Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Многоэтажное каркасное здание

Министерство образования Республики Беларусь

УО «Гродненский государственный университет имени Янки Купалы»

Кафедра «Строительного производства»

курсовой Проект

по дисциплине «Строительные конструкции»

на тему “ Многоэтажное каркасное здание”

Выполнил: Ковальчук В. А.

Специальность: ПСИиК

Группа: 5

Курс: 3

Форма обучения:

дневная

Проверил: М. Н. Гаврильчик

Гродно

2012

Содержание

1. Расчет и конструирование железобетонной ребристой плиты 3

1.1 Исходные данные 3

1.2 Расчет полки плиты 5

1.3 Расчет поперечного ребра 7

1.4 Расчет продольного ребра 9

1.5 Расчет прочности наклонных сечений 12

1.6 Проверка панели по прогибам 14

1.7 Расчет панели по раскрытию трещин 14

1.8 Проверка панели на монтажные нагрузки 16

2. Расчет сборного многопролетного ригеля 17

2.1 Определение расчетных пролетов ригеля 17

2.2 Определение нагрузки на ригель 18

2.3 Построение эпюр изгибающих моментов 19

2.4 Расчёт прочности нормальных сечений 22

2.5 Расчёт поперечной арматуры ригеля 24

2.6 Построение эпюры материалов и определение мест обрыва арматуры ригеля 28

3. Расчет колонны первого этажа 31

3.1 Определение нагрузок 31

3.2 Расчёт колонны на прочность 32

3.3 Расчёт продольного армирования колонны первого этажа 33

3.4 Расчёт консоли колонны 33

3.5 Армирование консоли колонны 34

3.6 Расчёт стыка колонн 35

4. Расчёт внецентренно нагруженного фундамента 39

4.1 Исходные данные для проектирования……………………………..39

4.2 Определение размеров подошвы фундамента и подбор арматуры 39

Список использованной литературы 42

1.РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ Ж/Б РЕБРИСТОЙ ПЛИТЫ

1.1 Исходные данные.

Требуется рассчитать ребристую плиту с номинальными размерами 1350´6800 мм. Класс условий эксплуатации – XС3. Плита изготавливается из тяжелого бетона С25/30.

Расчётные характеристики бетона (табл. 6.1 [1] ).

В рёбрах плиты изготавливают каркасы:

с продольными стержнями класса S500.Расчётные характеристики (табл. 6,5 [1] ):; ;

с поперечными стержнями класса S500:; (табл. 6,5 [1]); (п. 6.21 [1]).

Полка плиты армируется сварными сетками из арматурной проволоки класса S240 (, табл. 6,5 [1]).

Петли для подъёма плиты приняты из стали S240 и устанавливаются в продольных рёбрах на расстоянии 0.65 м от торца.

Геометрические размеры плиты показаны на рисунке , при принятом сечении ригеля.

Конструктивная длина – 6800-120-30=6650 мм;

Конструктивная ширина – 1350-20=1330 мм;

Полку плиты рассчитывают в зависимости от отношения размеров между продольными () и поперечными рёбрами (). Если , то полку расчитывают как неразрезную балку, при - как плиту, работающую в двух направлениях.х.

Рисунок 1. Компоновочная схема сборного перекрытия

Рисунок 2. Геометрические размеры плиты.

1.2 Расчёт полки плиты

Т. к. , то следовательно полку плиты рассматриваем как балочную плиту, опёртую на поперечные рёбра.

Расчётная схема: многопролётная неразрезная балка с расчетными пролётом - расстояние в свету между поперечными рёбрами.

Таблица 1. Нагрузка на 1м² сборного перекрытия

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м²	Коэффициент надежности по нагрузке (табл. 5 [3])	Расчетная нагрузка, кН/м²
Постоянное воздействие собственный вес полки плиты(d=0,05м, r=25 кН/м³);	0,05∙25=1,25	1,35	1,688
цементно-песчаный раствор (d=0,03м, r=18 кН/м³);	0,03∙18=0,54	1,35	0,729
керамические плитки(d=0,02м, r=24 кН/м³)	0,02∙24=0,48	1,35	0,648
Итого
Переменное воздействие (по заданию)		1,5
Всего

1-е основное сочетание:

P₁=

2-е основное сочетание:

P₂=

Для дальнейших расчётов принимаем второе сочетание как наиболее неблагоприятное.

Расчётный изгибаемый момент при действии постоянного и переменного воздействия:

Расчётный изгибающий момент в полке при действии постоянного равномерно распределённого воздействия и переменной сосредоточенной нагрузки от веса рабочего с инструментом:

Т. к. , в дальнейшем расчёт ведём с учётом .

Расчёт по несущей способности (подбор рабочей арматуры) производим по упрощённому деформационному методу (см рис. 1 [3]).

Рабочая высота

Значение граничной относительной высоты сжатой зоныопределяется по формуле:

где _=0,85-0,0816,667=0,717

_{-
напряжение в арматуре,
принимаемое} равным ;

_{-
предельное напряжение
в арматуре сжатой
зоны сечения,
принимаемое равным 500
МПа}

где_{– табл. 10 [3}]

Коэффициент

Вычисленному значению соответствует значение (табл. 7.1 [2])

ε=1-=0,015

Необходимая площадь сечения арматуры

По табл. 13 [3] принимаем сетку 4C6550*1050

1.3 Расчёт поперечного ребра

Поперечное ребро рассматривается как однопролётная балка с расчётным пролётом , равное расстоянию между продольными рёбрами.

Поперечные рёбра устроены с шагом 550 мм, соответственно, грузовая полоса – 0,55м.

Воздействия:

1. Расчетное значение построенного воздействия от полки плиты и конструкции пола (см. табл.2.1)

2. От собственного веса поперечного ребра

где 0,07 – средняя ширина ребра;

0,12 – высота поперечного ребра без полки;

2500 – плотность железобетона.

3. Расчётное переменное воздействие (см. табл.2.1)

Полное постоянное воздействие па поперечное ребро .

1-е основное сочетание:

2-е основное сочетание:

1. Вариант нагружения (рис. 2.2,а):

2. Вариант нагружения (рис. 2.2,б):

Наиболее невыгодной комбинацией нагружения является 1-ый вариант нагружения.

Рисунок 3. Расчётные схемы (а,б) поперечного ребра.

Поперечное ребро армируется одним плоским каркасом. Рабочая арматура стержневая класса S500.

Принимая во внимание указания (табл. 11.4 [1] или табл. 4 [МУ]) определяем , следовательно рабочая высота сечения

Рисунок 4. Расчётное сечение поперечного ребра: 1) фактическое; 2) с учётом ограничения (п. 7.1.27 [1]).

Так как (50>17) в соответствии с п. 7.1.2.27 [1] свес полки в каждую сторону должен быть не более (); и не более 1/2 расстояния в свету между рёбрами ((550-70)/2 =240 мм).

Соответственно с учётом ограничения:

–условие выполняется, следовательно нейтральная ось проходит в полке и расчётное сечение будет прямоугольное с шириной .

где _=0,85-0,0816,667=0,717

_{-
напряжение в арматуре,
принимаемое} равным ;

_{-
предельное напряжение
в арматуре сжатой
зоны сечения,
принимаемое равным 500
МПа}

где_{– табл. 10 [3}]

Коэффициент

Вычисленному значению соответствует значение (табл. 7.1 [2])

ε=1-=0,03

Необходимая площадь сечения арматуры

Принимаем в качестве продольных стержней 3 S500 c (в соответствии с табл. 9 [3]). Поперечная арматура устанавливается конструктивно: принимаем 3 S500 с шагом 120 мм.

1.4 Расчёт продольного ребра

Расчёт продольного ребра ведем в стадии эксплуатации.

Определение нагрузок на ребро. Линейно-распределённую нагрузку собираем с грузовой полосы площади шириной, равной ширине плиты. Таким образом, нагрузка на плиту будет составлять:

1) постоянное воздействие от конструкции пола и веса полки: (см. табл. 2.1)

, ;

2) постоянное воздействие от поперечного ребра:

, ;

1,09 м – длина поперечного ребра;

12 – кол-во поперечных ребер;

6,65 м – длина плиты.

3) от собственного веса продольных ребер:

=90 мм.

Постоянное воздействие:

Переменное воздействие:

1-е основное сочетание:

2-е основное сочетание:

Для второй группы предельных состояний:

1-е основное сочетание:

2-е основное сочетание:

Для дальнейших расчётов принимаем второе сочетание как наиболее неблагоприятное.

Расчётный пролёт с учётом опирания плиты (рис. 15)

Рисунок 5. Расчетная схема плиты

Максимальная поперечная сила на опоре от расчётной нагрузки:

Расчётный изгибающий момент при расчёте по 2-ой группе предельных состояний (для расчёта прогибов и трещин) определяется (табл. А.2 [1]).

Поперечное сечение плиты приводим к тавровой форме.

Рисунок 6. Расчётные схемы продольного ребра

В соответствии с п.7.1.2.27 [1] свес должен быть не более 1/6 пролёта – т. е. . При не более 1/2 расстояния в свету между рёбрами (1090/2 =545 мм)е Т. к. , в расчёт вводится .

– условие выполняется, следовательно нейтральная ось проходит в полке, расчётное сечение прямоугольное с шириной .

где _=0,85-0,0816,667=0,717

_{-
напряжение в арматуре,
принимаемое} равным ;

_{-
предельное напряжение
в арматуре сжатой
зоны сечения,
принимаемое равным 500
МПа}

где_{– табл. 10 [3}]

Коэффициент

Вычисленному значению соответствует значение (табл. 7.1 [2])

ε=1-=0,022

Необходимая площадь сечения арматуры

Принимаемая площадь сечения рабочей арматуры:

Принимаем в качестве продольных стержней 18 S500 c (в соответствии с табл. 9 [3]). Поперечная арматура устанавливается конструктивно: принимаем 4 S500 с шагом 350 мм.

1.5 Расчёт прочности наклонных сечений

Рассчитываем наклонное сечение на приопорном участке. При расчёте принимаем _{мм.=0,18 м. Рабочая высота
плиты}d=h-c=450-35=415 мм.=0.415 м.

Максимальная поперечная сила, действующая в поперечном ребре.

кН

Расчет прочности железобетонных элементов на действие поперечных сил начинается проверкой условия , где - расчетная поперечная сила от внешних воздействий; - поперечная сила, воспринимаемая железобетонным элементом без поперечного армирования:

но не менее

Здесь

Принимаем

_{- при
отсутствии осевого
усилия (сжимающей
силы).}

Условие не выполняется, поэтому поперечную арматуру следует устанавливать по расчёту.

В соответствии с табл. 10 [2] на всех приопорных участках, равных ¼ пролёта шаг поперечных стержней S=h/2=450/2=225 мм., принимаем шаг поперечной арматуры 230 мм.

В средней части пролёта – S=3h/4=450_{=337,5 мм.
Принимаем шаг поперечной
арматуры 340 мм.}

Усилия в данном сечении составляют:

кН, кНм, _².

_{1) Определение
усилия в хомутах
на единицу длины
элемента(равномерно-распределённое)}

где _{=0,6
– коэффициент для тяжёлого
бетона;}

Коэффициент, учитывающий влияние сжатых полок в тавровых и двутавровых элементах:

=₌₁₈₀₊₃_{50=330
мм.}

_{- коэффициент,
учитывающий влияние
продольных сил.}

2) Определение

_{=79,804
кНм}

Где _{- коэффициент,
учитывающий влияние
вида бетона (для тяжёлого
бетона).}

3) Определение проекции опасной наклонной трещины на продольную ось элемента

4) Определение длины проекции наклонной трещины на продольную ось элемента

5) Проверка условия

Значение _{принимается не более
2=2415=830 мм. и не более
значения ,}а также не менее d=415 мм., если _.

Принимаем _мм.

6) Определение поперечного усилия, воспринимаемого бетоном:

7) Определение поперечного усилия, воспринимаемого бетоном

8) Проверка условия

Условие прочности по наклонной полосе между диагональными трещинами выполняется.

1.6 Проверка панели по прогибам

Коэффициент продольного армирования

Тогда по табл.11.2 [1]

т.к.

- принятая площадь растянутой арматуры

Следовательно, =0,8

Условие жесткости выполняется.

1.7 Расчёт панели по раскрытию трещин

кНм, _², η=0,990, d=415 мм,₌₃₅

Расчёт по раскрытию трещин допускается не производить, если максимальный диаметр стержней продольной арматуры не превышает Ø_max из табл 10.2 [2]

Ø<Ø_max (1)

Максимальный диаметр стержней зависит от коэффициента продольного армирования и напряжений в растянутой арматуре в сечении с трещиной.

Коэффициент продольного армирования

_{Напряжения
в растянутой арматуре
определяем по формуле}

- плечо внутренней пары сил при

По табл. 10,2 [2] Ø_max=6 мм при

Принятый диаметр ∅ =12 мм <∅_max= 6 мм, следовательно необходимо расчётным путём проверить ширину раскрытия трещин.

Эффективный модуль упругости

Предельное значение коэффициента ползучести_{определим
из номограммы (рисунок
6.1[2]). При}

RH>75 %, для

Коэффициент приведения:

Высота сжатой зоны бетона _{из условия равенства
статических моментов
сжатой и растянутой
зон сечения относительно
нейтральной оси и при
отсутствии поперечной
арматуры находится:}

Напряжения в арматуре:

Расчет по раскрытию трещин следует производить из условия: w_k £ w_lim,

w_lim — предельно допустимая ширина раскрытия трещин, принимаемая согласно таблице 5.1.[1]);

w_lim=0,4 мм ( для класса эксплуатации XC3);

- при расчёте ширины раскрытия трещин, образующихся от усилий, вызванных соответствующей комбинацией нагрузок.

где - диаметр стержня, мм.

- коэффициент, учитывающий условия сцепления арматуры с бетоном, для стержней периодического профиля ;

- коэффициент, учитывающий вид напряжённо-деформированного состояния элемента; при изгибе ;

_{–
эффективный коэффициент
армирования, определяемый
для железобетонных
элементов по формуле:}

Где - площадь сечения арматуры, заключённой внутри эффективной площади растянутой зоны сечения ;

- эффективная площадь растянутой зоны сечения,

где меньшее из трёх значений:

_{, тогда}

где _{;
МПа}

где =1 для арматурных стержней периодического профиля.

=0,5 – для практически постоянной комбинации нагрузок.

Нормами допускается заменять

=2,60,003796=9,87 кНм

1.8 Проверка панели на монтажные нагрузки

Панель имеет четыре монтажные петли из стали класса S240, расположенные на расстоянии 65 см от концов панели. С учетом коэффициента динамичности k_d = 1,4 расчетная нагрузка от собственного веса панели:

– конструктивная ширина панели;

– нормативная нагрузка от веса панели

Отрицательный изгибающий момент консольной части панели:

Этот консольный момент воспринимается продольной монтажной арматурой каркасов. Полагая, что z₁ = 0,9d, требуемая площадь сечения указанной арматуры составляет:

При подъеме панели вес ее может быть передан на две петли. Тогда усилие на одну петлю составляет:

Принимаем стержни диаметром 6 мм, A_s1 = 1,13 см².

2. РАСЧЁТ СБОРНОГО МНОГОПРОЛЁТНОГО РИГЕЛЯ

2.1 Определение расчетных пролетов ригеля.

Рисунок 7. Расчетные пролеты ригеля.

Расчетный пролет ригеля в крайних пролетах принимаем равным расстоянию от оси его опоры на стене до оси колонны (см. рис 8):

Расчетный пролет ригеля в средних пролетах принимается равным расстоянию между осями колонн:.

2.2. Определение нагрузки на ригель

Зададимся поперечным сечением ригеля исходя из следующих соотношений:

Принимаем h=0.6 м

Принимаем b=0,3 м.

Таблица 2. Нагрузка на 1м² сборного перекрытия

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м²	Коэффициент надежности по нагрузке (табл. 5 [3])	Расчетная нагрузка, кН/м²
Постоянное воздействие собственный вес полки плиты(d=0,05м, r=25 кН/м³);	0,05∙25=1,25	1,35	1,688
цементно-песчаный раствор (d=0,03м, r=18 кН/м³);	0,03∙18=0,54	1,35	0,729
керамические плитки(d=0,02м, r=24 кН/м³)	0,02∙24=0,48	1,35	0,648
Итого
Переменное воздействие (по заданию)		1,5
Всего

Расчетные нагрузки на 1 пог. м ригеля при ширине грузовой площади 6,8м и коэффициента надежности по назначению здания gn= 0,95 составят:

Постоянная = 3,065* 6,8* 0,95=19,799 кH/м.

суммарная (с учетом нагрузки от ригеля) постоянная нагрузка будет равна

= 17,799+(0,30* 0,60 *25,0 *1,35 *0,95)=25,57 кH/м.

переменная= 7,5 *6,8 *0,95=48,45 кH/м.

Суммарная нагрузка будет равна =19,799+48,45=74,02 кH/м.

первое основное сочетание

fsd1 = + =25,57+0,7*48,45=59,485 кH/м.

второе основное сочетание

fsd2 = +=0,85*25,57+48,45=70,185 кH/м.

Для дальнейших расчетов принимаем второе сочетание как наиболее не благоприятное.

2.3 Построение эпюр изгибающих моментов

Определение изгибающих моментов и поперечных сил ригеля производится с учетом перераспределения усилий в стадии предельного состояния конструкции. Первоначально необходимо рассчитать ригель как упругую систему на действие постоянных нагрузок и отдельных схем невыгодного расположения временных нагрузок. Для расчёта по таблицам многоэтажную раму расчленяем на одноэтажные трёхпролётные рамы, рассматриваемые как балки на упруговращающихся опорах. Моменты в крайних пролётах принимаем по моменту в первом пролёте, моменты во всех средних пролётах принимают одинаковыми и равными моментам среднего пролёта трёхпролётной рамы.

Рисунок 8. Варианты схем нагружения ригеля.

Рассмотрим следующие варианты загружения

Вариант загружения	Сочетание нагрузок
1	1+2
2	1+3
3	1+4
4	1+5

Определение изгибающих моментов и поперечных сил ригеля производим с учетом перераспределения усилий в стадии предельного равновесия конструкции. Поскольку число пролетов ригеля равно 5, то усилия определяем как для трехпролетного ригеля. Наибольшие значения M и V определяем по формулам:

где α, β, γ, δ – табличные коэффициенты взятые из соотношения (по приложению 11.3) [4]):

где i – погонные жесткости ригеля и колонны.

где b, h, l – геометрические характеристики рассматриваемого сечения.

Пример расчета для первого варианта загружения.

Геометрические характеристики колонны: b=0,4 м; h=0,4 м l=3 м (высота этажа).

Геометрические характеристики ригеля: b=0,3; h=0,6 м; l=l_eff=5,4 м.

Принимаем значения k=0,711

Таблица 3. Постоянная нагрузка действующая на плиту

Схема загружения		Опорные моменты
Схема загружения		М₂₁	М₂₃	М₃₂
β	1	-0,1187	-0,0883	-0,0883
α	2	-0,1059	-0,013	-0,013
α	3	-0,013	-0,075	-0,075
α	4	-0,120	-0,098	-0,066
α	1	-0,1187	-0,0883	-0,0883

Определим опорные моменты для 1-го варианта загружения:

Моменты в пролетах определяем по формуле:

Минимальный момент в крайней опоре в сечении на расстоянии x от шарнирной опоры.

Остальные моменты находим аналогично

Так как нагрузка при первом варианте загружения приложена симметрично, то

_{Результаты
расчёта сводим в
таблицу 7.}

Таблица 4 Изгибающие моменты в ригеле

Вариант загружения	Сечения
Вариант загружения
1	361,98	-221,659	-84,205	177,408	-84,205	-84,205	361,98
2	136,501	-99,483	-171,798	441,601	-171,798	-171,798	136,501
3	371,252	-240,202	-204,293	451,491	-159,08	-	-
4	-	-	-	-	-	-240,202	371,252
М_max	371,252	-240,202	-204,293	451,491	-171,798	-240,202	371,252

По данным расчета строим эпюры изгибающих моментов без перераспределения усилий.

Рисунок 9. Эпюры изгибающих моментов без перераспределения усилий.

На опорах возникает пластический шарнир, следовательно возникает перераспределение усилий в результате которого опорные моменты уменьшаются на 30%. Построим эпюру перераспределения и огибающую эпюру.

Рисунок 10. Эпюра перераспределения и огибающая эпюра в ригеле, а) эпюра изгибающих моментов без распределения усилий; б) перераспределение усилий в) эпюра изгибающих моментов с учетом возникновения пластического шарнира.

2.4 Расчёт прочности нормальных сечений

Расчет ведем по методу предельных усилий:

где _=0,85-0,0816,667=0,717

_{-
напряжение в арматуре,
принимаемое} равным ;

Многоэтажное каркасное здание 📙 Курсовая → 🆔 131929