова ширина полиці (якщо hпл / hгл => 0.1 те b '0.1

Отже приймаю b '= 200 см. Тепер встановимо положення нейтраліно осі. Якщо Мполкі => М то нейтральна вісь проходить у полиці і, отже, перетин розраховується як прямокутне з шириною рівній bп '(див. п. 2.2.)

Мполкі = b '* h' * Rb * (h0-hпл / 2) = 200 * 8 * 1750 * (57 - 4) = 1.456 * 108 Н / см

145600 кг / м> 52567 кг / м

Мполкі> М

Розрахунок поздовжньої арматури виконую в табличній формі.

Таблиця № 6.

Розрахунок виконується аналогічно розрахунку площі перерізу арматури в плиті (див. п. 2.2.).

3.4. Підбір поперечної арматури в головній балці.

Головна балка армується просторовими зварними каркасами виконаними з плоских каркасів. Для зручності армування число плоских каркасів у всіх прольотах головної балки повинно бути однаковим. Діаметр поперечної арматури дорівнює:

dsw = (1 / 3 - 1 / 4). ds = 8 мм

Максимальний крок хомутів розраховується за формулою:

потім у відповідності з нормами призначається дійсний крок хомутів. Так для першого прольоту Qmax = 379 кН; Umax = 74 см, але відповідно до норм на опорному ділянці крок хомутів 0.5> U450, тому приймаю (Lоп = 2м) U1 = 200 мм;

в середині прольоту 0.5> U 1800

умова виконана!

4. Проектування колон та фундаментів ребрістіго перекриття.

4.1. Основні конструктивні вимоги до проектування колон.

Колони призначені для підтримки залізобетонного перекриття. Будучи жорстко пов'язаними з головними балками, вони фактично являють собою стійки рамної конструкції. Тому в них у загальному випадку виникають стискаючі зусилля, згинальні моменти і поперечні сили. Однак при прольотах, незначно відрізняються один від одного, середні колони ребристого перекриття, як правило, відчувають незначний вигин і їх практично можна вважати центрально стислими.

Армування залізобетонної колони здійснюється стрижневою поздовжньою арматурою і хомутами.

Поперечний перетин центрально стиснутих колон зазвичай має форму квадрата. Розміри перерізів колон слід приймати кратними 5 см. Мінімальні розміри поперечного перерізу колон з монолітного залізобетону 300 X 300 мм.

4.2. Розрахунок колони.

Вантажна площа для однієї колони дорівнює

Fгр пл = lгл + lвт = 6 * 5.4 = 32.4 м

Зусилля діє на колону від власної ваги перекриття:

G = gсв * fгр пл = 3.8 кН/м2 * 32.4 м2 = 123.12 кН

Навантаження від власної ваги колони:

Gсвк = bк2 * hк * 3Hк * gб * n = 0.352 * 3 * 4 * 24 = 35.28 кН

Навантаження від ваги головної балки:

Gгл = (0.6 - 0.08) * 0.3 * 24 * 6 * 1.1 = 24.7 кН

Навантаження від ваги другорядних балок:

3Gвт = ((0.5 - 0.08) * 0.25 * 24 * 5.4 * 1.1) * 3 = 45 кН

Сумарне навантаження:

Gкол = Gпол + Gгл + 3Gвт = 123.12 + 24.7 + 45 = 193 кН

Стискаюча сила N діюча на колону в перерізі 1-1:

N1-1 = 3Gкол + Gсв до + 2P = 3 * 193 + 35.28 + 2 * 661 = 1936.3 кН

де Р = р * fгр пл = 20.4 * 32.4 = 660.96 кН

При заданому перерізі колони площа арматури визначається за формулою:

тут m = 1 (тому що Bк> 20 см)

j - коеф.продольного вигину, визначається з формули

j = jб + 2 (jж - jб) RsAs / RбAб =

= 0.91 + 2 (0.92 - 0.91) * 34000 * 15.2/1350 * 1225 = 0.91625

jж = 0.92 jб = 0.91 (табл. 6 [1])

задамося діаметром і числом старжней арматури 4Æ 22, тоді Аs = 15.2 см2.

Приймаються для колони 4Æ 22 з перетином 15.2 см2.

Для об'єднання поздовжньої арматури в загальний каркас і надання йому жорсткості, а так-же для запобігання витріщення стрижнів арматури внаслідок їх поздовжнього вигину, колона армується зварними каркасами. Відстань між хомутами приймаю L = 0.4 м, діаметр арматури для хомутів dсв = 8 мм.

При виготовленні колон, поздовжні стрижні біля основи колон стикуються з випусками з фундаменту, а вгорі - зі стрижнями колон наступного поверху.

4.3. Проектування фундаменту.

Фундамент будівлі складається з окремих монолітних залізобетонних фундаментів східчастої форми (рис. 19 [1]).

Висота кожної сходинки і загальна висота фундаменту приймаються кратними 150 мм. Розміри ступенів (за винятком нижньої) призначаються так, щоб вхідні кути уступів розташовувалися на площині, проведеної під кутом 45 'від основи колони. Глибина закладення фундаментів Нз = 1.2 - 1.5 м диктується глибиною промерзання.

У виробничих будівлях глибина закладення фундаментів часто визначається відміткою основи обладнання.

4.4. Розрахунок фундаменту.

Площа підошви фундаменту:

де nср = 1.15 - усереднений коефіцієнт перевантаження,

Rгр = 300 кН/м2 - розрахунковий опір грунту,

gср = 20 кН/м2 - усереднена щільність фундаменту і грунту,

Нз - глибина закладення фундаменту.

Ширина фундаменту дорівнює:

аф = Bф = Fф1 / 2 = 2.5 м

Висоту фундаменту визначаю за формулою:

приймаю висоту Hф = 75 см

Перевіряю умова:

Р