Многоэтажное здание каркасного типа

Статический расчет и конструирование ребристой плиты перекрытия многоэтажного здания, ригеля перекрытия с построением эпюры материалов. Определение нагрузок, действующих на колонну первого этажа. Расчет фундамента под центрально нагруженную колонну.

Рубрика Строительство и архитектура
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 25.03.2012
Размер файла 559,7 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины

Донбасская национальная академия строительства и архитектуры

Кафедра железобетонных конструкций

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

на тему: «Многоэтажное здание каркасного типа»

Выполнил

студент гр. ГСХ-15б

Мосиечко О.

Макеевка

2011

Задание

длина 42

ширина 18

высота этажа 4.8 м

кол-во этажей 3

времена нагр. 6,5 кН/м2

материал асфальт

R0=0.15 МПа

1. Компоновка конструктивной схемы междуэтажного перекрытия

Конструктивная схема проектируемого здания каркасного типа с несущими внешними стенами (неполный каркас).

Сетка колонн выбирается в зависимости от заданной нагрузки. В конструктивной схеме приняты следующие размеры (согласно задания):

1. длина здания L = 42,0 м.

2. ширина здания B = 18.0 м.

3. длина пролетов .

4. шаг колонн .

5. ширина плиты .

2. Статический расчет и конструирование ребристой плиты перекрытия

2.1 Поперечное сечение плиты

Поперечное сечение плиты приведено на рис. 2.1.

Номинальная ширина плиты . Конструктивная ширина .

Для выполнения расчетов фактическое поперечное сечение ребристой плиты заменяется расчетным тавровой формы (см. рис. 2.2). Ребристая плита армируется двумя одинаковыми каркасами К-1 в ребрах и тремя сетками С-1 и С-2 в полке плиты. Каркасы и сетки сварные.

2.2 Расчетный пролет и нагрузки

Для установления расчетного пролета плиты предварительно задаемся размерами сечения ригеля

,

.

При опирании плиты на ригель сверху ее расчетный пролет равняется

.

Подсчет нагрузки, которая действует на плиту перекрытия, см. табл. 2.1.

Собственный вес ребристой плиты

,

где -площадь поперечного сечения плиты,

-средняя плотность железобетона.

Вес пола

, где -толщина пола, принятая конструктивно,

-средняя плотность бетона.

Таблица 2.1 - Нормативная и расчетная нагрузка на 1 м2 перекрытия

Наименование нагрузки

Характеристическ. значение нагрузки, кН/м2

Коэффициент надежности по нагрузке,

Предельное расчетное значение нагрузки, кН/м2

1.

Постоянные нагрузки:

2,832

3,196

Вес плиты

2,032

1,1

2,236

Вес пола (бетон)

0,8

1.2

0,96

2.

Временная (полезная) нагрузка

6,5

1,2

7,8

в том числе длительная

4,55

1,2

5,46

кратковременная

1,95

1,2

2,34

Полная нагрузка

9,33

11,0

2.3 Усилия от расчетных нагрузок

Максимальные усилия при равномерно распределительной нагрузке

,

,

где -коэффициент надежности по назначению здания.

2.4 Характеристики прочности бетона и арматуры

Для сборной железобетонной плиты принимаем:

- бетон класса В20: , , , ;

- рабочая арматура класса А-Ш: , .

- поперечная и монтажная арматура ребер класса А-І: , , .

- арматура сеток класса Bp-І: , , .

2.5 Расчет плиты по предельным состояниям первой группы

2.5.1 Расчет прочности плиты по сечению, нормальному к продольной оси

Тавровое поперечное сечение с полкой в сжатой зоне является расчетным сечением (см. рис. 2.2).

Ширина плиты , которая вводится в расчет, принимается такой, чтоб ширина свесов полки в каждую сторону была не более и при не более , т.е. принимаем .

Проверим условие

Значит, нейтральная ось проходит в полке. Это первый случай расчета.

Вычисляем коэффициент по формуле:

Предельное значение высоты сжатой зоны бетона

,

где - относительная высота сжатой зоны бетона.

Проверяем условие : , условие выполняется.

Необходимая площадь растянутой рабочей арматуры:

по сортаменту принимаем 216 А-III .

2.5.2 Расчет полки плиты на местный изгиб

Расчет арматуры полки выполняем только в коротком направлении как для плиты балочного типа, потому что размеры полки в свету между четырьмя контурными ребрами соотносится .

Для расчета выделяется условно полоса шириной в коротком направлении, которая рассматривается как балка с частично защемленными опорами. Роль опор играют продольные ребра плиты (рис. 2.3).

Расчетный момент в полке для полосы шириной 1 м определяется:

.

Коэффициент как для прямоугольного сечения с размерами

.

Где .

Проверяем условие , которое выполняется.

Необходимая площадь сечения арматуры полки плиты:

.

Назначаем диаметр и шаг рабочей арматуры 68 А-I , т.е. на ширине 1 м предусмотрены рабочие стержни 8 А-I с шагом 200 мм.

2.5.3 Расчет сечений плиты, наклонных к продольной оси

Прочность наклонных сечений ребристой плиты на действие поперечной силы обеспечивается установлением в ее ребрах поперечной арматуры диаметром , который назначается в зависимости от условий свариваемости и составляет 6 мм. Площадь сечения 26 А-I .

Назначаем шаг поперечной арматуры с учетом следующих требований:

· на приопорных участках, т.е. на расстоянии шаг составляет при высоте сечения : .

· в середине пролета .

Усилия в хомутах на единицу длины элемента на приопорных участках:

.

Проверяем условие

где - коэффициент, принимаемый для тяжелого бетона ,

- коэффициент, принимаемый при отсутствии продольных сил, ;

-коэффициент, учитывающий влияние сжатых полок в тавровых элементах

,

-принимается не более .

При учете свесов таврового сечения поперечная арматура ребра балки должна быть надежно заанкерована в полке и ее количество не должно быть меньше:

Длина проекции опасной наклонной трещины на продольную ось элемента:

где -коэффициент, принимаемый для тяжелого бетона .

Принимаем значение в пределах:

,

где -поперечная сила от расчетной нагрузки в сечении на опоре.

Величина поперечной силы, которую воспринимают поперечные стержни:

.

Величина поперечной силы, которую воспринимает бетон:

Прочность плиты по наклонному сечению проверяется по условию:

Проверка прочности плиты по наклонной полосе между наклонными трещинами:

где -коэффициент, учитывающий влияние поперечных стержней, нормальных к продольной оси элемента

,

-коэффициент, определяемый по формуле

.

2.5.4 Расчет плиты на действие монтажных нагрузок

Подъем и монтаж плиты выполняются с использованием монтажных петель, которые устанавливаются в продольных ребрах. Расчет состоит в подборе монтажной арматуры и определении диаметра арматуры монтажных петель. За расчетную схему принимается двухконсольная балка (рис. 2.4). Расстояние между опорами принимается равным расстоянию между монтажными петлями - приблизительно .

Нагрузкой является собственный вес плиты с учетом коэффициента динамичности k = 1.4 (см. табл. 2.1):

.

Отрицательный изгибающий момент в сечении определяется как:

.

Вычисляем коэффициент

.

Проверяем условие , которое выполняется.

Необходимая площадь сечения монтажной арматуры:

.

Диаметр двух стержней монтажной арматуры 26 А-I .

2.5.5 Определение диаметров арматуры монтажных петель

Необходимая площадь поперечного сечения одной петли определяется по формуле:

.

Для монтажной петли принимаем 8 А-I .

3. Статический расчет и конструирование ригеля перекрытия с построением эпюры материалов

3.1 Расчетный пролет и нагрузки

Предварительно задаемся размерами сечения колонны 400Ч400 мм. Вылет консоли принимаем lк = 250 мм, величина опорной части ригеля на стену а = 200 мм, высота консоли у грани колонны равняется (0.7ч0.8)hр , т.е. 450 мм (см. рис. 3.1).

С учетом приведенных размеров расчетные пролеты ригеля:

,

.

Расчетные нагрузки на ригель принимаются с учетом табл. 2.1:

где -полная расчетная нагрузка из табл. 2.1, ;

-средняя плотность железобетона, ;

- размеры сечения ригеля, м;

-коэффициент надежности по назначению здания , ;

-шаг ригелей, м.

3.2 Определение усилий, возникающих в ригеле от расчетных нагрузок

Для построения криволинейной эпюры моментов ригель делится на пять равных частей через 0.2l0 и определяются моменты и поперечные силы в середине пролета и в точках 1…4 по формулам:

3.3 Характеристики прочности бетона и арматуры

Для расчетов ригеля принимаем:

- бетон класса В20: , , , ;

- рабочая арматура класса А-Ш: , .

- поперечная и монтажная арматура класса А-І: , , .

3.4 Определение размеров поперечного сечения ригеля и схемы его армирования

Высота сечения ригеля принята ранее при определении расчетного пролета плиты. Достаточность принятой высоты сечения ригеля проверяется по пролетному моменту. Для этого относительная высота сжатой зоны бетона принимается () с учетом соблюдения условия R. Тогда необходимая рабочая высота сечения ригеля:

.

Полная высота сечения ригеля

,

где - защитный слой бетона, .

Окончательно принимаем размеры сечения ригеля 200Ч600 мм.

Армирование ригеля выполняем двумя каркасами с четырьмя рабочими продольными стержнями (поз. 1, 2) (см. рис.3.3).

1, 2 - рабочая продольная арматура; 3 - поперечная арматура; 4 - монтажная продольная арматура; 5 - соединительные стержни, образующие пространственный каркас.

Рис. 3.3 - Схема армирования ригеля

3.5 Расчет ригеля по первой группе предельных состояний

3.5.1 Расчет ригеля на действие изгибающего момента от расчетной нагрузки

Расчетным поперечным сечением является сечение, нормальное к продольной оси элемента в середине пролета ригеля.

Вычисляем предельное значение относительной высоты сжатой зоны бетона

,

где.

Проверяем условие :

, условие выполняется.

Определяем необходимую площадь продольной растянутой арматуры

По сортаменту принимаем ближайшее большее для первого и второго пролетов 420 А-III .

3.5.2 Расчет сечений ригеля, наклонных к продольной оси

Прочность наклонных сечений на действие поперечной силы обеспечивается установлением поперечной арматуры диаметром , который назначается в зависимости от условий свариваемости и составляет 6 мм. Площадь сечения для 26 А-I .

Назначаем шаг поперечной арматуры с учетом следующих конструктивных требований:

· на приопорных участках, т.е. на расстоянии шаг составляет при высоте сечения : .

· в середине пролета .

Усилия в хомутах на единицу длины элемента на приопорных участках:

.

Проверяем условие

где - коэффициент, принимаемый для тяжелого бетона ,

- коэффициент, принимаемый при отсутствии продольных сил .

Длина проекции опасной наклонной трещины на продольную ось элемента равняется:

.

Принимаем значение в пределах:

, где

Тогда

.

Определяем величину поперечной силы, которую воспринимают поперечные стержни:

.

Величина поперечной силы, которую воспринимает бетон:

.

Прочность по наклонному сечению проверяется по условию:

.

Проверка прочности ригеля по наклонной полосе между наклонными трещинами:

где -коэффициент, учитывающий влияние поперечных стержней, нормальных к продольной оси элемента

,

-коэффициент, определяемый по формуле

.

3.5.3 Расчет ригеля на действие изгибающего момента, возникающего при его подъеме и монтаже

Подъем и монтаж ригеля осуществляется за две монтажные петли. Расстояние между петлями . Расчетная схема - двухконсольная балка (см. рис. 2.4).

Нагрузка от собственного веса ригеля равняется

.

Отрицательный изгибающий момент в сечении определяется как:

.

Вычисляем коэффициент

.

Необходимая площадь сечения монтажной арматуры:

.

Диаметр двух стержней монтажной арматуры 28 А-I .

3.5.4 Определение диаметров арматуры монтажных петель

Необходимая площадь поперечного сечения одной петли определяется:

.

Для монтажной петли принимаем 10 А-I .

3.5.5 Конструирование ригеля. Построение эпюры материалов

Выполняется с помощью эпюры материалов.

Цель построения - найти места, где можно оборвать часть расчетной арматуры согласно эпюре внешних моментов для экономичного использования.

Результаты подбора арматуры представлены в табл. 3.1.

Фактический изгибающий момент, который может воспринять сечение ригеля:

,

где - высота сжатой зоны бетона

Длина, на которую необходимо завести стержни, которые обрываются

,

где.

- поперечная сила, действующая в сечении, в котором обрывается стержень.

Таблица 3.1 - Определение мест обрывов арматурных стержней

Количество и диаметр стержней, арматура класса А-ІІІ

Аs, см2

х, м

Мсеч, кНм

В пролете рабочая арматура

4ш20

12,56

0,2084

204,37

2ш20

6,28

0,1042

114,13

В пролете конструктивная арматура

2 ш8

1,01

0,0168

19,97

перекрытие здание нагрузка колонна

4. Расчет и конструирование колонны первого этажа

4.1 Определение расчетной продольной силы, действующей на колонну первого этажа

Нагрузка на среднюю колонну многоэтажного здания собирается с грузовой площади (см. рис. 2.1). При этом полная расчетная продольная сила N, кН в опорном сечении колонны первого этажа от всех вышерасположенных этажей определяется следующим образом:

1. Постоянная нагрузка на один этаж:

§ постоянная нагрузка от перекрытия одного этажа с учетом коэффициента надежности по назначению здания :

где -расчетная нагрузка от собственного веса перекрытия (см. табл. 2.1);

§ постоянная нагрузка от собственного веса ригеля

;

§ постоянная нагрузка от собственного веса колонны сечением и высотой

.

Тогда постоянная нагрузка, которая действует на один этаж

.

2. Временная нагрузка от перекрытия одного этажа

где -расчетная временная нагрузка (см. табл. 2.1). В том числе длительная

,

и кратковременная

.

3. Постоянная нагрузка от покрытия

§ от веса кровли и плит покрытия

,

§ от веса ригеля

§ от веса колонн

.

Полная постоянная нагрузка на верхний этаж от покрытия и колон

.

4. Временная нагрузка на покрытие от снега

где -коэффициент надежности по предельному расчетному значению снеговой нагрузки (п. 8.11 ДБН В.1.2-2:2006); для периода эксплуатации здания 60 лет; -характеристическое значение снеговой нагрузки, ; ; при отсутствии данных про режим эксплуатации здания с плоской конструкцией покрытия и расположением здания на высоте H < 0.5 км над уровнем моря. В том числе длительное , и кратковременное .

Продольная сила, действующая на колонну первого этажа

· от полной нагрузки

· от постоянной и длительной нагрузки

где -количество этажей.

4.2 Характеристики прочности бетона и арматуры

Для расчетов колонны принимаем:

бетон класса В25: , , , ;

- рабочая арматура класса А-Ш: , , .

- поперечная арматура класса А-І: , , .

4.3 Расчетная схема и схема армирования колонны

Продольные стержни в поперечном сечении колонны располагаем максимально близко к поверхности элемента с соблюдением минимальной толщины защитного слоя.

Поперечные стержни (хомуты) устанавливаются без расчета. Расстояние между ними при сварных каркасах , где - диаметр рабочей продольной арматуры. Диаметр поперечных стержней назначаем из условия свариваемости.

Рис. 4.1 - Расчетная схема и схема армирования колонны.

4.4 Подбор сечения арматуры колонны

При и наличия только случайных эксцентриситетов рассчитывают из условия:

,

где -продольная сила на колонну от полной нагрузки;

А = hc bc - площадь поперечного сечения колонны;

-площадь сечения продольной арматуры в поперечном сечении элемента;

-расчетное сопротивление продольной арматуры сжатию;

-коэффициент продольного изгиба, который учитывает длительность нагрузки, гибкость и характер армирования элемента.

,

где и - коэффициенты, принимаемые в зависимости от ;

-расчетная длина колонны;

,

если , тогда .

При расчете рабочей арматуры колонны первого этажа сначала определяется требуемая площадь поперечного сечения колонны, принимая и :

.

Назначаем размеры поперечного сечения колонны:

.

Окончательная площадь сечения колонны :

.

Подбираем коэффициенты и :

, , таким образом .

Принимаем .

Тогда коэффициент продольного изгиба:

,

.

Определяем необходимую площадь сечения продольной арматуры:

,

Принимаем по сортаменту 418 А-III , так как необходимо соблюсти процент армирования, который равен

.

5. Расчет фундамента под центрально нагруженную колонну

Фундамент рассчитывается на действие нагрузок, которые передаются от колонны первого этажа, нагрузок от собственного веса фундамента и грунта, находящегося в его уступах.

Нагрузку от собственного веса фундамента и грунта в его уступах учитывают путем вычитания из расчетного сопротивления грунта величины

,

где - усредненный вес единицы объема фундамента и засыпки над ним;

-глубина заложения фундамента.

Глубина заложения фундамента

где - длина заделки колонны в стакан, ;

-размер поперечного сечения колонны;

-диаметр продольных стержней колонны;

-глубина заложения фундамента, назначаемая в зависимости от гидрогеологических условий на строительной площадке, глубины промерзания грунта, наличия подземного хозяйства и на основании технико-экономических показателей, в соответствии со СНиП 2.02.01-83; .

Фундамент под центрально-нагруженную колонну проектируем квадратным в плане. Необходимая площадь подошвы фундамента

,

где -продольная сила, передающаяся колонной на фундамент, ;

-расчетное сопротивление грунта по заданию, ;

- коэффициент надежности по нагрузке, .

По найденной площади подошвы фундамента определяем минимальные размеры сторон квадратной подошвы

(кратно 300 мм).

Площадь подошвы фундамента.

Рабочая высота фундамента из условия продавливания

,

где, - размеры поперечного сечения колонны;

-расчетное сопротивление бетона фундамента на осевое растяжение, для бетона класса В5;

-давление грунта на единицу площади подошвы фундамента .

Полная высота фундамента устанавливается из условия:

· продавливания

,

где -диаметр арматуры;

-защитный слой арматуры, при устройстве бетонной подготовки.

· конструктивных требований

.

· анкеровки продольной арматуры колонны

Из приведенных выше значений принимаем большее, т.е. 0,7 м. Так как , принимаем фундамент с двумя уступами высотой 300 мм каждый. Тогда полная высота фундамента составит 0,9 м (кратно 300 мм).

Рабочая высота нижнего уступа принимаем такой, чтоб она отвечала условию прочности по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении, которое начинается в сечении Ш-Ш (см. рис. 5.1)

где,

.

Рис. 5.1 - Фундамент под колонну (принципиальная схема)

Расчетные изгибающие моменты в сечения I-I, II-II от реактивного давления грунта

,

.

Сечение рабочей арматуры на всю ширину фундамента вычисляется по формулам

,

.

Из трех значений требуемого сечения рабочей арматуры принимаем большее. По сортаменту подбираем 1310 А-III (шаг 200 мм).

Список использованных источников

1. СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции. - М.: Стройиздат, 1984. - 88 с.

2. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры (к СНиП 2.03.01-84). - М., 1986. - 193 с.

3. ДБН В.1.2-2:2006. Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования. - К.: Минстрой Украины. - 2006.

4. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. - М.: Стройиздат, 1978. - 767 с.

5. Залізобетонні конструкції / Під ред. А.Я. Барашикова. - К.: Вища шк., 1995. - 591 с.

6. Проектирование железобетонных конструкций /под ред. Голышева А.Г., д.т.н. - К.: Будівельник, 1985. - 496 с.

7. Мандриков А.П. Примеры расчета железобетонных конструкций. - М.: Стройиздат, 1989. - 506 с.

8. Методичні вказівки до курсової роботи з дисципліни «Будівельні конструкції» розділ «Залізобетонні конструкції». - Макіївка: ДонНАБА, 2009. - 35 с.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Общие сведения о здании бани. Состав пола и конструкция кровли. Сбор нагрузок на квадратный метр плиты перекрытия и на колонну среднего ряда 1 этажа. Исходные данные для расчета плиты перекрытия с круглыми пустотами. Конструирование фундамента здания.

    курсовая работа [263,6 K], добавлен 15.10.2012

  • Расчет многопустотной плиты перекрытия. Сбор нагрузок на панель перекрытия. Определение нагрузок и усилий. Расчет монолитной центрально нагруженной. Сбор нагрузок на колонны. Расчет консоли колонны. Расчет монолитного центрально нагруженного фундамента.

    контрольная работа [32,8 K], добавлен 20.04.2005

  • Компоновка сборного перекрытия. Расчет плиты перекрытия, сбор нагрузок. Расчет плиты на действие поперечной силы. Расчет ригеля: определение расчетных усилий; расчет прочности сечений. Построение эпюры материалов. Расчет и армирование фундамента.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 30.10.2010

  • Определение арматуры монолитной балочной плиты для перекрытия площади. Расчет и конструирование второстепенной балки, ребристой плиты перекрытия, сборной железобетонной колонны производственного здания и центрально нагруженного фундамента под нее.

    дипломная работа [798,0 K], добавлен 17.02.2013

  • Сбор и определение нагрузок на элементы здания. Расчет многопустотной плиты, сборного железобетонного ригеля перекрытия, параметров поперечного армирования, сборной железобетонной колонны и простенка первого этажа, столбчатого фундамента под колонну.

    курсовая работа [985,3 K], добавлен 09.12.2013

  • Расчет ребристой плиты покрытия: полки плиты по нормальным сечениям, продольного и поперечных ребер, эпюры и качества материалов. Вычисление параметров столбчатого фундамента под колонну: сбор нагрузок, характеристика материалов, расчет рабочей арматуры.

    курсовая работа [631,3 K], добавлен 04.11.2010

  • Разработка конструктивной схемы здания. Расчет и конструирование сборной панели перекрытия. Определение усилий в элементах поперечной рамы здания. Конструирование сборного неразрезного ригеля, колонны первого этажа и фундамента под нее, перекрытия.

    курсовая работа [478,7 K], добавлен 28.07.2015

  • Расчет и конструирование сборной предварительной напряженной плиты перекрытия. Конструирование сборного разрезного ригеля. Оценка прочности центрально нагруженного фундамента и колонны подвального этажа многоэтажного здания со случайным эксцентриситетом.

    курсовая работа [557,4 K], добавлен 27.07.2014

  • Рассмотрение особенностей проектирования монолитного ребристого перекрытия. Геометрические характеристики многоэтажного каркасного здания. Расчет плиты перекрытия, второстепенной балки. Определение требуемого количества арматуры и других материалов.

    курсовая работа [249,6 K], добавлен 25.01.2015

  • Компоновка поперечной рамы цеха. Сбор нагрузок на колонну. Определение усилий, действующих на плиту перекрытия. Расчет плиты перекрытия на образование трещин в растянутой зоне. Постоянная вертикальная нагрузка. Расчет фундамента и подстропильной балки.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 11.11.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.