Проектування залізобетонних конструкцій багатоповерхового будинку

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

1. Збір навантажень

2. Розрахунок і конструювання монолітного ребристого перекриття

   1. Розрахунок монолітної залізобетонної плити перекриття

   2. Розрахунок і конструювання другорядної балки

3. Розрахунок і конструювання монолітної залізобетонної колони

4. Розрахунок і конструювання фундаменту

1. Збір навантажень

Таблиця 1

Навантаження від ваги конструкції суміщеної покрівлі на 1 м ²

Таблиця 2

Навантаження від ваги конструкції перекриття на 1 м ²

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

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

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 <Q _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.