Міністерство освіти і науки України
Одеська державна академія будівництва і архітектури
Кафедра залізобетонних і кам'яних конструкцій
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
до курсового проекту з предмету:
«Залізобетонні та кам'яні конструкції»
на тему: «Проектування залізобетонних конструкцій багатоповерхового будинку»
Одеса 2010
Зміст
-
Збір навантажень
-
Розрахунок і конструювання монолітного ребристого перекриття
-
Розрахунок монолітної залізобетонної плити перекриття
-
Розрахунок і конструювання другорядної балки
-
Розрахунок і конструювання монолітної залізобетонної колони
-
Розрахунок і конструювання фундаменту
1. Збір навантажень
Таблиця 1
Навантаження від ваги конструкції суміщеної покрівлі на 1 м 2
Вид навантаження
|
Характер. значення навантаження на кН / м 2
|
Коеф. Надійності за навантаженням,
Υ fm
|
Гранично розрахункове значення навантаження, кН / м 2
|
1. Рулонна покрівля, 3слоя руберойду на бітумній мастиці
|
0,15
|
1, 2
|
0,18
|
2. Цементно-піщаний розчин
δ = 30 мм, γ = 18 кН / м 3
|
0,54
|
1,3
|
0,702
|
3. Утеплювач з пінобетону
δ = 20 мм, γ = 5 кН / м 3
|
1
|
1,2
|
1,2
|
4. Пароізоляція 1 шар руберойду
|
0,05
|
1,2
|
0,06
|
5. Ж / б плита δ = 7 0 мм, γ = 25 кН / м 3
|
1,75
|
1,1
|
1,925
|
Сумарна постійне навантаження
|
g n = 3, 49
|
-
|
g = 4,07
|
6. Снігове навантаження
|
P n = 0, 88
|
1,14
|
p = 1
|
Разом
|
р n + G n = 4.37
|
-
|
p + g = 5, 07
|
Таблиця 2
Навантаження від ваги конструкції перекриття на 1 м 2
Вид навантаження
|
Характер. значення навантаження на кН / м 2
|
Коеф. Надійності за навантаженням, Υ fm
|
Гранично розрахункове значення навантаження, кН / м 2
|
1. Керамічна плитка
δ = 10 мм, γ = 19 кН / м 3
|
0,19
|
1,1
|
0,21
|
2. Цементо-піщаний розчин
δ = 20 мм, γ = 18 кН / м 3
|
0,36
|
1,3
|
0,47
|
3. Звукоізоляція
|
δ = 30 мм, γ = 18 кН / м 3
|
0,36
|
1,3
|
0,47
|
4. Ж / б плита δ = 30 мм, γ = 18 кН / м 3
|
1,75
|
1,1
|
1,925
|
Сумарна постійна навантаження
|
g n = 2,66
|
-
|
g = 3,08
|
5. Тимчасова корисне навантаження
|
р n = 4
|
1,2
|
р = 4,8
|
Разом
|
р n + G n = 6,66
|
-
|
p + g = 7,88
|
2. Розрахунок і конструювання монолітного ребристого перекриття
2.1 Розрахунок монолітної залізобетонної плити перекриття
Визначення розрахункових прольотів
Для розрахунків плити умовно виділимо смугу шириною b = 100 см і розглянемо її як багатопрогонових НЕ розрізну балку. Опорами якої, є другорядні балки. Для визначення розрахункових довжин задаємося розміром другорядної балки.
Висота h = ( ) × L Вт балк = ) × 6000 = 500 ... 333 мм
приймаємо h = 450 мм.
Ширина b = ) × h вт.балк. = ) × 450 = 225 ... 150 мм
приймаємо b = 180мм.
Плити опертих на стіни на 120мм - це відстань від краю стіни до кінця закладення плити.
Розрахункові довжини плити:
Крайній розрахунок прольоту плити - це відстань від межі другорядної балки до 1 / 3 площі опертя.
Крайні L 1 = 1800мм, L 0.1 = L 1 + = 1800 + = мм;
середній розрахунковий проліт плити - це відстань у світлі між гранями другорядних балок.
середнє L 2 = L 0.2 -2 × = 2000-2 × = 1820 мм.
На рис. 1 зображена розрахункова розбивка плити перекриття.
Рис. 1 Геометричні розміри і епюра згинаючих моментів плити
Обчислення розрахункових зусиль
Визначаємо згинальний моменти в найбільш небезпечних перерізах плити.
Момент в першому прольоті:
Момент в середніх прольотах:
Момент на опорі С і В:
M c syp = - M L 2 = -1,63
Визначення мінімальної товщини плити
Необхідною товщиною плити задаємося з економічних міркувань% армування плити в межах = 0,5-0,8% застосовуємо = 0,8% по ma х пролетном моменту. M max = M L, ex = 2,19 кН / м при b = 100 см.
Корисна висота перерізу плити при
ξ = μ * R sRb * γ b2 = 0.00836514.5 * 0.9 = 0.22
де R b = 14.5 МПа - розрахунковий опір бетону на стиск (для класу В-25);
R s = 365 МПа розрахунковий опір арматури при розтягуванні (для класу А 400С);
γ b 2 = 0.9 - коефіцієнт умов роботи бетону.
Використовуємо таблицю коефіцієнтів для розрахунку згинальних елементів армованих одиночної арматурою, за величиною ξ знаходимо відповідні йому коефіцієнт α m = 0,196
Визначаємо корисну розрахункову висоту перерізу плити (min 6 см)
Повна висота плити (округляємо до 1 см)
h = h 0 +1.5 = 2,28 +1,5 = 3,78 см застосовуємо h = 6 см;
Тоді робоча товщина плити h 0 = 6-1,5 = 4,5 см.
Вибір площі перерізу арматури в плиті показаний нижче у таблиці 3.
Підбір арматури плити перекриття
Перетин
|
М, кН * см
|
|
ξ
|
Необхідна арматура
|
Необхідна арматура
|
|
|
|
|
|
Кількість і тип сіток
|
A s,, см 2
|
Пр1
|
219
|
|
0,952
|
|
|
1,70
|
Оп У
|
228
|
|
0,955
|
|
|
1,70
|
Пр2
|
163
|
|
0,966
|
|
|
1,13
|
Оп З
|
163
|
|
0,966
|
|
|
1,13
|
1.2 Розрахунок і конструювання другорядної балки
Другорядні балки монолітного ребристого перекриття по своїй статистичної схемою являє собою багатопролітні нерозрізні балки
Рис.2 Геометричні розміри і опори зусиль другорядної балки.
Розрахунок таких балок, виконується так само як і для плит, урахуванням перерозподілу в слідстві пластичних деформацій. Для обчислення прольотів другорядних балок задаємося розмірами головне балки:
висотою:
h гл.б. = (1 / 10 ... .1/16) l гл.б. = (1 / 10 ... .1/16) * 600 = 60 ... 37.5 см.
приймаємо h гол = 50 см
вважаємо ширину b гл.б = (1 / 2 ... .1 / 3) h гл.б = (1 / 2 ... .1 / 3) * 50 = 25 ... 16 см.
приймаємо = 25 см.
Розрахункові прольоти другорядних балок
L 0.0 = 6000 - 125 - 200 + = 5760 мм
L 0.1 = 6000-250 = 5750 мм
Розрахунок навантаження на 1 м погонний балки постійна:
Постійне навантаження від плити і статі:
q = 3.08 кН / м 2
b = 2 м
q пл = 3,08 × 2 = 6,16 кН / м
від власної ваги другорядної балки:
q вт.б. = (h вт.б. - h пл. ) × b вт.б × × γ fm = (0,45 - 0,06) × 25 × 0,18 × 1,1 = 1,9305 кН / м
де:
- Питома вага залізобетону 25 кН / м 3
b - ширина другорядної балки
γ fm - Коефіцієнт надійності за навантаження 1,1
корисне навантаження:
p підлогу = р + b = 4 × 2 = 8 кН / м
повна розрахункове навантаження на 1 погонні метр:
q = q підлогу + p підлогу = 8 +8,0905 = 16,095 кН / м
Обчислення розрахункових зусиль.
У статистичних розрахунків другорядних балок з різними прольотами або такими, які відрізняються не більше ніж 20%, розрахункові моменти визначають, використовуючи метод гранітного рівноваги.
Момент в першому прольоті:
M 1 = кН * м
Момент на опорі В:
Момент в середніх прольотах і на опорі С:
M 2 = кН * м
М з =- 33.25 кН · м
Визначення поперечних сил Q
на крайньому опорі:
Q А = (q × а 1) = 16.0905 × 5.76 x 0.4 = 37.07 кН
на середній опорі:
Q B =- (q × а 2) = 16.0905 × 5.75 x 0.6 =- 55.51 кН
в інших опорах:
Q B = (q × а 3) = 16.0905 × 5.75 x 0.5 = 46.26 кН
Уточнення розмірів другорядних балок.
Необхідною товщиною плити задаємося з економічних міркувань% армування плити в межах μ = 0,8-1% приймаємо μ = 0,8% по max пролетном моменті. M max = M 1 = 64.97кН / м при b = 100 см.
Корисна висота перерізу плити при
ξ = μ * (R S / R B * γ b 2) = 0.01 * (365/14.5 * 0.9) = 0.279
де R b = 14.5 МПа - розрахунковий опір бетону на стиск (для класу В-25);
R s = 365 МПа розрахунковий опір арматури при розтягуванні (для класу А 400С);
γ b 2 = 0.9 - коефіцієнт умов роботи бетону.
Використовуємо таблицю коефіцієнтів для розрахунку згинальних елементів армованих одиночної арматурою, за величиною ξ знаходимо відповідні йому коефіцієнт α m = 0,241
b - ширина другорядної балки
Повна висота перерізу
h = h 0 + а = 29.25 +3 = 32.35 см;
приймаємо h = 35см і b = 18 см
Підбір арматури плити перекриття
Перетин
|
М, кН * см
|
|
ξ
|
Необхідна арматура
|
Необхідна арматура
|
|
|
|
|
|
Кількість і тип сіток
|
A s,, см 2
|
Пр1
|
4853
|
|
0, 9036
|
|
4014
|
6.16
|
Оп У
|
4844
|
|
0, 9036
|
|
3016
|
6.03
|
Пр2
|
3325
|
|
0, 9364
|
|
4012
|
4.52
|
Оп З
|
3325
|
|
0,9 364
|
|
3012
|
3.39
|
Розрахунок похилих перерізів на поперечну силу:
При максимальному діаметрі поздовжньої арматури Ø 14 з умови зварюваності приймаємо для розрахунку поперечну арматуру, приймаємо Ø 6А240С (А sw 1 = 0.283см 2) при 2-х каркасах (n = 2) (А sw = 2 × А sw 1 = 2 × 0.283 = 0.566 см 2)
За конструктивним вимогам крок поперечних стержнів:
Перевіряємо умови по відсотку армування:
Визначаємо поодинокі зусилля сприймаються поперечними стрижнями
R sw = 175 МПа
Довжина проекції найбільшого невигідного перерізу
h 0 = h - a = 30-3 = 27см, з ≤ 2 h 0
Визначаємо зусилля, яке сприймає поперечними стрижнями
Q sw = q sw × c = 660,3 × 107,4 = 70916 = 70,92 kH
Визначаємо зусилля, яке сприймає бетоном
Визначаємо умова міцності
Q max sw + Q b
74,3 kH <70,92 +70,95 = 141,87 kH Поперечна арматура для другорядної балки застосовується Ø 6А240С з кроком S 1 = 15 c м на приопорних ділянках довжиною 1/4дліни прольоту, а в середині прольоту з кроком S 2 = 30см.
2. Розрахунок і конструювання монолітної залізобетонної колони
Вихідні дані:
бетон класу В30; R b = 17 МПа;
арматура поздовжня класу А400С, R s = 365 МПа;
арматура поперечна класу А240С;
висота поверху Н пов = 4,2 м;
Вибір розрахункової схеми
Закріплення колони першого поверху при обчисленні розрахункової довжини та коефіцієнта поздовжнього згину φ беруть шарнірно-нерухомим на рівні перекриття і затисненої в поєднанні з фундаментом.
Обчислення зусиль у колоні першого поверху
Навантаження на колону передається від головних балок з урахуванням їх неподільності. Постійне навантаження складається з власної ваги елементів перекриття і ваги колон. Тимчасова навантаження обчислюється з умови технологічного процесу і приймається відповідно до завдання на курсовий проект.
Збираємо вантажну площа на колону:
А гр = 6 × 6 = 36 м 2
Розрахункова довжина колони
L 0 1 = h пов +0,15 = 4,2 +0,15 = 4,35 м; L 0 2 = L 0 3 = L 0 4 = 4,2 м.
Перетин колони приймаємо 400 × 400 мм
Обчислення навантажень на колону
Вага колон 1-й поверх
G 1 c = a col * b col * l 0 1 * ρ * y fm = 0.4 * 0.4 * 4.35 * 25000 * 1.1 = 17.4 кН
2-ий поверх
G 2 c ... .. G 4 c = 0.4 * 0.4 * 4.2 * 25000 * 1.1 = 14.4 +3 * 16.8 = 16.8 кН
Загальна вага колон
G c = Σ G n c = G 1 c + (n -1) * G 2 c = 17.4 +3 * 16.8 = 67.8 кН /
Розрахункові навантаження.
1.От ваги покриття
G пок = g пок * А гр = 4,07 * 36 = 146,52 кН
2.от ваги всіх перекриттів
G пок = g пер * А гр * (n -1) = 3,08 * 36 * 3 = 332,64 кН
3.от ваги другорядних балок
G вт.бал. = N (b вт.бал. * L вт.б. * 3 * γ fm) = 4 (0.35 * 0.18 * 6 * 25 * 3) = 113.4 кН
4.От ваги головних балок
G гл.бал = 4 (0,5 * 0,25 * 6 * 25) = 75кН
Разом:
G = ΣG = 67.58 +146.52 +332.64 +113.4 +75 = 735.14 кН
Короткочасна навантаження
P = 4 * 36 +0.7 * 36 = 169.2 кН
Повне навантаження:
N tot = G + P = 735,14 +169,2 = 904,34 кН
Площа поперечної арматури при φ = 0,9
A s. Tot = ((N tot / φ) - R b * a col * b col)) / R sc = ((90434/0.9) -1700 * 40 * 40) / 36500 = -71.76 см 2.
Армування приймаємо конструктивно:
Поздовжню арматуру колони колон на усіх поверхах приймаємо 4 Ø 16А400С2.
Поперечну арматуру приймаємо конструктивно, з умови зварюваності Ø 6. Крок поперечних стержнів призначаємо в межах:
S ≤ (15 ... 20) d і S = 200
3. Розрахунок і конструювання фундаменту
Вихідні дані:
Бетон класу В20 R b = 11.5 МПа, R bt = 0.9 МПа
Арматура класу А400С, R s = 365 МПа
Розрахунковий опір грунту R 0 = 0.2 МПа
Глибина сезонного промерзання грунту H r = 0.63см
Обчислення розмірів підошви фундаменту
Плаща підошви фундаменту обчислюється за формулою:
Де N n = N tot / 1.1 = 904.34/1.1 = 822.13 кН поздовжнє зусилля за другою групою граничних станів передане фундаменту колоною;
γ m = 20 кН / м 3 середня вага одиниці об'єму фундаменту і грунту над ним;
H 1 = m z H r = 0.7 × 0.9 = 0.63 см глибина закладення фундаменту.
Таким чином:
A f = 822.13 * 10 3 / (0.2-0.02 * 0.63) * 10 6 = 4.39 м 2
Розміри підошви фундаменту в плані приймаються кратними 30см
a f = b f =
Прийняті розміри a f = b f = 2,1 м A f = a f * b f = 4.41м 2
Обчислення висоти фундаменту
Робоча висота розрізу плитної частини фундаменту обчислюється з умови продавлювання за формулою:
Де N = 904,34 kH поздовжнє зусилля, яке діє з коефіцієнтом надійності за навантаженням γ m> 1;
Тиск на грунт під підошвою фундаменту від дії подовжнього розрахункового зусилля обчислюється за формулою:
P = N / A f = 904.34/4.41 = 205.07 кН / м 2 = 0,20507 МПа
Таким чином
H 0 = 0.5 * = 0.452329315-0.2 = 0.252 м.
Повна висота фундаменту при наявності бетонної підготовки обчислюється за формулою:
Н = Н 0 + а = 25 +3,5 = 28,5 см
Оптимальну висоту фундаменту, виходячи уз умови конструювання
Н min = b col +25 = 30 +20 = 55см, приймаємо Н = 60 см виконує його двоступеневих з висотою щаблів за 30см
Обчислення згинальних моментів
У розрізі 1-1
M 1 = 0.125 * p * (a f-a col) 2 * b f = 0.125 * 0.205 (210-40) 2 * 210 * 10 2 = 15551812.5 кН * см.
У розрізі 2-2
M 1 = 0.125 * p * (a f - a 1) 2 * b f = 0.125 * 0.319 (210-110) 2 * 210 * 10 2 = 5381250 кН * див
Обчислення площі перерізу арматури
У розрізі 1-1
A s1 = M 1 / 0.9 * H 0 * R s = 15551812.5/0.9 * 365 * 56,5 * 10 2 = 8.4 см 2
H 0 = 60 - 3.5 = 56.5 см
У розрізі 2-2
A s 2 = M 2 / 0.9 * H 01 * R s = 5381250/0.9 * 365 * 26,5 * 10 2 = 6,2 см 2
h 01 = 30 - 3.5 = 26.5 см
Кількість робочих стрижнів в кожному напрямку обчислюємо за великим значенням А s = 8,4 см 2, виходячи з максимального допустимої відстані між стрижнями S = 20 см.
Таким чином
N = (a f - 2 * 5 / S) +1 = ((210-10) / 20) +1 = 11 стрижнів
Приймаються 12стержней Ø 14А400С, A s = 9,23 см 2 з кроком 200см.