Содержание

Введение…………………………………………………………………………...3

• 1. Ребристая плита 4
• 1.1 Расчет плиты по предельным состояниям первой группы 4
• 1.2 Расчет плиты по предельным состояниям второй группы 11
• 2. Неразрезной ригель 19
• 3. Сборная железобетонная колонна и центрально нагруженный фундамент под колонну 27
• Заключение 32
• Список использованных источников 33
• ПРИЛОЖЕНИЕ 1 34

Введение

Железобетонные конструкции являются базой современной строительной индустрии. Их применяют:

· в промышленном, гражданском, и сельскохозяйственном строительстве - для зданий различного назначения;

· в транспортном строительстве - для метрополитенов, мостов, тоннелей;

· в горной промышленности - для надшахтных сооружений и крепления подземных выработок и т.д.

Такое широкое распространение в строительстве железобетон получил вследствие многих его положительных свойств, таких как:

- долговечность;

- огнестойкость;

- огнестойкость против атмосферных воздействий;

- высокой сопротивляемости статическим и динамическим нагрузкам;

- малые эксплуатационные расходы на содержание зданий и сооружений;

В данной работе выполняется проектирование основных несущих конструкций сборного железобетонного каркаса многоэтажного производственного здания. Задачей проектирования является разработка наиболее технологичных конструктивных решений, обеспечивающих несложное, быстрое и экономичное изготовление, транспортирование и монтаж конструкций, которые будут надёжны и безопасны в эксплуатации.

Проектирование ведется в соответствии с действующими нормативными документами (СНиП, ГОСТ), составляющими техническую и юридическую основу проектных работ и обеспечивающими необходимую надёжность и экономичность строительных объектов.

Целью данного проекта является овладение основами проектирования железобетонных конструкций, на примере проекта железобетонной плиты перекрытия, неразрезного ригеля, колонны и фундамента.

1. Ребристая плита

1.1 Расчет плиты по предельным состояниям первой группы

По результатам компоновки конструктивной схемы перекрытия принята номинальная ширина плиты 1200 мм. Расчетный пролет плиты при опирании на ригель поверху

Подсчет нагрузок на 1 м² плиты перекрытия приведен в таблице1. 1.

Таблица 1.1-Нагрузки на 1 м² плиты перекрытия

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН/м2
Постоянная:
от массы плиты (д=0.105 м. Q=19,9 кН/м3)	0.105·19,9 =2,09	1,1	2,3
От массы пола	1,2	1,2	1,44
Итого	3,29	-	g=3,74
Временная	10	1,2	12
В том числе: длительная	8,5	1,2	10,2
кратковременная	1,5	1,2	1,8
Полная нагрузка	13,29	-	15,7
Постоянная и длительная	11,79	-	-

Расчетные нагрузки на 1 м длины при ширине плиты 1.2 м. сучетом коэффициента надежности по назначению здания (класс ответственности здания - 2):

для расчетов по первой группе предельных состояний

кН/м;

для расчетов по второй группе предельных состояний

полнаякН/м.

длительная кН/м.

Расчетные усилия: для расчетов по первой группе предельных состояний

для расчетов по второй группе предельных состояний:

Нормативные и расчетные характеристики мелкозернистого бетона группы А класса B35, естественного твердения при влажности 70%: = 0,9; R_b =19,5·0,9=17,55МПа;E_b=20500 МПа.

Нормативные и расчетные характеристики напрягаемой арматуры класса К-7 ? (А1000): R_s =1145 МПа; E_s=180000 МПа.

Назначаем величину предварительного напряжения арматуры д_sp= 1000 МПа. Проверяем условие (1) [2] при

Так как

следовательно, условие (1) выполняется.

Предварительное напряжение при благоприятном влиянии с учетом точности натяжения арматуры будет равно

Где

(см. п.1.27 [2]).

Выполняем расчет прочности плиты по сечению, нормальному к продольной оси, М=78,42 кН·M. Сечение таврового профиля (рис. 1.15, 6) с полкой в сжатой зоне. Согласно п. 3.16 [2] при

расчетная ширина полки

.

Проверяем условие (44) [4]:

т. е. граница сжатой зоны проходит в полке и расчет производим для прямоугольного сечения шириной согласно п. 3.11 [4].

Рисунок 1 - Поперечные сечения ребристой плиты

а - основные размеры; б - к расчету прочности; в -к расчету по образованию трещин;

Определим значение

пользуясь приложением IV, находим

Вычислим относительную граничную высоту сжатой зоны по формулам п. 3.12. [2]. Находим характеристику сжатой зоны бетона

где для легкого бетона.

Тогда

предварительное напряжение принято с учетом полных потерь равным 0,3

Находим коэффициент условий работы, учитывающий сопротивление напрягаемой арматуры выше условного предела текучести для арматуры К-7

Где для арматуры класса К-7 ; принимаем

Вычисляем требуемую площадь сечения растянутой напрягаемой арматуры

принимаем 4 К-7(А_sp=196 мм²).

Расчет полки плиты на местный изгиб. Расчетный пролет, согласно рис. 1.11, а. Нагрузка на 1 м² полки толщиной 50 мм будет равна

Нагрузка на 1 м² полки толщиной 50 мм будет равна

где - толщина полки плиты, м; - плотность железобетона мелкозернистого, кН/м³;

- коэффициенты надежности по нагрузке;

- постоянная нормативная нагрузка от массы пола, кН/м²;

- коэффициент надежности по назначению здания.

Изгибающий момент для полосы шириной 1 м определяем с учетом частичной заделки полки плиты в ребрах по формуле:

Размещаем арматурную сетку в середине сечения полки, тогда

Назначаем диаметр рабочей арматуры сетки 4 Вр-I (В-500) (R_s=365 МПа) и вычисляем требуемую площадь рабочей арматуры

Соответственно

принимаем сетку с поперечной рабочей арматурой 10Вр-I(В-500) с шагом S=100 мм (10,=128 мм²)

Проверка прочности ребристой плиты по сечениям, наклонным к продольной оси. Согласно требованиям, п. 5.27[2] будем армировать каждое ребро плиты плоским каркасом с поперечными стержнями из арматуры класса Bp-I, диаметром 4 мм (Asw = 25,2 мм², Rsw = 265 мпа, Es = 170000 мпа) с шагом s=150 мм.

Усилие обжатия от растянутой продольной арматуры

(коэффициент 0,7 учитывает, что потери предварительного напряжения ). Поперечная сила на опоре Qmax = 57,30 кН, фактическая равномерно-распределенная нагрузка кН/м, геометрические размеры расчетного сечения даны на рис. 1.11, б.

Проверяем прочность по наклонной полосе ребра плиты между наклонными трещинами согласно требованиям (72) [2].

Определим коэффициенты

Тогда

т. е. прочность бетона ребер плиты обеспечена.

Проверяем прочность наклонного сечения по поперечной силе. Определим величины и q_sw.

мм

принимаем .

;

;

Вычисляем:

поскольку

то корректируем значение

принимаем

Определим длину проекции опасного наклонного сечения.

то значение с равно:

Поскольку

принимаем с=1,4м;

Проверяем условие (75) [2], принимая Q в конце наклонного сечения

Q

Так как

,

то прочность наклонного сечения обеспеченна. Требования п. 3.32 [2] также выполняются, поскольку

1.2 Расчет плиты по предельным состояниям второй группы

Площадь приведенного сечения.

Расстояние от нижней грани до центра тяжести приведенного сечения

Момент инерции приведенного сечения .

Момент инерции приведенного сечения по нижней зоне

То же по верхней зоне

Упругопластический момент сопротивления по растянутой зоне

То же для растянутой зоны в стадии изготовления и монтажа

Плечо внутренней пары сил при непродолжительном действии нагрузок

То же при продолжительном действии нагрузок

Относительная высота сжатой зоны при продолжительном действии нагрузок

?

Суммарная ширина ребер приведенного сечения при расчете по второй группе предельных состояний

Коэффициент учитывающий работу свесов сжатой полки

Определяем первые потери предварительного напряжения арматуры по позициям 1-6 табл. 5 [2]:

потери от релаксации напряжений в арматуре

потери от температурного перепада так как по заданию естественные условия твердениябетона;

поскольку напрягаемая арматура не отгибается, то потери от трения арматуры отсутствуют, т.е. ;

потери от деформации стальной формы отсутствуют, так как усилие обжатие передается на упоры стенда, т.е. .

Таким образом, усилие обжатия P₁ с учетом потерь по поз. 1-5 табл. 5 [2] равно

Точка приложения усилия P₁ совпадает с центром тяжести сечения напрягаемой арматуры, поэтому

Определим потери от быстро натекающей ползучести бетона согласно поз. 6 табл. 5 [2]. Для этого вычислим напряжение в бетоне в середине пролета от действия силы P₁ изгибающего момента М_w от массы плиты. Нагрузка от массы плиты шириной 1.8 м равна

Напряжение на уровне растягаемой арматуры (т. е. при будет равно:

Напряжения на уровне крайнего сжатого волокна при эксплуатации равны (т.е при :

Назначаем передаточную прочность бетона

, удовлетворяющуютребованиям п. 2.6 [2].

Потери от быстро натекающей ползучести бетона равны:

на уровне растянутой арматуры

поскольку

на уровне крайнего сжатого волокна при

так как

Определим первые потери

Тогда усилие обжатия с учетом первых потерь будет равно

Определим максимальное сжимающее напряжение в бетоне от действия силы без учета собственной массы, принимая

Поскольку , требования п. 1.29 [2] удовлетворяются.

Определим вторые потери предварительного напряжения по позициям 8 и 9 табл. 5 [2].

Потери по усадки бетона

Для определения потерь от ползучести бетона вычислим напряжения в бетоне от усилия :

на уровне растянутой арматуры

на уровне крайнего сжатого волокна при эксплуатации равны:

Так как ; то

Тогда вторые потери составят

,

соответственно суммарные потери будут равны

Усилие обжатия с учетом суммарных потерь составит

.

Определим ядровые расстояния по формуле (132) [2]. При действии внешней нагрузки в стадии эксплуатации максимальное напряжение в сжатом бетоне (т. е. по верхней грани) будет равно.

Тогда

принимаем ; соответственно

При действии усилия обжатия в стадии изготовления максимальное напряжение в сжатом бетоне (т.е. по нижней грани) составит:

тогда

принимаем ; и получим :

Проверим образование верхних начальных трещин согласно п. 4.5 [5]

т.е. верхние трещины не образуются.

Определяем момент трещинообразования в нижней зоне плиты

Так как, то трещины в растянутой зоне образуются и необходим расчет по раскрытию трещин требуется расчет по раскрытию трещин.

Расчет по раскрытию трещин, нормальных к продольной оси плиты выполняем в соответствии с п. 4.14 и 4.15 [2].

При непродолжительном действии полной нагрузки

Приращение напряжений в растянутой арматуре от непродолжительного действия полной нагрузки (вычисляем по формуле (147) [2]

.

(, так как усилие обжатия приложено в центре тяжести напрягаемой арматуры).

То же, от непродолжительного действия постоянной и длительной нагрузок при

.

То же, от продолжительного действия постоянной и длительной нагрузок при z = 270 мм.

.

Ширину раскрытия трещин от непродолжительного действия полной нагрузки вычисляем по формуле (144) [2]:

где ;; для арматуры класса К-7;

-диаметр продольной арматуры

То же, от непродолжительного действия постоянной и длительной нагрузок:

То же, от продолжительного действия постоянной и длительной нагрузок:

где для легкого бетона

Ширина непродолжительного раскрытия трещин будет равна:

Ширина продолжительного раскрытия трещин составит

Следовательно, не удовлетворяются требования к плите по трещиностойкости. Перерасчеты будут выполнятся ЭВМ в режиме автоматизированного проектирования.

Расчет прогиба плиты выполняем с учетом раскрытия трещин согласно п. 4.27 [2] от действия постоянной и длительной нагрузок (

Определяем коэффициент принимая

По табл. 36 [2] .Поскольку принимает тогда

принимаем согласно п. 4.27 [2] v=0,15 .

Вычисляем кривизну от продолжительного действия постоянной и длительной нагрузок по формуле (160) [2]:

2. Неразрезной ригель

Назначаем предварительные размеры поперечного сечения ригеля. Высота сечения (1/10…1/12)l=600 мм. Ширина сечения ригеля b=250 мм.

Вычисляем расчетную нагрузку на 1 м длины ригеля. Нагрузка на ригеле от многопустотных плит считается равномерно распределенной. Ширина грузовой полосы на ригель рана шагу колонн в продольном направлении здания 5.8 м. Подсчет нагрузок на 1 м² перекрытия приведен в таблице 2.1.

Постоянная нагрузка на ригель будет равна:

от перекрытия ( с учетом коэффициента надежности по назначению задания кН/м;

от веса ригеля (сечение 0,25х0,6 м, плотность железобетона кН/м³, с учетом коэффициентов надежности

Временная нагрузка ( с учетом )

Полная нагрузка

В результате диалога с ЭВМ получены уточненные размеры сечения ригеля b=250 мм, h=650 мм и ординаты огибающих эпюр М и Q.

Характеристики бетона и арматуры для ригеля.

Бетон тяжелый, класса В35 (при влажности 60%), R_b =17,55 МПа; E_b=32500МПа. Продольная рабочая арматура класса А-IIIR_s =365 МПа. По приложению IV для элемента из бетона класса В35 с арматурой А-III , при находим и

Расчет прочности ригеля по сечениям, нормальным к продольной оси. Принимаем схему армирования ригеля согласно рис. 1.24, в.

Сечение в пролете, Подбор продольной арматуры производим согласно п. 3.18 [3].

Следовательно, сжатая арматура не требуется. По приложению IV находим ?, тогда требуемую площадь растянутой арматуры определим по формуле

Принимаем 4A-III (А_s=2463 мм²).

Сечение на опоре

тогда

принимаем 2A-III(А_s=1609 мм²).

Монтажную арматуру принимаем 2A-III(А_s=226 мм²).

Расчет прочности ригеля по сечениям, наклонным к продольной оси,

Определим требуемую интенсивность поперечных стержней из арматуры класса А-I (А240) (R_sw =175 МПа согласно п. 3.33, б [3], принимая в опорном сечении

По формуле (52) [3] при получим

Так как

то требуемую интенсивность поперечных стержней определим по формуле

Поскольку

, то принимаем

Проверим условие (57) [3]:

Так как кН/м

то корректируем значение по формуле

Рисунок 2 - к подбору продольной арматуры в ригели и расчету прочности ригеля по наклонным сечениям

а -- сечение в пролете; б -- сечение на опоре; а -- расчетное сечение у опоры;

б -- к определению L_1;

Согласно п. 5.27 [2] шаг у опоры должен быть не более h/3=650/3=217мм и 500 мм, а пролете - 3/4h=487,5 мм и 500 мм. Максимально допустимый шаг у опоры по п. 3.32 [2] будет равен

Принимаем шаг поперечных стержней у опоры 200мм, а пролете - мм, отсюда

принимаем в поперечном сечении два поперечных стержня диаметром по 8 мм с учетом диаметра продольной арматуры (А_sw=101 мм²)

Таким образом, принятая интенсивность поперечных стержней у опоры и в пролете будет соответственно равна:

Проверим условие (57) [3]. Так как

а

то согласно п. 3.34 [3], для вычисления (длины участка ригеля с интенсивностью поперечных стержней ) корректируем значения и по формулам:

Вычисляем

Поскольку

с вычисляем по формуле

но не более

Принимаем с = 2,03м, тогда будет равно

Тогда L₁=

Принимаем L₁ =2,64 м.

Следовательно, прочность наклонной полосы обеспечена.

Построение эпюры материалов выполняем с целью рационального конструирования продольной арматуры ригеля в соответствии с огибающей эпюрой изгибающих моментов.

Определяем изгибающие моменты, воспринимаемые в расчетных сечения, по фактически принятой арматуре.

Сечение в пролете с продольной арматурой 2A-III (А_s=1232 мм²).

Сечение в пролете с продольной арматурой 4A-III (А_s=2463мм²).

; тогда

Сечение в пролете с арматурой в верхней зоне 2A-III (А_s=226 мм²).

Сечение у опоры с арматурой в верхней зоне 2A-III (А_s=1609мм²).

тогда

Пользуясь полученными значениями изгибающих моментов, графическим способом находим точки теоретического обрыва стержней и соответствующие им значения поперечных сил.

Вычисляем необходимую длину анкеровки обрываемых стержней для обеспечения прочности наклонных сечений на действие изгибающих моментов в соответствии с п. 3.46 [3].

Рисунок 3 - К построению эпюры материалов ригеля

а-огибающие эпюры M и Q и эпюра продольной арматуры; б-д-расчетные сечения для определения изгибающих моментов по фактически принятой арматуре; е-схема армирования.

Для нижней арматуры по эпюре Q графическим способом находим поперечную силу в точке теоретического обрыва стержней диаметром 28 мм Q=159,37кН, тогда требуемая длина анкеровки будет равна

Для верхней арматуры у опоры диаметром 32 мм при Q=52,82кН.

3. Сборная железобетонная колонна и центрально нагруженный фундамент под колонну

Определим нагрузку на колонну с грузовой площади, соответствующей заданной сетке колонн 7 х 5,6=39,2м² и коэффициентом надежности по назначению здания .

Постоянная нагрузка от конструкций одного этажа:

от перекрытия

от собственного веса ригеля сечением м длиной 7 м при общем весе железобетона кН/м³ и будет равна

От собственного веса колонны сечением м при высоте этажа 3,6 м составит

Итого :139,28+31,28+15,05=

Временная нагрузка от перекрытия одного этажа 12, в том числе длительная 10,2*39,2*0,95 = 379,85

Постоянная нагрузка от покрытия при нагрузке от кровли и плит 5 кН/м² составит , то же с учетом нагрузки от ригеля и колонны верхнего этажа 186,2

Временная нагрузка от снега для г.Самары (II снеговой район, кН/м²) при коэффициенте надежности при нагрузке будет равна

0,7*,

в том числе длительная составляющая будет равна 0

Таким образом, суммарную (максимальная) величина продольной силы в колонне первого этажа (при заданном количестве этажей - 6) будет составлять

в том числе длительного действующая

Характеристики бетона и арматуры для колонны.

Бетон тяжелый класса В35, при . Продольная арматура класса А-III, .

Расчет прочности сечения колонны выполняем по формулам п. 3.64 [3] на действие продольной силы со случайным эксцентриситетом, поскольку класс тяжелого бетона ниже В40, а

Принимая предварительно коэффициент вычисляем требуемую площадь сечения продольной арматуры по формуле (119) [3]:

Принимаем А-III(.

Выполним проверку прочности сечения колонны с учетом площади сечения фактически принятой арматуры при

по приложению IV находим и .

Так как

Тогда фактическая несущая способность расчетного сечения колонны будет равна

Следовательно, прочность колонны обеспечена. Так же удовлетворяется требования п. 5.16 [2] по минимальному армированию, поскольку

Поперечную арматуру в колонне конструируем в соответствии с требованиями п. 5.22 [2] из арматуры класса А-I (А 240) диаметром 10 мм, устанавливаемую с шагом .s = 360 и менее 300 мм.

Фундамент проектируем под рассчитанную выше колонну сечением мм с расчетным усилием в заделке

Для определения подошвы фундамента вычислим нормативное усилие от колонны, принимая среднее значение коэффициента надежности по нагрузке :

По заданию грунт основания имеет условное расчетное сопротивление а глубина заложения фундамента равна

Фундамент должен проектироваться из тяжелого бетона класса В25 ( и рабочей арматуры класса А-II (А300) (.

Рисунок 3- К расчету колонны и фундамента

а- деталь армирования колонны; б-расчетные сечения и армированиефундамента.

Принимая средний вес единицы объема бетона фундамента и грунта на обрезах кН/м³ = 20·10^-6 Н/мм³, вычислим требуемую площадь подошвы фундамента по формуле (XII.I) [1].

Размер стороны квадратной подошвы фундамента должен быть не менее

Назначаем размер , при этом давление под подошвой фундамента от расчетной нагрузки будет равно

Рабочую высоту фундамента определяем по условию прочности по продавливанию по формуле (XII.4) [1]:

т.е.

По условию заделки колонны в фундаменте полная высота фундамента должна быть не менее

По требованию анкеровки сжатой арматуры колонны A-III (А400) в бетоне класса В35

,

где определяется по табл. 45 [3] или по формуле (186) [2].

С учетом удовлетворения всех условий принимаем окончательно фундамент высотой H = 850 мм. С учетом бетонной подготовки под подошвой фундамента будем иметь рабочую высоту и для первой ступени

Выполним проверку условия прочности нижней ступени фундамента по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении, начинающимся в сечении III-III. Для единицы ширины этого сечения (b = 1 мм)

то прочность нижней ступени по наклонному сечению обеспечена.

Площадь сечения арматуры подошвы квадратного фундамента определим из условия расчета фундамента на изгиб в сечениях I-I и II-II.

Изгибающие моменты определим по формуле (XII.7) [1]:

Сечение арматуры одного и другого направления на всю ширину фундамента определим из условий:

см²

см²

Нестандартную сварную сетку конструируем с одинаковой в обоих направлениях рабочей арматурой A-III (А400) ( соответственно получим фактическое армирование расчетных сечений

что больше



Заключение

В данном курсовом был разработан проект 6 этажного здания.Во время выполнения данного курсового проекта были освоены основы проектирования железобетонных конструкций на примере проекта железобетонных конструкций многоэтажного здания. Запроектированы такие конструкции, как плита перекрытия, неразрезной ригель, колонна и фундамент. Получены основные теоретические знания по методам расчета строительных конструкций. Приобретены навыки в черчении железобетонных конструкций.



Список использованных источников

1. СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции. М.: ЦИТП,1985.

2. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры (к СНиП 2.03.01-84). М.: ЦИТП, 1986.

3. Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов (к СНиП 2.03.01-84). Ч.I. М.: ЦИТП, 1986.

4. Бородачев Н.А. Расчет и проектирование железобетонных конструкций с применением ЕС ЭВМ. Куйбышев: Куйбышевск. инж. - строит. инст, 1988.

5. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия . М.: ЦИТП, 1987.

Чевская Е. А. Расчет железобетонных конструкций по двум группам предельных состояний: «Учебное пособие. - 2-е изд., перераб. и доп.- Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2010. -66 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1