Железобетонные конструкции

Курсовой проект выполнил студент:.Группа 4012/1 Санкт-Петербургский Государственный технический университет Инженерно-строительный Факультет Санкт-Петербург 1999

Задание: Разработать проект здания в монолитном железобетоне.

Выдано 25 сентября 1998 года.

Срок исполнения 20 декабря 1998 года

А. Задание.

Разработать проект межэтажного перекрытия 4-х этажного промышленного здания.Наружные стены здания выполнены в кирпиче толщиной 510 мм. Перекрытия , колонны , фундамент изготовляются в монолитном железобетоне.

Б. Состав проекта.

Проект должен включать в себя:

а) схему балочной клетки перекрытия;

б) статический расчет и схему армирования главной балки;

в) статический расчет и схему армирования балочной плиты перекрытия;

г) статический расчет и схему армирования колонны первого этажа здания;

д) статический расчет и схему армирования монолитного железобетонного фундамента.

В. Исходные данные.

Полезная нагрузка на перекрытие Pn=15 кН/м2

Высота помещений Н=3,6 м.

Расчетное сопротивление грунта основания Rгр=230 кН/м2

Г.Указания по выполнению проекта.

Пояснительная записка должна содержать конструктивные и расчетные схемы проектируемой конструкции и её элементов, а также принятые в проекте расчетные характеристики материалов.

Объем записки 15-20 страниц.

Чертеж должен включать в себя опалубочный план перекрытия в М 1:200.

Арматурные чертежи должны быть выполнены:

неразрезной плиты М 1:20;

остальные элементы перекрытия , колонны и фундамент М 1:25, М 1:50.

На чертеже должны быть даны: спецификация и выборка арматуры главной балки, расход арматуры на 1 куб бетона , а также принятые марки бетона и стали.

Схема перекрываемого помещения А*В=35*25 м

Оглавление.

1.Разбивка балочной клетки.

2.Расчет и проектирование балочной плиты

2.1.Сбор нагрузок, действующих на балочную плиту

2.2.Статический расчет балочной плиты

2.3.Подбор арматуры и схема армирования плиты

3.Расчет и проектирование главной балки

3.1.Определение нагрузок, действующих на главную балку

3.2.Статический расчет главной балки (построение эпюр М и Q)

3.3.Подбор продольной арматуры в расчетных сечениях As

3.4.Подбор поперечной арматуры Asw

3.5.Построение эпюры материалов и схемы армирования главной балки

4.Расчет и проектирование колонны

4.1.Определение нагрузок , действующих на колонну первого этажа

4.2.Определение арматуры в колонне и составление схемы армирования

5.Расчет и проектирование фундамента

5.1.Определение нагрузок, действующих на фундамент

5.2.Определение габаритных размеров фундамента-высоты и площади подошвы с учетом Rгр

5.3.Определение арматуры и составление схемы армирования фундамента

6.Выполнение чертежа и составление записки

1.Разбивка балочной клетки.

Монолитное ребристое железобетонное перекрытие с балочными плитами состоит из трех элементов:

1)главная балка;

2)второстепенная балка;

3)плита.

Главная и второстепенная балки формируют балочную клетку, на которую опирается плита. Соединение между собой всех трех элементов осуществляется при непрерывном бетонировании путем отливки бетонной смеси в заранее приготовленную опалубку.

Балочная клетка опирается на систему колонн внутри здания и наружные стены. Торцы главных и второстепенных балок заделываются в наружные стены на 25-30 см (глубина заделки).

Главные оси (оси главных балок) совпадают с направлением длинных сторон здания.

Пролеты главных балок lгл принимаются равными расстояниям между осями колонн и наружных стен и находятся в пределах 6-8 м.

Второстепенные балки опираются на наружные стены и главные балки.

Пролеты второстепенных балок lвт находятся в пределах 5-7 м.

Размеры колонн hk*bk=4040 см.

Для плиты перекрытия (балочной плиты) необходимо в пролете главной балки поставить две второстепенные балки с шагом lпл=1,5-2,2 м.

Высота поперечного сечения главных балок равна:

hгл=()lгл.

Высота поперечного сечения второстепенных балок равна:

hвт=()lвт.

Высота плиты hпл ³  lпл.

Назначаем основные размеры:

-пролеты главных балок lгл=7 м

-пролеты второстепенных балок lвт=5 м

-размеры колонн hk*bk=4040 см

-шаг дополнительных балок lпл=2,3 м

-поперечное сечение главной балки

hгл=1/10 lгл=0,7 м hвт=1/10 lвт=0,5 м

bгл=0,5 hгл=0,35 м bвт=0,5 hвт=0,25 м

-высота плиты hпл=8 см.

2.Расчет на проектирование балочной плиты. 2.1. Сбор нагрузок, действующих на балочную плиту.

Нагрузка, действующая на перекрытие, складывается из двух частей:

1) собственного веса перекрытия (собственный вес пола и вес плиты);

2) полезной нагрузки Р.

Подсчет нормативных и расчетных нагрузок, действующих на 1 м2 плиты, выполняется в табличной форме:

Наименование нагрузки, кН/м2	Нормативная нагрузка, кН/м2	n	Расчетная нагрузка, кН/м2
1.Постоянная
-собственный вес пола	2,14	1,3	2,782
-собственный вес плиты панели h пл=8 см	2	1,1	2,2
2.Полезная	15	1,2	18

Для правильного определения собственного веса конструкции необходимо назначить hпл.

Статический расчет балочной плиты.

1.Если  > 2, то такие плиты называются балочными так как расчитываются как балки в коротком направлении.

2.Балочное ребристое покрытие состоит из системы балочных плит, для расчета такой системы вырежем в направлении главных балок полосу шириной 1м и получим многопролетную неразрезную балку с b=100см

и h=8см.

Статический расчет такой полосы сводится к расчету многопролетной неразрезной балки с числом пролетов n.

Из курса строительной механики известно, что если число пролетов многопролетной неразрезной балки 5 и более, то расчет сводится к расчету пятипролетной балки, при этом момент в первом пролете равен моменту в последнем пролете, момент во втором пролете равен моменту в предпоследнем пролете, а все остальные моменты соответствуют моменту в третьем пролете.

Опорные моменты: МВ=MG, Mc=MJ

Т.о. для расчета многопролетной балки необходимо определить три пролетных момента и два опорных момента.

Если число пролетов меньше 5, то расчет выполняется по фактической схеме.

3.Схема загружения.

Для подбора арматуры расчетных сечениях балочной плиты (пять сечений) нам необходимо определить максимально возможные моменты в этих сечениях. Для этого рассматриваются схемы загружения пятипролетной балки.

q1 - приведенная нагрузка от собственного веса перекрытия.

P1 - временная приведенная нагрузка.

Mi=a q1 lпл2+b P1 lпл2

a , b -коэффициенты влияния, зависящие от схемы загружения.

M1=0,0779q1 lпл2+0,0989 P1 lпл2

M2=0,0329q1 lпл2+0,0789 P1 lпл2

M3=0,0461q1 lпл2+0,0855 P1 lпл2

MB=- 0,1053q1 lпл2- 0,1196 P1 lпл2

Mc=- 0,0799q1 lпл2- 0,1112 P1 lпл2

4.Нагрузки q1 P1.

Для расчета балок необходимо найти величину погонной нагрузки:

g*=gb=4,982 кН/м

p*=pb=18 кН/м

где b= 1 м -ширина грузовой площади.

Грузовая площадь-это часть поверхности перекрытия, нагрузка с которой воспринимается данным конструктивным элементом.

В расчетной схеме неразрезной многопролетной балки принимается, что балка лежит на шарнирных опорах, что не препятствует свободному деформированию балки.

В действительности опорами балки являются второстепенные балки, с которыми плита жестко связана(монолитный бетон), это препятствует поворотам сечений и прогибам.Для того, чтобы учесть это обстоятельство вводится приведенная нагрузка q1.

q1=q*+1/2p*=4,982+9=13,982 кН/м

p1=1/2p*=9 кН/м

Расчеты можно представить в табличной форме.

Сече- ние	Схема заг- ружения	a	a q1 lпл2	b	b p1 lпл2	M=Mq1+Mp1 кНм
1	1+2	0,0779	5,76	0,0989	4,71	10,47
2	1+3	0,0329	2,43	0,0789	3,76	6,19
3	1+2	0,0461	3,41	0,0855	4,07	7,48
В	1+4	-0,1053	-7,79	-0,1196	-5,69	-13,48
С	1+5	-0,0799	-5,91	-0,1112	-5,29	-11,2

2.3. Подбор арматуры и схема армирования плиты.

Первым пунктом выполнения проекта по подбору арматуры является выбор материалов, из которых будет выполнена конструкция.

Для элементов монолитного ребристого перекрытия обычно принимают бетон марки M 300.

Призменная прочность бетона

RB=13,5 Мпа=135 кгс/см2=1350 Н/см2=1,35 кН/см2

Прочность бетона при осевом растяжении

Rbt=1Мпа=10 кгс/см2=100 Н/см2=0,1 кН/см2

Rbt,ser= Rbtп=1,5 МПа=0,15 кН/см2

В качестве арматуры для перекрытия рекомендуется стержневая арматура класса А -II , А-III или проволочную арматуру класса В-I

А-III Rs=340 МПа=34 кН/см2

Уточним полезную высоту плиты по наибольшему пролетному моменту или моменту по грани опоры.

MB гр=MB

MB гр=10,18 кНм

Для проверки hпл используем максимальный момент: М1=10,48 кНм

Задавшись процентом армирования m%=0,8% определяем относительную высоту сжатой зоны:

x=  < xR=0,58

Ao=?(x)= 0,18 < AOR=0,41

Затем подсчитываем полезную высоту плиты:

ho= (см)

Полная высота плиты hпл=ho+a , a=2 см

hпл=6,57+2=8,57 (см)

Принимаем hпл=8 см

Подобранную высоту плиты сохраняем во всех пролетах..

Расчет арматуры выполняется в табличной форме.

Сечение	М кНм	ho, см	А0	h	Арасч см2	Сортамент	Афакт см2	m%
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	10,47	6	0,215	0,877	5,85	9 Æ 9	5,72	0,95
2	6,19	6	0,127	0,932	3,26	7 Æ 8	3,52	0,59
3	7,48	6	0,154	0,914	4,01	8 Æ 8	4,02	0,67
Вгр	-10,18	6	0,209	0,881	5,66	9 Æ 9	5,72	0,95
Сгр	-7,9	6	0,163	0,909	4,26	7 Æ 9	4,45	0,74

ho = hпл -а=8-2=6 см

Ao= < AOR=0,41

h=?( Ao)=0,877

As расч=см2

Фактический процент армирования

m%=

3.Расчет и проектирование главной балки. 3.1.Определение нагрузок, действующих на главную балку.

Нагрузка на главную балку передается в виде сосредоточенных сил в местах опирания второстепенных балок.

Расчетная схема главной балки сводится к расчету балки с двумя сосредоточенными силами.

Задача сводится к определению G и P.

G-сосредоточенная сила от действия собственного веса конструкции.

G=Gпл+Gпол+Gвт+Gгл

Gпл=gпл*lВТ*lпл=2,2*5*2,3=25,3

Gпол=gпол*lВТ*lпл=2,782*5*2,3=32

GВТ=(hВТ-hпл)*bВТ*n*gжв*lВТ=(0,5-0,08)*0,25*1,1*25*5=14,43

Gгл=(hгл-hпл)*bгл*gжв*lпл=(0,5-0,08)*0,25*25*2,3=6,04

P=pn*n*lвт*lпл= 15*1,2*5*2,3=207 кН

G=77,77 кН

3.2.Статический расчет главной балки (построение эпюр M и Q ).

Расчет выполняется по аналогии с расчетом балочных плит как многопролетных неразрезных балок. Т.к. пролетов больше 5, то балку рассчитываем по пятипролетной схеме.

Mi = a G lгл + b P lгл

Qi = g G + d P

По результатам расчетов строим эпюры M и Q.

Подсчет значений ординат огибающих эпюр производится в табличной

форме.

Сече-	X/l	Влияние q	Влияние Р	Расч.моменты
ние		a	Мq	bmax	bmin	Mpmax	Mpmin	Mmax	Mmin
А	0	0	0	0	0	0	0	0	0
1,1	0,33	0,240	130,65	0,287	-0,047	415,86	-68,10	546,52	62,55
1,2	0,66	0,146	79,48	0,24	-0,094	347,76	-136,21	427,24	-56,73
В	1	-0,281	-152,97	0,038	-0,319	55,06	-462,23	-97,91	-615,20
2,1	1,33	0,076	41,37	0,205	-0,129	297,05	-186,92	338,42	-145,55
2,2	1,66	0,099	53,89	0,216	-0,117	312,98	-169,53	366,88	-115,64
С	2	-0,211	-114,87	0,086	-0,297	124,61	-430,35	9,75	-545,22
3,1	2,33	0,123	66,96	0,228	-0,105	330,37	-152,15	397,33	-85,19
3,2	2,66	0,123	66,96	0,228	-0,105	330,37	-152,15	397,33	-85,19

Сече-	x/l	Влияние q	Влияние Р	Расч.попер.силы
ние		g	Qq	dmax	dmin	Qpmax	Qpmin	Qmax	Qmin
A	0	0,719	55,917	0,86	-0,14	178,02	-28,98	233,94	26,94
B	1	-1,281	-99,62	0,038	-1,319	7,87	-273,03	-91,76	-372,66
B	1	1,07	83,214	1,262	-0,191	261,23	-39,54	344,45	43,68
C	2	-0,93	-72,33	0,274	-1,204	56,72	-249,23	-15,61	-321,55
C	2	1	77,77	1,242	-0,242	257,09	-50,09	334,86	27,68