КУРСОВИЙ ПРОЕКТ
з дисципліни
«Залізобетонні конструкції»
Виконав:.Шифр
Група:
Факультет транспорту та будівництва
Перевірив:
ЗМІСТ
1 Загальні вказівки і завдання 32 Розрахунки і конструювання. 9
2.1 Монолітне залізобетонне перекриття. 9
2.1.1 Компонування перекриття. 9
2.1.2 Розрахунок і конструювання плити. 11
2.1.3 Розрахунок і конструювання другорядної балки 13
2.2 Збірні залізобетонні конструкції. 19
2.2.1 Компонування перекриття. 19
2.2.2 Розрахунок панелі перекриття. 20
2.2.3 Розрахунок і конструювання ригеля 23
2.2.4 Розрахунок і конструювання колони 27
2.2.5 Розрахунок і конструювання фундаменту колони 30
2.3 Розрахунок простінка першого поверху 32
3 Графічна частина курсового проекту № січня 1933
4 Оформлення курсового проекту № 1 35
Література 36Додаток А
Метою виконання курсового проекту є оволодіння основами розрахунку та проектування залізобетонних конструкцій, вивчення методу розрахунку перерізів залізобетонних конструкцій за граничними станами (несучої здатності, деформацій, утворення та розкриття тріщин).
Завдання
Виконати робочий проект несучих конструкцій багатоповерхового громадянського будинки з повним каркасом, що включає розрахунок і конструювання наступних конструкцій:
- Збірної панелі перекриття з напруженою арматурою;
- Збірної колони першого поверху;
- Однопролітного ригеля.
Вихідні дані для виконання проекту:
1 Розмір будівлі в плані L1 x L2 = 16,2 x
2 Сітка колон l1 x l2 = 5,4 x
3 Число поверхів n = 4.
4 Тимчасова навантаження на міжповерхове перекриття P = 4 кН/м2.
5 Висота поверху H =
6 Район будівництва - м. Москва.
7 Марки матеріалів для залізобетонних елементів з напруженою арматурою (плита): бетон класу В30, напружена арматура зі сталі класу A-VI, ненапружена арматура зі сталі класу AIII.
8 Марки матеріалів для залізобетонних елементів з ненапружуваною арматурою (колона): бетон класу В15, ненапружена арматура зі сталі класу АIII.
Малюнок 1 - Схема розташування конструктивних елементів будівлі
Малюнок 2 - Розріз будівлі
2 Розрахунок і конструювання багатопустотних попередньо напруженої плити перекриття при тимчасовій навантаженні 4,2 кН/м2
2.1 Вихідні дані
Таблиця 1 - Навантаження на
Вид навантаження | Нормативна навантаження, кН/м2 | Коефіцієнт надійності за навантаженням | Розрахункове навантаження, кН/м2 |
1 | 2 | 3 | 4 |
Лінолеум на мастиці Цементно-піщана стяжка d = 20 мм, r = 1800 кг/м3 Багатопустотна плита перекриття з омонолічіваніем швів d = 220 мм | 0,070 3,4 | 1,3 1,3 1,1 | 0,091 0,468 3,74 |
Постійне навантаження g | 3,83 | - | 4,3 |
Тимчасова навантаження короткочасна тривала | 4 2,8 1,2 | 1,3 1,3 1,3 | 5,2 3,64 1,56 |
Повне навантаження | 7,83 | - | 9,5 |
- Розрахункова постійна
- Розрахункова повна
- Нормативна постійна
- Нормативна повна
- Нормативна постійна і тривала
Розрахункові характеристики матеріалів для плити:
Бетон - важкий класу за міцністю на стиск В30.
До тріщиностійкості плити пред'являються вимоги 3-ї категорії. Технологія виготовлення плити - агрегатно-потокова. Натяг напруженої арматури здійснюється електротермічним способом.
Арматура:
- Поздовжня напружувана класу A-VI.
- Поперечна ненапружена класу А-III,
-
1.2 Розрахунок плити за граничним станом першої групи
Визначення внутрішніх зусиль
Розрахунковий проліт плити дорівнює:де 0,4 м - ширина ригеля; 0,2 м - майданчик обпирання плити; 0,02 м - конструктивний зазор між плитою і ригелем.
Поперечний конструктивне перетин плити замінюється еквівалентною двотаврових перетином. Кругле обрис порожнеч замінимо еквівалентним квадратним зі стороною
Малюнок 3 - Перетини плити
Плита розраховується як однопролетная шарнірно-оперта балка, завантажена рівномірно-розподіленої навантаженням.
Зусилля від розрахункової повного навантаження:
- Згинальний момент в середині прольоту
- Поперечна сила на опорах
Зусилля від нормативного навантаження:
- Повну:
- Постійної і тривалої:
L 0 = 7290 |
(G + u) |
Q |
М |
| |||||||||
| |||||||||
Рисунок 4 - Розрахункова схема плити й епюри зусиль
Розрахунок міцності перерізу, нормального до поздовжньої осі плити
При розрахунку на міцність розрахункове поперечний переріз плити приймається тавровим з полицею в стиснутій зоні (свеси полиць в розтягнутій зоні не враховуються).
При розрахунку приймається вся ширина верхньої полиці
де
Положення границі стиснутої зони визначається згідно (3.30) [1]:
59,79 Ч106 ≤ 0,9 Ч17, 0Ч960Ч38, 45Ч (190-0,5 Ч38, 45) = 96,4 Ч106 Н * мм
Отже, межа стиснутої зони проходить в полиці, і розрахунок плити ведеться як прямокутного перерізу з розмірами
Коефіцієнт
За дод. 5 методичних вказівок при αm = 0,112 ξ = 0,12 ς = 0,94.
Гранична відносна висота стиснутої зони визначається за формулою (25) [1]:
Величина
При електротермiчному способі натягу
При виконанні умови (1) [1] отримаємо
При електротермiчному способі натягу величина
Число напружених стержнів попередньо приймаємо рівним числу ребер в багатопустотних плиті, тобто
При сприятливому вплив попереднього напруження
За умови, що повні втрати становлять приблизно 30% початкового попереднього напруження, останнє з урахуванням повних втрат дорівнюватиме:
За формулою (70) [1]:
З урахуванням усього вищевикладеного:
Так як
Для арматури класу A-VI
Приймаються по сортаменту (таблиця А.10) 3Æ12 A-VI з
Розрахунок міцності перерізу, похилого до поздовжньої осі плити
Розрахунок міцності похилих перерізів виконується згідно п.3.29 ... 3.31 [1]. Поперечна сила
Попередньо приопорних ділянки плити заарміруем у відповідності з конструктивними вимогами п.5.27 [1]. Для цього з кожного боку плити встановлюємо по чотири каркаса довжиною
За формулою (72) [1] перевіряємо умову забезпечення міцності по похилій смузі між похилими тріщинами:
Коефіцієнт
Робимо перевірку:
Q = 32,8 кН ≤ 0,3 Ч1, 12Ч0, 9Ч0, 9Ч17, 0Ч24, 45Ч19Ч100 = 214934 Н = 214,93 кН
Отже, розміри поперечного перерізу плити достатні для сприйняття навантаження.
Перевіряємо необхідність постановки розрахункової поперечної арматури виходячи з умови:
Коефіцієнт, що враховує вплив стиснутих полиць у двотаврових елементах, дорівнює:
При цьому приймається, що
Коефіцієнт, що враховує вплив поздовжньої сили обтиску
Приймаються
Q
Отже, умова задовольняється, поперечна арматура ставиться за конструктивними вимогами.
2.3 Розрахунок плити за граничним станом другої групи
Геометричні характеристики приведеного перерізу
Розміри розрахункового двотаврового перерізу визначені раніше, див. п. 2.2:
- Товщина полиць
- Ширина ребра
- Ширина полиць
При
Статичний момент наведеного перерізу відносно нижній грані дорівнює:
Відстань від нижньої межі до центру тяжіння приведеного перерізу одно:
Момент інерції приведеного перерізу відносно його центра ваги дорівнює:
Момент опору приведеного перерізу по нижній зоні дорівнює:
те ж, по верхній зоні:
Відстань від центру тяжіння приведеного перерізу до ядрової точки, найбільш віддаленої від розтягнутої зони, згідно з формулою (132) [1]:
Максимальна напруга в стислому бетоні від зовнішнього навантаження і зусилля попереднього напруження складе:
Ексцентриситет зусилля обтиску дорівнює:
Відстань від центру тяжіння приведеного перерізу до ядрової точки, найменш віддаленої від розтягнутої зони, становить:
Пружнопластичних момент опору по розтягнутій зоні, що визначається за формулою (7.37) [2]:
Для симетричних двотаврових перерізів при
Тоді
Втрати попереднього натягу арматури
При розрахунку втрат коефіцієнт точності натягу арматури
Перші втрати визначаються за п. 1 ... 6 табл.5 [1] з урахуванням вказівок п. 1.25 [1].
Втрати від релаксації напружень в арматурі при електротермічному способі натягу стержневої арматури рівні:
Втрати від температурного перепаду між натягнутою арматурою і упорами
Втрати від деформації анкерів
Втрати від тертя арматури в обгинальних пристосування
Втрати від швидкоплинної повзучості
За табл. 7 [1]
Зусилля обтиснення з урахуванням втрат
Напруга в бетоні при стисненні:
Передавальна міцність бетону
Відповідно до вимог п.2.6 [1]
Остаточно приймаємо
Стискаючі напруги в бетоні на рівні центра тяжіння напруженої арматури від зусилля обтиску
Так як
Перші втрати
Другі втрати визначаються за п. 7 ... 11 табл.5 [1]. Втрати від усадки бетону
Втрати від повзучості бетону
При
Другі втрати
Повні втрати
Так як
Розрахунок на утворення тріщин, нормальних до поздовжньої осі
Для елементів, до трещінностойкості яких пред'являються вимоги 3-ї категорії, коефіцієнт надійності за навантаженням
Нормативний момент від повного навантаження
Момент утворення тріщин
ядровим момент зусилля обтиску
Так як
Розрахунок прогину плити
Гранично допустимий прогин для розраховується плити з урахуванням естетичних вимог згідно з нормами приймається рівним:
Визначення прогину проводиться тільки на дію постійних і тривалих навантажень при коефіцієнті надійності за навантаженням
для вільно опертої балки коефіцієнт
-
-
Повна кривизна плити на ділянках без тріщин в розтягнутій зоні визначається за формулами (155 ... 159) п.4.24 [1].
Кривизна від постійного і тривалого навантаження:
Кривизна від короткочасного вигину при дії зусилля попереднього обтиснення з урахуванням
Оскільки напруга обтиску бетону верхнього волокна
тобто верхнє волокно розтягнуто, то у формулі при обчисленні кривизни
Прогин від постійної та тривалої навантажень складе:
Висновок: Прогин не перевищує граничну величину:
1.4 Конструювання плити
Основною робочою арматурою плити є заздалегідь напружена арматура 3 Æ12 зі сталі класу А-VI, обумовлена розрахунком за нормальними перетинах і укладається в розтягнутій від дії експлуатаційних навантажень зоні плити.
Верхня полиця плити армується сіткою С-1 з дроту класу B500. Поперечні ребра армуються каркасами Кр-1 в приопорних ділянках на довжині l / 4; до складу каркаса Кр-1 входять поздовжні робочі стержні Ш4 B500 і поперечні стрижні
Малюнок 5 - До розрахунку плити: опалубка і схема армування
4шBp-I з кроком 100мм (що забезпечують міцність по похилому перерізі). Для підсилення бетону опорної зони плити укладають сітки С-2 з дроту класу B500.
2 Розрахунок і конструювання колони
Для колон застосовують бетон класів за міцністю на стиск не нижче В15, для сильно завантажених не нижче В25. Колони армують поздовжніми стрижнями діаметром 12 -
2.1. Вихідні дані
Навантаження на
Місце будівництва - м. Москва, III сніговий район.
Таблиця 2
Вид навантаження | Нормативна навантаження, кН/м2 | Коефіцієнт надійності за навантаженням | Розрахункове навантаження, кН/м2 |
1 | 2 | 3 | 4 |
Гідроізоляційний килим 4 шари Армована цементна стяжка d = 40 мм, r = 22 кН/м3 Піноскло d = 120 мм, r = 300 кг/м3 Керамзит по ухилу d = 100 мм, r = 1200 кг/м3 Пароізоляція 1 шар Багатопустотна плита перекриття з омонолічіваніем швів d = 220 мм | 0,190 0,36 1,2 0,05 3,4 | 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,1 | 0,247 1,144 0,468 1,560 0,065 3,74 |
Постійне навантаження groof | 6,08 | - | 7,22 |
Тимчасова навантаження - снігова тривала [1] | 1,26 0,37 | 1,8 0,54 | |
Повне навантаження | 7,34 | - | 9,02 |
Бетон - важкий класу за міцністю на стиск В15.
Арматура:
- Поздовжня робоча класу A400, (діаметр 12 -
Приймаються розмір перетину колони
2.2 Визначення зусиль у колоні
Вантажна площа середньої колони
Постійне навантаження від перекриття одного поверху з урахуванням коефіцієнта надійності за призначенням будівлі
де 4,3 кН/м2 - розрахункова постійне навантаження на перекриття будівлі (таблиця 1)
Навантаження від ригеля:
3,5 кН / м - погонне навантаження від власної ваги ригеля;
Навантаження від власної ваги колони типового поверху:
де b, h - розміри перерізу колони, lет - висота поверху, gb - об'ємна вага залізобетону, gn - коефіцієнт надійності за призначенням будівлі, gf - коефіцієнт надійності по навантаженню.
Навантаження від власної ваги колони підвального поверху:
Постійне навантаження на колону типового поверху з одного поверху:
167,65 +19,6 +13,38 = 200,6 кН.
Постійне навантаження від покриття, що припадає на колону:
Загальна постійне навантаження на колону від покриття з урахуванням ваги ригеля:
281,5 +19,6 = 301,1 кН.
Тимчасова навантаження, що припадає на колону з одного поверху:
Тимчасова навантаження, що припадає на колону з покриття:
Коефіцієнт зниження тимчасових навантажень у багатоповерхових будинках:
Нормальна сила в середній колоні на рівні підвалу складе:
2.3. Розрахунок міцності колони
Розрахунок міцності стиснутих елементів з важкого бетону класів В15 ... В40 на дію поздовжньої сили, прикладеної з випадковим ексцентриситетом, при
При
У першому наближення приймаємо:
Вільна довжина колони підвалу
Тимчасова короткочасно діюча навантаження на колону з одного поверху:
Тимчасова короткочасно діюча навантаження на колону з покриття:
Тимчасова короткочасно діюча навантаження на колону:
Решта навантаження на колону - тривало діюча:
За таблицями А.6 і А.7 програми визначаємо коефіцієнти
Відповідно площа арматури складе:
тому що Аs = - 2.0, то підбір арматури з розрахунку не потрібен, приймаю конструктивно, що забезпечує відсоток армування.
Остаточно приймаємо 4Æ18 A400 (
Отже, залишаємо прийняту арматуру з Æ18 мм.
Малюнок 6 - До розрахунку плити: опалубка, схема армування, перетин колони
3 Розрахунок і конструювання однопролітного ригеля
Для обпирання пустотних панелей задаємося перетином ригеля висотою
Висота перерізу звичайного ригеля
3.1. Вихідні дані
Нормативні та розрахункові навантаження на
де
20 - зазор між колоною і торцем ригеля;
140 - розмір майданчика опертя.
Розрахункове навантаження на
Постійне навантаження
-Від перекриття з урахуванням коефіцієнта надійності за призначенням будівлі
-Від ваги ригеля
де 2500 кг/м3 - щільність залізобетону.
З урахуванням коефіцієнтів надійності за навантаженням
Разом:
Тимчасова навантаження
Остаточно
Повне навантаження:
3.2. Визначення зусиль в ригелі
Розрахункова схема ригеля - однопролетная шарнірно оперта балка прольотом
Характеристики матеріалів ригеля:
Бетон - важкий класу за міцністю на стиск В15.
Арматура:
- Поздовжня ненапружена класу A-III Æ10-
- Поперечна ненапружена класу А-III Æ6-
3.3. Розрахунок міцності ригеля по перерізу, нормальному до поздовжньої осі
Визначаємо висоту стиснутої зони
Коефіцієнт
За дод. 10 методичних вказівок при
Висота стиснутої зони
Приймаємо по пріл.12 мет. вказівок 4Æ20 A-III з
3.4. Розрахунок міцності ригеля по перерізу, похилому до поздовжньої осі
Розрахунок міцності ригеля по перерізу, похилому до поздовжньої осі, виконується згідно з п.п. 3.29 ... 3.33 [1].
Розрахунок виробляється поруч з підрізуванням в місці зміни перерізу ригеля.
Поперечна сила на межі підрізування на відстані
Перевіряємо умову забезпечення міцності по похилій смузі між похилими тріщинами за формулою (72) [1]:
Коефіцієнт
Робимо перевірку:
Отже, розміри поперечного перерізу ригеля достатні для сприйняття навантаження.
Перевіряємо необхідність постановки розрахункової поперечної арматури виходячи з умови:
Висновок: Умова не задовольняється, конструктивного армування недостатньо. Поперечна арматура необхідна з розрахунку.
Розрахунок для забезпечення стійкості по похилій тріщині виробляється за найбільш небезпечному похилому перерізі з умови:
Поперечне зусилля, сприймається бетоном, так само
Для важкого бетону
Визначаємо максимальну довжину проекції небезпечного похилого перетину на поздовжню вісь ригеля
Поперечний зусилля, яке сприймає хомутами, становить
Прийнявши
При цьому повинна виконуватися умова:
Так як
Оскільки
Уточнюємо величину
При цьому
З умови зварювання з поздовжньою арматурою (dmax = 20 мм) приймаємо поперечну арматуру Æ6 A-III.
При двох каркасах
З умови забезпечення міцності похилого перерізу в межах ділянки між хомутами максимально можливий крок поперечних стержнів:
Крім того, за конструктивними вимогами згідно п.5.27 [1] поперечна арматура встановлюється:
- На приопорних ділянках, рівних 1 / 4 прольоту, при
- На решті частини прольоту при
Остаточно приймаємо крок поперечних стержнів:
- На приопорних ділянках довжиною ј прольоту 1,5 м s = 15 см;
- На приопорних дільницях у підрізуванні s = 7,5 см;
- На решті частини прольоту s = 30 см.
3.5. Побудова епюри матеріалів
Поздовжня робоча арматура в прольоті 4Æ20 A-III з
Місце теоретичного обриву верхніх стрижнів визначається побудовою «епюри матеріалів», яку можна вважати епюр несучої здатності ригеля при фактично застосовуваної арматури.
Площа робочої арматури AS (4Æ20) = 12,56 см2.
Визначаємо згинальний момент, що сприймається ригелем з повною запроектованої арматурою 4Æ20 A-III з
З умови рівноваги
М (4Æ20) = 365Î100Î12, 56Î0, 635Î40 = 11644376 НÎсм = 116,4 кНÎм.
Згинальний момент, що сприймається перетином, більше згинального моменту, що діє в перерізі:
116,4 кНÎм> 27,9 кНÎм.
До опори доводяться 2Æ20 A-III з
Обчислюємо згинальний момент, що сприймається перетином ригеля з арматурою 2Æ20 A-III.
М (2Æ20) = 365Î6, 28Î0, 82Î42Î100 = 7894336 НÎсм = 78,9 кНÎм.
Графічно по епюрі моментів визначаємо місце теоретичного обриву стрижнів 2Æ20 A-III. Епюра моментів для цього повинна бути побудована точно з визначенням значень згинальних моментів у
Згинальний момент у
Згинальний момент у
Згинальний момент у
Відкладаємо цього епюрі М (2Æ20) = 78,9 кНÎм в масштабі. Точка перетину прямої з епюр називається місцем теоретичного обриву арматури.
Момент, що сприймається перетином ригеля з арматурою 4Æ20 A-III, також відкладається в масштабі на епюрі М.
Довжина анкерування обриваємо стрижнів визначається за такою залежністю:
Поперечна сила Q визначається графічно у місці теоретичного обриву, в даному випадку Q = 41,63 кН.
Поперечні стержні Æ6 A-III (з умови зварюваності з поздовжніми стрижнем діаметром
Приймаються
Місце теоретичного обриву арматури можна визначити аналітично. Для цього загальний вираз для згинального моменту потрібно прирівняти до моменту, сприймається перетином ригеля з арматурою 2Æ20 A-III М (2Æ20) = 78,9 кНÎм.
Довжина обриваємо стержня буде дорівнює
Остаточно приймаємо довжину обриваємо стрижнів 2Æ20 А-III 3,6 м.
ЛІТЕРАТУРА
1. СНиП 2.03.01-84 *. Бетонні і залізобетонні конструкції / Держбуд Росії, ГУП ЦПП, 1996.
2. СНіП 52-01-2003. Бетонні та з / бетонні конструкції / Мінбуд Росії. - М.: ГУП НИИЖБ, 2004. - 26 с.
3. СНиП 2.01.07-85 **. Навантаження і впливи / Мінбуд Росії. - М.: 1996. - 44 с.
4. СП 52-101-03 Бетонні залізобетонні конструкції без попереднього напруження арматури / Держбуд Росії, 2003. - 84 с.
[1] Тривало діюча частина снігового покриву для III району береться 30% від загальної снігового навантаження, для IV - 50%, для V-VI - 60%, а для I-II вона дорівнює 0.