Проектирование железобетонных конструкций многоэтажного каркасного здания

Задание к выполнению курсового проекта
1 Компоновка перекрытия и вертикальная компоновка здания
2 Определение нагрузок на строительные конструкции
3 Статический расчет строительных конструкций
4 Проектирование ригеля, колонны и столбчатого фундамента под колонну
4.1 Общие данные для расчета
4.2 Подбор продольной рабочей арматуры (расчет прочности по нормальным сечениям)
4.2.1 Методика расчета
4.2.2 Подбор верхней продольной арматуры
4.2.3 Подбор нижней продольной арматуры
4.3 Подбор поперечной арматуры (проверка прочности наклонного сечения)
4.3.1 Методика расчета
4.3.2 Проверка наклонного сечения
5 Расчет колонны
5.1 Общие данные для расчета
5.2 Подбор продольной рабочей арматуры колонны
6 Расчет монолитного столбчатого фундамента под сборную колонну
6.1 Исходные данные для расчета
6.2 Определение размеров подошвы фундамента
6.3 Определение высоты фундамента
6.4 Определение площади рабочей арматуры
7 Проектирование многопустотной плиты перекрытия
7.1 Исходные данные:
7.2 Определение площади сечения напрягаемой арматуры
7.2.1 Проверка расположения нейтральной оси поперечного сечения.
7.2.2 Геометрические характеристики приведенного сечения
7.2.3 Определение усилия предварительного обжатия бетона Р с учетом всех потерь
7.2.4 Проверка прочности наклонного сечения плиты
7.2.5 Определение момента трещинообразования.
7.2.6 Трещиностойкость плиты в стадии изготовления
7.2.7 Расчет плиты по прогибу
Литература

Площадь поперечного сечения одного арматурного стержня - 8,34/10=0,834 см2. По таблице П1[7]– 1012А400.Марка сетки: ,где в числителе приведено описание продольной, а в знаменателе - поперечной арматуры сетки; 238 см=2380 мм – ширина (длина) сетки; 40 мм – выпуски продольных (поперечных) стержней сетки.7 Проектирование многопустотной плиты перекрытия7.1 Исходные данные:Имеем следующие исходные данные:усилия: М=46,85кНм, Мn=40,02кНм,Mnl=49,04кНм,Q=36,31кН (по таблице 3.1),материалы: бетон тяжелый класса В30, напрягаемая арматура класса А800, ненапрягаемая арматура классов А400, В500; размеры расчетных поперечных сечений №1 и №2:при выполнении компоновки перекрытия определена ширина рядовой плиты Впл.=1667 м. Теперь надо скомпоновать поперечное сечение плиты, а затем расчетные сечения. Ширина плиты понизу составляет 1667-17= мм, поверху – 1650-30= мм. Стандартными для многопустотных плит является высота поперечного сечения 220 мм, диаметр круглых пустот 159 мм и расстояние между центрами круглых пустот 185 мм. Кроме того, от центра крайних пустот до края плиты понизу должно быть не менее 132,5мм (табл.1.1[7]).Количество пустот п = (1650-2*132,5)/185+1 = - принимается восемь пустот (количество пустот n=8). Пересчитывается расстояние от центра крайних пустот до края плиты понизу: = (1650-(8-1)*185)/2 = 177,5(вместо 132,5 мм).Расчетное сечение №1. Используется в расчетах по первой группе предельных состояний (прочностные расчеты). Поперечное сечение многопустотной плиты может быть преобразовано в двутавровое.Стенка сечения образуется путем сложения бетонных промежутков между круглыми пустотами. Однако, с учетом того, что бетон растянутой зоны в расчетах не учитывается (растяжение воспринимает арматура), сечение №1 принимается тавровым со следующими размерами:bf=1,62 м,hf==0,0305 м, b=(1,62+1,65)/2-8*0,159 = м (средняя ширина плиты минус восемь круглых пустот), h=0,22 м, а=0,03, h0=0,22-0,03=0,19 м.Расчетное сечение №2. Используется в расчетах второй группы предельных состояний. В формулы расчетов второй группы предельных состояний входят геометрические характеристики приведенного бетонного сечения плиты. Поэтому сечение №2 принимается двутавровое. При этом при вычислении размеров полок и стенки сечения круглых отверстий в плите диаметром 159 мм заменяются квадратными со стороной равной0,9159=143 мм.bf=1,62 м, bf=1,65 м, hf=hf'==0,0385 м,b= (1,62+1,65)/2-8*0,143 = м (средняя ширина плиты минус шесть квадратных пустот), h=0,22 м, а=0,03, h0=0,22-0,03=0,19 м.7.2 Определение площади сечения напрягаемой арматуры7.2.1 Проверка расположения нейтральной оси поперечного сечения.Rbbfhf(h0-0,5 hf)=17000*1,62*0,0305*(0,19-0,015)=146,99>46,85кНм, то есть граница сжатой зоны проходит в полке, и расчет производится как для прямоугольного сечения шириной b= bf=1,62м: = 46,85/17000/1,62/0,19^2 = 0,047Значения R при растянутой арматуре классовА600А800А10000,6(принимается предварительно)0,430,410,39=0,975;=0,05 (по табл. П3[7]); R=0,41 при /R<0,6 , коэффициент условий работы напрягаемой арматуры принимается 1,1 ( s3=1,1) = 46,85/0,975/1,1/(69,5*10^4)/0,19 = 0,000331 м2.Принимается 510А800 (Аsp=3,93 см2)Напрягаемая арматура может устанавливаться через одно или через два отверстия в поперечном сечении плиты. Напрягаемые стержни обозначаются на чертежах НС.7.2.2 Геометрические характеристики приведенного сеченияРис. 7.1 Расчетные сечения при расчете многопустотной плитыКоэффициент приведения =5,15 (), Es=200000 МПа (А800), Eb=32500 МПа (В30).А1 = 162*3,85 = 623,7 см2;А2 = 49,1*(22-2*3,85) = 702,13 см2;А3 = 165*3,85 = 635,25 см2Аred=А1+А2 + А3 + *Аsp= 623,7+702,13+635,25+5,15*3,93=1981,32см2,Sх,red=;Sх,red=623,7*(22,0-3,85/2)+702,13*(22,0/2)+635,25*(3,85/2)+5,15*3,93*3;Sх,red=21527,78см3,yс= = 21527,78/1981,32 = 10,87см, h - yс=22-10,87=11,13см.Момент инерции прямоугольника J=:J1=162*3,85^3/12 = 770,4см4;J2=49,1*14,3^3/12 = 11964,88см4;J3=165*3,85^3/12 = 784,67см4;Jred= J1 + A1yc12 + J2 + A2yc22 + J3 + A3yc32 + Аsp (yс–a)2;Jred=770,4+623,7*(10,87-20,08)^2+11964,88+702,13*(10,87-11,0)^2+784,67+635,25*(10,87-1,93)^2+5,15*3,93*(10,87-3)^2=118461,65см4W1,red= Jred / yс= 118461,65/10,87=10898,0см3,W2,red=Jred/(h-yс)=118461,65/11,13=10643,5см3.7.2.3 Определение усилия предварительного обжатия бетона Р с учетом всех потерьСпособ натяжения арматуры – электротермический. Технология изготовления плиты агрегатно-поточная с применением пропаривания.Масса плиты – 0,28 т/м2*1,605*5,545=2,49 т (1,605*5,545 = 8,9 м2 – площадь плиты).Начальный уровень предварительного напряжения:sp= 0,9Rsn=0,9800=720 МПа.Первые потери:потери от релаксации напряжений в арматуре sp1=0,03sp=21,6 МПаsp2=0, sp3=0, sp4=0.sp(1)=21,6 МПаУсилие обжатия с учетом первых потерь:Р(1)=Аsp(sp- sp(1))=3,93*10^(-4)*(720-21,6)*10^3=274,5 кН.Максимальные сжимающие напряжение бетона bp от усилияР(1):; = 274,5/(1929,83*10^(-4))+274,5*0,079*0,109/(118461,65*10^(-8)) == 3399,4 кН/м2 = 3,4 МПа;где – эксцентриситет усилия Р(1) относительно центра тяжести приведенного сечения,=10,87-3,0= см = м;у – расстояние от центра тяжести приведенного сечения до рассматриваемого волокна у=10,87 см=0,109 м.Передаточная прочность бетонаRbp должна быть не менее7,8/0,9=8,67 МПа, а также не менее 15 МПа и не менее 50% принятого класса бетона по прочности на сжатие (В30): 0,5х30=15 МПа. ПринятоRbp=15 МПа.Вторые потери:потери от усадки бетона sp5=0,0002х200000=40 МПапотери от ползучести бетона sp6b,cr=2,3 (B30), sp= = 3,93/(623,7+702,13+635,25) = 0,0020.Нагрузка от собственного веса плиты – g=2,8*1,605=кН/м, момент от нагрузки (собственного веса) g в середине пролета при расстоянии между прокладками-опорами при хранении плиты l0=5,56-2*0,5= м составляет М=(gl02)/8= 4,49*4,56^2/8= кН*м.; = 274,5/(1981,32*10^(-4))+(274,5*0,079-11,67)*0,079/(118461,65*10^(-8))== 2053,4 кН/м2 = 2,05 МПа;где уs– расстояние между центрами тяжести сечения стержней напрягаемой арматуры и приведенного поперечного сечения элемента (уs=0,077 м); = =0,8*5,15*2,3*2,05/(1+5,15*0,0020*(1+0,079*0,079*1981,32*10^(-4)/118461,65*10^(-8))*(1+0,8*2,3)); = 18,9 МПа;sp(2)=40+=58,9 МПа.Суммарные потери составляют 21,6+58,9=80,5 МПа < 100 МПа, суммарные потери принимаются 100 МПа (если > 100 МПа, то принимается фактическое значение).Предварительное напряжение с учетом всех потерь:sp = 720-100=620 МПа.Усилие обжатия с учетом всех потерь:Р=Аspsp=3,93*10^(-4)*620*10^3=243,66 кН.7.2.4 Проверка прочности наклонного сечения плитыПоперечные стержни в составе шести (по три у двух торцов плиты) каркасов К1 назначены: диаметр - 5, класс арматуры - В500, шаг Sw поперечных стержней в каркасе – 100 мм.Поперечная арматура устанавливается конструктивно: в расчетном поперечном сечении плиты 35 В500, Asw=0,5910-4 м2 (по таб.П1),Rsw=300 МПа=30104 кН/м2 (по таб. П2), Sw=0,1 м (0,5h0). Распределенное усилие в поперечных стержнях - Коэффициент, учитывающий Р:; = 1+1,6*243,66/17000/0,073-1,16*(243,66/17000/0,073)^2 = 1,27А1=bh=0,333*0,22=0,073 м2 (стенка таврового сечения №1), Р=243,66 кН, Rb=17000 кН/м2 (В30), Rbt=1,15 МПа=1150 кН/м2 (В30).Длина проекции с наклонного сечения: = (1,5**1150*0,333*0,19^2/177)^0,5 = м.Рассматриваются две наиболее опасные наклонные трещины, на длины проекций которых накладываются ограничения:с=0,41 м (3h0=30,19=0,57; с0=0,41 м), с0=0,37 м (2h0=20,19=0,37 м).Усилие, воспринимаемое бетоном: = 28,2/0,41 = 68,78 кН.Усилие, воспринимаемое арматурой: = 0,75*0,41*177 = 54,43 кН.Условие прочности наклонного сечения:QQb+Qsw.36,31 кН<68,78+54,43=123,21 кН – прочность наклонного сечения плиты обеспечена.7.2.5 Определение момента трещинообразования.; = 1,25*10898,0*10^(-6)*1750+243,66*(0,079+0,055) = 56,5 кН*м;Wred1=10898,0 см3 – момент сопротивления приведенного сечения для крайнего растянутого волокна,=1,25 - для двутаврового сечения;e0p – эксцентриситет усилия обжатия Р=243,66 кН относительно центра тяжести приведенного сечения, e0Р=0,079 м,r – расстояние от центра тяжести приведенного сечения до ядровой точки: = 10898,0/1981,32 = 5,50 см = 0,055 м.Мcrc>Mn, 56,5кНм>40,02кНм – трещиностойкость плиты в стадии эксплуатации обеспечена.7.2.6 Трещиностойкость плиты в стадии изготовления; = 1,25*10643,5*10^(-6)*1100-274,5*(0,079-0,054) = 7,77 кН*м;Wred2=10643,5 см3 – момент сопротивления приведенного сечения для растянутого от действия усилия обжатия Р(1)=274,5 кН верхнего волокна;=1,25 для двутаврового сечения,e0Р=0,077 м;Rbt,ser=1,1 МПа (при классе бетона В15 численно равном передаточной прочности);r – расстояние от центра тяжести приведенного сечения до ядровой точки: = 10643,5/1981,32 = 5,37 см = 0,054 м.= 7,77 кН*м > 0 – трещины не образуются.7.2.7 Расчет плиты по прогибуПрогиб плиты , (s=5/48=0,104 для однопролетной свободно опертой балки, загруженной равномерно распределенной нагрузкой) не должен превышать предельного прогиба в соответствии с эстетико-психологическими требованиями: .Прогиб плиты f определяется от действия постоянных и временной длительной нагрузок для = 49,04 кН*м.Кривизна плиты на участках без трещин в растянутой зоне:;=(49,04-243,66*0,079)/(32,5*10^6/(1+2,3))/(118461,65*10^(-8)) =0,00255 1/м; = 0,104*6,05^2*0,00255 = 0,00971 м = 0,97 см – прогиб плиты меньше допустимого (fult=3,0 см) 7.2.8 Расчет монтажных петельПлита имеет четыре петли.Вес плиты – 2,49 т = 24,9 кН.Коэффициент динамичности при подъеме и монтаже плиты – 1,4.Нагрузка при подъеме и монтаже передается на три петли плиты.Петли выполняются из арматуры класса А240. = 1,4*24,9/3/(21,5*10^4) = 0,0000540 м2 = 0,54 см2Для монтажных петель применена арматура - 10А240 (Аs=0,789 см2).ЛитератураГОСТ 21.101-97. Основные требования к проектной и рабочей документации. Система проектной документации для строительства. – М., Госстрой России.ГОСТ 21.501-93. Правила выполнения архитектурно-строительных чертежей. Система проектной документации для строительства. – М., Госстрой России.СНиП 52-01-2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Система нормативных документов в строительстве. – М.,2004.СП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. Система нормативных документов в строительстве. М., 2005.Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-101-2003) – М.,2005.СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. – М., 2004.МУ к выполнению курсового проекта по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции»«Проектирование железобетонных конструкций многоэтажного каркасного здания» – М., 2010.