Строительные конструкции. 6

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине «Строительные конструкции»

Выполнил:

Студент 3 курса                                                                   группа: СтСД-353                                                   

Проверил:

 

 

 

 

 

 

 

Сатка-2011.

Оглавление

Введение 3

Теоретическая Часть. 4

Плиты перекрытия 4

Железобетонные колонны 6

Фундамент 8

Практическая часть. 10

Список литературы 16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

В совершенствовании промышленного  и жильщьно гражданского строительства  большое значение имеют рациональные выборы применяемых  строительных коннструкций и их совершенствование.Строительные конструкции разделяются на несколько видов:

• Металические
• Каменные
• Армокаменные
• Бетонные
• Железобетонные
• Деревянные

Металические конструкции.Метал в строительных конструкциях ужу с начала XII в. применялся для связей и затяжек в уникальных по тому времени сооружений.

В  XVII-XVIII вв. применялись наслоёные металические стропила.Стержни конструкции выполняли из кованных брусков и соеденяли на замках и скрепках горновой сваркой.

В начале XVIII в. появились чугунные мосты и конструкции перекрытия граждаских и промышленных сданий.Первой чугунной конструкцией  в России считается считается перекрытие крыльца Невьяновской башни на Урале.

Во второй половине XIX в. значительное развитие в нашей стране получило металлическое мостостроение.

Всё дальнейшее  совершенствование  металических конструкций  связано с внедрением сталей повышенной и высокой прочности,лёгких алюминиевых сплавов и т.д.

Каменные конструкции.В течение многих веков основным строительным материалом был камень.Известно,что ещё в каменном веке были сооружения из  необработаных естественных камней.Позже для каменных конструкий применяли естественный камень, кирпич-сырец и обожжонный кирпич.Каменные конструкции возводят из имеющихся на местах материалов.Они просты в изготовлении,обладают большой долговечностью и огнестойкостью.

Однако возведение каменных конструкций связано со значительными  трудовыми затратами.Чтобы сократить  их, применяют крупные кирпичные  блоки и виброкирпичные панели заводского изготовления.

Железобетонные  конструкции.Они начали применяться со второй половины XIX в.

В связи с развитием  промышленности и транспорта.Первые ЖБК появились в 1860 году,но в Росси они начали применяться с 1886 г.Широкое практическое применение ЖБ приходится на конец XIX и начало XX в. В 1925-1932 гг. были спроектированы и построены сооружения-Центральный телеграф,Дом промышленности и д.р.

В 1928г. Появились пространственные конструкции,в тоже время внедряется сборный ЖБ. В настоящее время  ЖБК занимают ведущее место в  строительстве.

Деревянные конструкции.Они применяются на ряду с каменными конструкциями.

 

 

 

 

 

 

Теоретическая Часть.

Плиты перекрытия

Перекрытие – это конструкция, разделяющая этажи здания. В прошлом  при строительстве жилых зданий использовались деревянные перекрытия, однако они не отличались достаточной  надежностью и долговечностью. По таким характеристикам как прочность, пожаробезопасность и влагостойкость деревянные конструкции имеют довольно низкие показатели, поэтому от их применения для устройства перекрытий практически  отказались. Дерево уступило место  железобетону, из которого в настоящее  время строятся сборные, монолитные и сборно-монолитные перекрытия.

Плиты перекрытий – ЖБИ, которые служат для устройства сборных  перекрытий при строительстве зданий. Одна сторона междуэтажной плиты  становится элементом потолка помещения, другая – элементом основания  пола помещения, расположенного выше этажом. Различают также чердачные и  подвальные плиты перекрытий, которые  используют при строительстве чердаков и подвалов соответственно.

Габариты плит ПК варьируются  в большом диапазоне (их длина  может составлять от 1,2 метра до 9 метров с шагом в десять сантиметров), чем обеспечивается достаточная  гибкость их применения для строительства  перекрытий на самых разных объектах.

Плиты перекрытия пустотные

Обычно при строительстве  зданий в нормальных условиях применяются  плиты перекрытий пустотные. Железобетон  имеет не только преимущества, но и  недостатки, как то: большая масса  и высокая теплопроводность. И  тот и другой недостаток удается  свести к минимуму, если изготавливать  ЖБИ с пустотами. Пустоты значительно  снижают показатели теплопроводности и массу железобетонных изделий.

Использование плит перекрытий пустотных приводит к снижению затрат на строительство: меньшая нагрузка на стены зданий позволяет снизить  требования к их несущей способности, кроме того, сама плита перекрытия с пустотами дешевле полнотелой, так как на ее производство требуется  меньше сырья. Плиты перекрытия ЖБИ  с пустотами способствуют теплосбережению, что сказывается на стоимости отопления зданий и приводит к экономии средств при их эксплуатации. Можно говорить и о лучших показателях звукоизоляции пустотных плит по сравнению с полнотелыми.

Плиты перекрытия ПК

Пустотные плиты перекрытия ПК используются при строительстве  любых зданий, и в первую очередь - зданий высокой этажности. Однако их преимуществом является не только наличие пустот, благодаря которым  оптимизируется масса изделий. В  производстве плит применяется предварительно напряженная стальная арматура,  за счет которой максимальная допустимая нагрузка на плиту может достигать 1200 кг/см2.

Очевидно, что к качеству плит перекрытий ПК должны предъявляться  самые жесткие требования. Недопустимы  отклонения от норм таких показателей, как жесткость и прочность  и/или наличие трещин, ведь даже под  огромным весом плита не должна прогибаться, провисать или иным образом деформироваться.

Предварительно напряженные длиной от 5,1 до 7,2 метра, шириной 1,0; 1,2; 1,5 метра. Ненапряженные длиной от 2,4 до 4,8 метра, шириной 1,0; 1,2; 1,5 метра. Высота: 220 мм. Рабочая арматура предварительно напряженных плит – А-V, A-IV, A-500, ненапряженных – А-III, А-400, петли – A-I.

 

 

Железобетонные колонны

Колонны — это вертикально  стоящие строительные конструкции, размеры поперечного сечения  которых малы по сравнению с высотой, которую также называют длиной. Они  называются стержневыми сжатыми  элементами. В большинстве случаев  они служат опорами для других строительных конструкций, таких, как  балки, ригели, прогоны, и передают нагрузки с них дальше вниз. При этом речь идет преимущественно о сжатии в  направлении длины колонны, которое  называется нормальной силой (N). Кроме  того, колонны могут работать на изгиб за счет горизонтальных нагрузок, например ветровых и динамических (ударных).

По виду нагрузки различают  центрально сжатые и вне-центренно сжатые колонны. В случае стройных колонн с небольшим сечением дополнительно имеет место опасность продольного изгиба.

Продольным изгибом называют внезапное боковое искривление колонны под нагрузкой. Продольный изгиб может возникнуть под нагрузкой, при которой напряжение в бетоне еще далеко не достигло своего предельного значения напряжения на сжатие.

В качестве критерия опасности  продольного изгиба служит в основном стройность колонны, которая определяется как отношение высоты или длины  колонны к ее толщине. В колоннах вместо длины используется понятие  свободной длины продольного  изгиба. Свободная длина продольного  изгиба (sk) принимается в зависимости от того, защемлена ли колонна или шарнирно оперта. В железобетонных конструкциях шарнирами называются такие соединения, которые на основе их армирования передают только усилия сжатия или растяжения на другие элементы, но не передают изгибающие моменты.

В зависимости от изготовления, независимо от нагрузки и опасности  продольного изгиба предписываются минимальные толщины колонн. Колонны  могут быть не армированными, армированными  с хомутами, ошнурованными или армированными спиральной арматурой.

В надземном строительстве  применяются в основном колонны армированные с хомутами. Арматура состоит из продольной арматуры и хомутов. Бетонное сечение колонны несет нагрузку совместно с арматурными стержнями и хомутами. Хомуты имеют задачу предотвратить продольный изгиб продольных стержней.

В случае колонн высотой  на этаж продольная арматура оканчивается в оголовнике колонны и заанкеривается в присоединяемой строительной конструкции. В случае колонн, проходящих насквозь через несколько этажей, по крайней мере, угловые продольные стержни должны быть пропущены через перекрытие в качестве соединительной арматуры с вышележащей колонной. Необходимые для этой цели стержни должны быть отогнуты. Непосредственно под и над балками или плитами на высоте, равной наибольшему размеру сечения, и при стыках внахлест продольных стержней с dsl > 14 мм расстояние между хомутами sv следует уменьшить с коэффициентом 0,6.

Виды колонн.

К вертикальным опорам можно  отнести колонну, столб, пилястр, атланта, кариатиду, а также колонну вотивную, гаторическую, канделябровую, ростральную, триумфальную колонну, связанную, служебную, ордерный столб, трехчетвертную колонну.

Пилястр (фр. piastre, от лат. pila – столб) – плоский вертикальный выступ стены, повторяющий колонну в основных пропорциях и формах.

Канделябровая колонна – имеет различное сечение: то увеличивается, то суживается. Появилась в эпоху Ренессанса.

Ростральная колонна (лат. columna rostrata – украшенная частями трофейных кораблей) – отдельно стоящая колонна, ствол которой украшен носами кораблей или их скульптурными изображениями. Воздвигались в честь морских побед или как символ могущества страны. Возникла в Древнем Риме в честь победы над Карфагеном и установлена на Римском форуме.

Связанная колонна – выступающая из плоскости стены только на часть своего диаметра. Является несущей опорой или декоративным элементом. Связанная колонна, к которой относятся полуколонна и трехчетвертная колонна, известна уже в архитектуре классической Греции, но широкое распространение в архитектуре получает позже.

Трехчетвертная  колонна – связанная колонна, выступающая из стены более чем наполовину своей предполагаемой толщины.

Геометрически правильные колонны, появившиеся в период Древнего царства, встречаются нескольких типов.

 

 

Фундамент

Основными требованиями, предъявляемыми к фундаментам, являются: прочность, устойчивость, сопротивляемость влиянию  атмосферных условий и отрицательных  температур, долговечность, соответствующая  эксплуатационному сроку службы надземной части зданий и сооружений, индустриальность устройства конструкций, экономичность.

Возведение любого дома начинается с устройства фундамента.  На сегодняшний  день в малоэтажном строительстве  используют фундаменты нескольких типов. тип и характеристики фундамента будут зависеть от целого ряда факторов:

• конкретного места строительства (рельеф),
• грунта
• параметров здания (этажность)
• материалов, которые будут использоваться при возведении дома или других сооружений.

Главная задача фундамента - выдержать вес постройки и  не допустить проседания, деформации и разрушения.

По форме в плане  фундаменты делятся на ленточные, столбчатые, сплошные и свайные. Ленточные фундаменты выполняют в виде непрерывных стен, столбчатые — в виде системы отдельно стоящих столбов и сплошные — в виде сплошной плиты прямоугольного или ребристого сечения под все здание.

По виду материала фундаменты бывают железобетонные, бетонные, бутовые, бутобетонные, кирпичные и деревянные. Под все ответственные здания и сооружения, как правило, устраивают железобетонные фундаменты.

По характеру работы под  нагрузкой фундаменты делят на жесткие  и гибкие, по   способу   производства (изготовления) — на сборные и  монолитные.

 

Под железобетонные колонны  применяют железобетонные сборные  и монолитные фундаменты стаканного типа. Сборные фундаменты могут состоять из одного железобетонного блока (башмака) стаканного типа или из железобетонного  блока-стакана и одной или нескольких опорных плит под ним. Монолитные железобетонные фундаменты имеют симметричную ступенчатую форму с двумя  или тремя прямоугольными ступенями  и подколенником, в котором размещен стакан для колонны. Дно стакана, как правило, располагается на 50 мм ниже проектной отметки низа колонны, чтобы иметь возможность компенсировать неточности размерах и заложении  фундаментов. Фундаменты под колонны  проектируют из бетона классов В10, В12,5, В15. Армирование их осуществляют в соответствии с расчетом, В качестве рабочей арматуры применяют чаще всего горячекатаную, сталь класса A-IL

 

Фундаменты под стены. Под стены зданий и сооружений различного назначения устраивают столбчатые, ленточные или свайные фундаменты.

 

Столбчатые фундаменты под  стены устраивают при небольших  нагрузках и прочных основаниях. Их применяют, как указывалось выше, в основном в промышленном строительстве  в каркасных зданиях. В жилых  и гражданских их проектируют, как  правило, в малоэтажных зданиях  без подвалов. Столбчатые фундаменты выполняют в виде деревянных стульев  и в форме столбов квадратного, прямоугольного и трапецеидального сечений из керамического кирпича, бута, бетона, железобетона и других материалов.

 

Ленточные фундаменты могут  быть сборными и монолитными. В настоящее  время их чаще возводят из сборных  бетонных и железобетонных блоков. Сборные элементы для ленточных  фундаментов унифицированы и  выпускаются промышленностью для  любых зданий под различные нагрузки, в виде фундаментных блоков-подушек и стеновых блоков разной ширины. Стеновые блоки изготовляют из бетона М150, блоки-подушки—   и бетона   марок   150...2Q0.   Блоки-подушки   армируют горячекатаной сталью класса А-П. Монолитные ленточные фундаменты устраивают из бетона и железобетона, бута, бутобетона и других материалов. Свайным фундаментом называют фундамент, в котором для передачи нагрузки от сооружения на грунт используют сваи. Он состоит из свай и объединяющей их жесткой связи. Жесткая связь оголовков свай осуществляется специальным устройством — ростверком или плитами перекрытий. В соответствии. С этим свайные фундаменты подразделяются на ростверковые и безростверковые. Свайные фундаменты устраивают там, где необходима передача значительных нагрузок на слабые водонасыщенные грунты, когда производство большого объема земляных работ! для устройства основания под другие виды фундаментов технически невыполнимо или экономически нецелесообразно.

 

В зависимости от нагрузок, действующих на фундамент, сваи в  нем располагают: по одной —под отдельные опоры; рядами — под стеновые конструкции; кустами —под колонны; свайными полями —под здания и сооружения малой площади со  значительными нагрузками. Сваи классифицируют по различным признакам.

 

По материалу сваи бывают железобетонные, бетонные, стальные и  деревянные. Железобетонные сваи в  свою очередь делят на сборные  и монолитные. Наиболее распространены сборные сваи.

 

Их изготовляют двух видов: сплошные — квадратного сечения  в плане и трубчатые — цилиндрические. Бетонные сваи, как правило, выполняют МОНОЛИТНЫМИ, с разными диаметрами и глубиной заложения; стальные — из двутавров, швеллеров, труб. Вследствие дефицитности металла и неустойчивости их к коррозии стальные сваи применяют редко. В лесной и деревообрабатывающей промышленности часто применяют деревянные сваи. Их изготовляют   из   древесины   хвойных

 

пород, оборудуя нижний конец  стальным башмаком, а верхний —  бугелем (стальное кольцо для защиты от повреждения при забивке).

 

По способу — изготовления и погружения в грунт сваи делят  на забивные и набивные. Забивные сваи выполняются сборными железобетонными, стальными или деревянными. Их погружают (забивают) в грунт специальными механизмами путем забивки, вдавливания, вибрации, ввинчивания (винтовые стальные сваи). Набивные сваи относятся к монолитным. Их устраивают непосредственно в грунте из бетона или железобетона с помощью специальных обсадных труб, погружаемых в предварительно устроенные в грунте скважины. Набивные железобетонные сваи применяют при больших нагрузках на фундаменты, они имеют диаметр до 1000 мм и глубину залегания 30 м и более.

 

По характеру работы в  грунте сваи делят на висячие  и  сваи-стойки. Сваи-стойки проходят через  слабый грунт и нижними концами  опираются на прочное основание, передавая на него всю нагрузку от здания. Висячие сваи не достигают прочного грунта, а лишь уплотняют слабый грунт. Нагрузку от здания висячие сваи воспринимают главным образом за счет сил трения, возникающих между их боковой поверхностью и грунтом.

 

 

 

Практическая  часть.

1.Расчитаем  многопустотную плиту перекрытия.

1.1) Сбор  нагрузок на панель перекрытие

L₁=1440 L₂=5130

Расчётная длина элемента:L_p =L_k-120mm

L_k=L₂-2*15=5130-30=5100mm

L_p =5100-120=4980mm

Виды  нагрузки	Нормативная нагрузка	Коэффициент запаса прочности	Расчётная нагрузка
1.Постоянные нагрузки
Собственный вес плиты h=180;p=2500кг/м3	qn=p*h=25Кн/м3*0,18м=4,5Кн/м2	1,1	qr=qn*γ=4,5*1,1=4,95Кн/м2
Пол деревянный h=20mm;p=8кг/м3	0,16	1,1	0,176
Утеплитель h=20mm;p=16кг/м3	0,32	1,2	0,384
Звукоизоляция h=20mm;p=5кг/м3	0,1	1,2	0,12
∑	5,08		5,63
2.Временные нагрузки
Кратковременные	3,8	1,3	4,94
Длительные	9,6	1,3	12,48
∑1	13,4		17,42
Полная нагрузка	qnполн=18,48Кн/м2		qrполн=23,05Кн/м2

1.2)Расчёт чистой нагрузки

q_n =q_n^полн*L₁=18,48Кн/м²*1,44м=26,6112Кн/м

q_r=q_r^полн*L₁=25,05Кн/м²*1,44м=36,072Кн/м

1.3)Расчёт усилий  γ_т=0,95

_Кн*м

_Кн*м

 

 

1.4)Расчёт количества пустот

Принимаем плиту покрытия высотой 220мм с крупными пустотами. Расчётная ширина плиты 

B_n¹=L₁-30мм=1440-30=1410мм

Примем крупные пустоты  с ø 159мм и расстоянием между ними 25мм.

 

1.5)Расчёт коэффициента,  характеризующего  деформативные  свойства бетона

ω=α^̒-0,008*R_b* γ_b=0,85-0,008*20*0,9= 0,706

α^̒=0,85

γ_b=0,9

R_b=20М/Па

Данный интервал ω не попадает в интервал от 0-0,5,тем самым мы показываем, что деформационные свойства бетона, для данной конструкции имеет среднее значение.

1.6)Расчёт граничной, относительной высоты данной зоны и площади сечения арматуры

 

 

 R_s+400-=510+400-443,7-105=361,3Мпа

(γ_b=0,9)

= α^̒*R_sn* γ_b=0,85*580*0,9=443,7МПа

R_s=510МПа

R_sn=580МПа

_Мпа

=0,32м²

2.Расчёт монолитной, центральной   нагрузки колонны.

2.1)Грузовая площадь

А_пл=l*b=16м²

2.2)Расчёт ригеля

h_p=b*0,1=4*0,1=0,6м

b_p=0,4*1,8=0,72м

2.3)Расчёт массы ригеля на 1-н  погонный метр

m_p=h_p* b_p*p=0,6*0,72*2500=1080кг

кг

R_k*b_k=40*40

2.4)Расчёт высоты первого этажа  колонны

L_k=0,7*H=0,7*2,4=1,68м

H=L_0,1…k+h_p=2+0,4=2,4м

2.5)Сбор нагрузки на колонну

Виды  нагрузки	Нормативная нагрузка	Коэффициент запаса прочности	Расчётная нагрузка
1.Нагрузка на покрытие
1.1 Постоянная нагрузка
Рулонный ковёр из 3-х слоёв руб-да P=0,3Кн/м3;h=0,02м	0,006	1,2	0,0072
Цементная стяжка P=0,5Кн/м3;h=0,02м	0,01	1,3	0,013
Утеплитель P=0,5Кн/м3;h=0,05м	0,025	1,2	0,03
Пароизоляция P=0,5Кн/м3;h=0,05м	0,025	1,2	0,03
Плита перекрытия P=25Кн/м3;h=0,02м	5,5	1,1	6,05
Ригель P=2,5Кн/м3;h=0,4м	0,01	1,1	0,011
∑	6,566		7,23
1.2 Временная нагрузка
Кратковременная	0,7	1,4	0,98
Длительная	0,3	1,4	0,42
∑	1		1,4
∑1	7,566		8,63

2.Нагрузки от перекрытия
2.1 Постоянные нагрузки
Собственный вес плиты h=180;p=2500кг/м3	qn=p*h=25Кн/м3*0,18м=4,5Кн/м2	1,1	qr=qn*γ=4,5*1,1=4,95Кн/м2
Пол деревянный h=20mm;p=8кг/м3	0,16	1,1	0,176
Утеплитель h=20mm;p=16кг/м3	0,32	1,2	0,384
Звукоизоляция h=20mm;p=5кг/м3	0,1	1,2	0,12
∑	5,08		5,63
2.2.Временные нагрузки
Кратковременные	3,8	1,3	4,94
Длительные	9,6	1,3	12,48
∑2	18,48		23,05
∑2 +∑1	26,046		31,68

Этаж	Нагрузка на покрытие и перекрытие		Вес колонны	Расчёт суммарной нагрузки
	Длительная	Кратковременная		Nдл	Nкр	Nполн
1	129Кн/м2	592Кн/м2	11Кн	23,9Кн/м2	16,92Кн/м2	40,82Кн/м2

 

2.6)Гибкость колонны

 

L_сл=40/30=1,33см

L_сл≥H/600=240/600=0,4

1,33≥0,4-условие выполняется =>L_k можно применять рабочим ,относительно размеров сечения H_k в данном сечении.

2.7)Расчёт усилия, которое воспринимает  колонна

=

 

α==0,1*(=1,53

2.8)Расчёт площади арматуры

 

2.9) Расчёт коэффициента наличия сетки

 

a=5; s=5=>0, 05

2.10) Коэффициент укладки сетки

 

2.11) Коэффициент эффективности армирования

 

 

3.Расчёт нормативной нагрузки на фундамент.

3.1)Расчёт усилий

Усилие, которое воспринимает колонна:

N_y=269, 44 Кн

N_y^`=269, 44*1, 5=404,16кН

Усилие, которое характеризует  фундамент:

 

3.2) Расчёт требуемой площади фундамента

 

 

3.3) Вычислим наименьшую высоту  фундамента из условия продавливания  колонны

 

3.4)Найдём высоту фундамента

H₀=h₀+a₃=0, 1+0, 04=0,14м=14см

H₀=1, 5hk+25=85см

H=h_ст+20=65+25=85см≈90см

H_ст=30*22+5=65см

 

3.5)Определим высоту первой ступени

2,84

3.6)Проверяем прочность фундамента  на продавливание по поверхности  пирамиды

P=N_y^`-F_осн*=404, 16-0, 36*404, 16=258,66Кн

P≤0, 75*R_bt*h₀*b_cp

b_cp=2(0,4+0,4+2*0,1)=2м

F_осн=(h_k+2*h₀)²=0,36

258, 66≤150-Бетон под-н деформации

3.7)Определение площади  арматуры фундамента

М=0,125*404,16(1-0,4)²*1=18,19Кн*м

A_s==0,0002м²=2см

=*100%= *100% =0, 06%≈1

Арматура рассчитана, верно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  литературы

 

1. Строительные  конструкции, под ред. Т.Н.Цая. Том1 - Металлические, каменные, армокаменные и деревянные конструкции.1977г. 544стр.
2. Сетков В.И. Сербин Е.П.. Строительные конструкции: Учебник. - 2-е изд., доп. и испр. - М.: ИНФА-М, 2005. - 448 с.
3. В.Н. Байков. Железобетонные конструкции. М.: Стройиздат, 1983 г.
4. Лит.: Байков В. Н., Стронгин С. Г., Ермолова Д. И., Строительные конструкции, М., 1970; Строительные нормы и правила, ч. 2, раздел А, гл. 10. Строительный конструкции и основания, М., 1972: Строительные конструкции, под ред. А. М. Овечкина и Р. Л. Маиляна. 2 изд., М., 1974.
5. «Технология строительного производства» под ред. Бадьина. Ленинград: Стройиздат,1987.
6. Технология строительного производства  С.С.Атаев, Н.Н.Данилов и др. – М.:                                                                 Стройиздат, 1984
7. ЕНиР сб.4 «Монтаж сборных и устройство монолитных железобетонных конструкций.