85526

МНОГОЭТАЖНОЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ЗДАНИЕ

Курсовая

Архитектура, проектирование и строительство

В курсовом проекте выполнена разбивка сетки колон. Определены расчетные и нормативные нагрузки на плиту перекрытие. Определена высота поперечного сечения плиты, подобрана арматура. Собраны нагрузки на главную балку, определена высота поперечного сечения балки, подобрана арматура, построена эпюра материалов.

Русский

2015-03-27

2.06 MB

8 чел.

EMBED AutoCAD.Drawing.15  

EMBED Equation.3  

EMBED AutoCAD.Drawing.15  

EMBED AutoCAD.Drawing.15  

EMBED AutoCAD.Drawing.15  

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Белорусский национальный технический университет

Кафедра
"“Железобетонные и каменные конструкции”

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по железобетонным конструкциям
на тему:

"МНОГОЭТАЖНОЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ЗДАНИЕ"

Исполнитель: Девиченский М . С .

Руководитель: Подобед Д . П .

Консультант: Сипач А . Ф .               Ф.П.Босовец

Минск - 2003


РЕФЕРАТ

Стр.59; рис.33; табл.14; библ. Наименований

МОНОЛИТНАЯ  ПЛИТА, ВТОРОСТЕПЕННАЯ БАЛКА, ГЛАВНАЯ БАЛКА, КОЛОННА, ФУНДАМЕНТ, РАСЧЕТ, НАГРУЗКА.

В курсовом проекте выполнена разбивка сетки колон. Определены расчетные и нормативные нагрузки на плиту перекрытие.

Определена высота поперечного сечения плиты, подобрана арматура. Собраны нагрузки на главную балку, определена высота поперечного сечения балки, подобрана арматура, построена эпюра материалов.

Скомпоновано сечение колоны, которое обеспечивает прочность колоны и общую устойчивость. Осуществлена компоновка и расчет фундамента.

Перечень графического материала: 2 листа формата А2.


СОДЕРЖАНИЕ

[1] Введение

[2] 1. Расчет и конструирование монолитного ребристого перекрытия

[2.1] 1.1. Компоновка конструктивной схемы перекрытия

[2.2] 1.2. Технико - экономический расчёт  выбранных  для разработки вариантов монолитного перекрытия.

[2.3] 2. Расчёт и конструирование плиты перекрытия

[2.3.1] 2.1. Определение нагрузок

[2.3.2] 2.2. Определение расчетных усилий

[2.3.3] 2.3. Определение высоты сечения плиты.

[2.3.4] 2.4. Определение сечения арматуры

[2.3.5] 2.5. Конструирование сеток

[3] 3. Расчет многоэтажной рамы

[3.1] 3.2. Определение  усилий , действующих на раму

[4] 4. Расчёт главной балки

[4.0.1] 4.1. Определение расчётных усилий.

[4.0.2] 4.2. Определение размеров сечения главной балки

[4.0.3] 4.3. Расчет поперечной арматуры

[4.0.4] 4.6. Построение эпюры материалов.

[5] 5. Расчёт и конструирование монолитной железобетонной колонны.

[5.1] 5.1. Определение расчетных усилий на колонну.

[5.2] 5.2 Расчёт сечения колонны.

[6] 6. Расчет фундамента.

[6.1] 6.1. Исходные данные для проектирования .

[6.2] 6.2. Определение размеров подошвы фундамента .

[6.3] 6.3. Конструирование фундамента .

[6.4] 6.4. Расчет арматурной сетки .

[6.5] 6.5. Проверка нижней ступени по прочности на срез .

[7] Литература


Введение

Заданием предусмотрена разработка железобетонных конструкций многоэтажного промышленного здания с жёсткой конструктивной схемой. Здание каркасное .

В курсовом проекте  необходимо произвести  расчёты перекрытия, колонны фундамента по следующим исходным данным:

- размеры здания в плане:

Рисунок . Размеры здания в плане

- высота этажа   3,3 м

- количество этажей без подвала  10

- нормативная полезная нагрузка – 6,5 кПа/м² .

- кладка наружных стен ячеистый бетон

- конструкция пола бетон

- сопротивление грунта   3,2 кПа/м²

- район строительства Брест

1. Расчет и конструирование монолитного ребристого перекрытия

1.1. Компоновка конструктивной схемы перекрытия

Железобетонные ребристые перекрытия могут быть с балочными плитами и плитами, опертыми по контуру. Балочные плиты имеют отношение длинной стороны к короткой , а плиты, опертые по контуру, .

В настоящей курсовой работе рассматриваются принципы проектирования ребристых перекрытий с балочными плитами.

В однопролётных зданиях (шириной до 5-7 м) балки обычно опираются непосредственно на продольные стены. В мпогопролётных зданиях ребристые перекрытия с балочными плитами представляют собой конструкцию, состоящую из главных и второстепенных балок, расположенных по взаимно перпендикулярным направлениям, и плиты, монолитно связанной с балками в одно целое. Второстепенные балки служат опорами плиты, главные  опорами второстепенных балок, а стены и колонны  опорами главных балок.

При равномерно распределенной нагрузке и отсутствии отверстий в перекрытии рекомендуется назначать равно пролетные плиты и балки. Если на перекрытии имеется значительная сосредоточенная нагрузка, то балки целесообразно располагать непосредственно под этой нагрузкой.

Ориентировочные расстояния в метрах между второстепенными балками (или пролеты плиты) и соответствующие им минимальные толщины балочных плит в зависимости от нагрузки приняты по табл. I.I. методических указаний.

При выборе расстояния между второстепенными балками следует стремиться к тому, чтобы толщина плиты была минимальной (для производственных зданий - не менее 60 мм).

Рекомендуемые пролеты элементов перекрытия и размеры их поперечных сечений приведены в таблице №1.

Таблица

Наименование элемента

Пролет,m

Размеры сечения элемента

высота

Ширина

Плита

Lпл = 1,6 3,4

6 10см

100см (условно)

Второстепенная   балка

Lвб = 5 7

hвб = (1/151/18)Lвб

bвб=(0,30,5) hвб

Главная балка

Lгб = 6 9

hгб = (1/101/15)Lгб

bгб=(0,30,5) hгб

Установка нескольких лишних второстепенных балок меньше сказывается на общем расходе бетона на перекрытие, чем увеличение толщины плиты. Исходя из этих соображений, пролёт плиты выбирают, как правило, в пределах 1,6 – 3,4 м.

В настоящее время для многоэтажных производственных зданий принимаются унифицированные расстояния между колоннами (кратные модулю 3000 мм и равные 6,9 и 12 м) и унифицированные высоты этажей (кратные модулю 600 мм и равные 3,6; 4,2; 4,8; 6,0 и 7,2 м).

По методическим соображениям дли курсового проектирования размеры в плане и высоты этажей задаются, как правило, неунифицированными. Несмотря на это все габаритные размеры должны подчиняться единой модульной системе на базе модуля 100 мм. Для возможности более быстрого статического расчета с применением готовых формул и таблиц элементы перекрытия- рекомендуется назначать с равными пролетами или пролетами, не отличающимися более чем на 20% для плит и более чем па 15 % для балок. Обычно крайние пролеты плиты, второстепенных и главных балок выполняю меньше средних. В этом случае изгибающие моменты и перерезывающие силы в крайних пролетах приближаются по величине к расчетным усилиям в средних пролетах.

Расположение главных балок по продольному или поперечному направлениям принимаются в зависимости от архитектурных, конструктивных и технологических требований. При курсовом проектировании ограничиваемся выбором конструктивной схемы перекрытия на основе сравнения нескольких вариантов перекрытия по расходу бетона.

Крайние разбивочные оси в производственных зданиях располагаются по внутренним граням стен (нулевая привязка) либо со смещением внутрь стены на расстояние, кратное 100 мм. В настоящей работе принята нулевая привязка.

В целях унификации высоту балок принимает кратной 50 мм при размерах до 600 мм и кратной 100 мм при больших размерах.

Ширину сечения балок назначают (0,3…0,5) от высоты балки и кратной 50 мм.

Таким образом, выполнение проекта начинается с выбора сетки колонн, привязки наружных стен к крайним разбивочным осям и компоновки конструктивных схем междуэтажного перекрытия.

Расссмотрим три варианта :

Вариант 1

На основании всех требований  и рекомендаций принимаем:

Четыре пролета главных балок с размерами : 6,75 м ; 6,9 м ; 6,9 м ; 6,75 м .

Восемь пролетов по 6,3 м второстепенных балок .

Исходя из этого ширины плит равны 2,15 м и 2,3 м ,что удовлетворяет вышеизложенным требованиям .

Lв.б.=(57)=6,3 м;           Lв.б.=0% <10% ;

Lг.б.=(69)=6,75;6,9 м ;           Lв.б.=2% <10%

             

           Балочная плита.

Рисунок 2. Конструктивная схема перекрытия – вариант1

Принимаем следующие размеры несущих конструкций:

- толщина плиты при нормативной нагрузке 6,5 кПа/м2 -   70 мм ;

- высота главной балки hг.б. 0,7 м ;

- ширина главной балки bг.б 0,35 м ;

- высота второстепенной балки hв.б 0,45 м ;

- ширина второстепенной балки bв.б 0,22 м ;

- колонна 500 x 500 мм

Вариант 2

На основании всех требований  и рекомендаций принимаем:

- четыре пролета главных балок с размерами : 6,75 м ; 6,9 м ; 6,9 м ; 6,75 м .

- девять пролетов по 5,6 м второстепенных балок .

Исходя из этого ширины плит равны 2,15 м и 2,3 м ,что удовлетворяет вышеизложенным требованиям .

Lв.б.=(57)=5,6 м;           Lв.б.=0% <10% ;

Lг.б.=(69)=6,75;6,9 м ;           Lв.б.=2% <10%

             

           Балочная плита.

Рисунок 3. Конструктивная схема перекрытия – вариант2

Принимаем следующие размеры несущих конструкций:

- толщина плиты при нормативной нагрузке 6,5 кПа/м2 -   70 мм ;

- высота главной балки hг.б. 0,7 м ;

- ширина главной балки bг.б 0,35 м ;

- высота второстепенной балки hв.б 0,40 м ;

- ширина второстепенной балки bв.б 0,20 м ;

- колонна 500 x 500 мм

Вариант 3

На основании всех требований  и рекомендаций принимаем:

Четыре пролета главных балок с размерами : 6,85 м ; 6,8 м ; 6,8 м ; 6,85 м .

Восемь пролетов по 6,3 м второстепенных балок .

Исходя из этого ширины плит равны 1,75 м и 1,7 м ,что удовлетворяет вышеизложенным требованиям .

Lв.б.=(57)=6,3 м;           Lв.б.=0% <10% ;

Lг.б.=(69)=6,85;6,8 м ;           Lв.б.=0,73% <10%

             

           Балочная плита.

Рисунок 4. Конструктивная схема перекрытия – вариант3

Принимаем следующие размеры несущих конструкций:

- толщина плиты при нормативной нагрузке 6,5 кПа/м2 -   70 мм ;

- высота главной балки hг.б. 0,7 м ;

- ширина главной балки bг.б 0,35 м ;

- высота второстепенной балки hв.б 0,45 м ;

- ширина второстепенной балки bв.б 0,22 м ;

- колонна 500 x 500 мм

1.2. Технико - экономический расчёт  выбранных  для разработки вариантов монолитного перекрытия.

Таблица 2

Наименование элемента

Сечение

Расход бетона, м3

Вариант 1

Плита

hпл80 мм

96,31

Второстепенные балки

h  450 мм. , b  220 мм. , n 13

54,77

Главные балки

h  700 мм. , b  350 мм. , n  9

54,18

Колонны

500 x 500 мм., h  3,3 м,  n  45

37,13

ИТОГО :

242,39

Вариант 2

Плита

hпл 80 мм

96,31

Второстепенные балки

h  400 мм. , b  200 мм. , n 13

43,24

Главные балки

h  700 мм. , b  350 мм. , n 10

60,2

Колонны

500 x 500 мм., h  3,3 м,  n  50

41,25

ИТОГО :

241,0

Вариант 3

Плита

hпл 70 мм

96,31

Второстепенные балки

h  450 мм. , b  220 мм. , n 17

71,63

Главные балки

h  700 мм. , b  350 мм. , n 10

54,18

Колонны

500 x 500 мм., h  3,3 м,  n  45

37,13

ИТОГО :

259,25

Vплиты LB ; Vреб.в.б. (hв.б. ) bв.б.L nв.б. ; Vреб.г.б. (hг.б. ) bг.б. B nг.б. ; Vколл a b Hэт nкол.

Для дальнейшего расчета принимаем Вариант 2 как более экономичный.


Рисунок 5. План монолитного перекрытия


2. Расчёт и конструирование плиты перекрытия

2.1. Определение нагрузок

Нагрузки на 1 м2 плиты складываются из постоянной нагрузки (от собственной массы плиты и заданной конструкции пола) и временной (полезной), принимаемой по заданию.

Определение нагрузок на 1 м2 перекрытия приведено в табл. 2.

При ширине полосы в 1 м нагрузка, приходящаяся на 1 м2 плиты, равна по величине нагрузке на 1 п.м полосы.

Таблица 3

Наименование нагрузки

Нормативная нагрузка, кПа

f

Расчетная, кПа

1

2

3

4

  1.  Постоянная нагрузка

Слой бетона δ = 40 мм ( = 2400 кг/м3 )

Керамзитобетон В7,5 δ = 40 мм

( = 2400 кг/м3 )

1 слой оклеечной пароизоляции на битумной мастике δ = 3 мм (m = 5 кг/м²)

Монолитная железобетонная плита перекрытия δ = 70 мм ( = 2500 кг/м3 )

0,96

0,6

0,05

1,75

1,35

1,35

1,35

1,35

1,296

0,81

0,0675

2,36

Итого :

4,536

1

  1.  Временная нагрузка

Полезная нагрузка , в том числе :

-  длительная

- кратковременная

6,5

5

1,1

1,5

1,65

7,5

Итого :

9,15

Всего :

13,686

2.2. Определение расчетных усилий

Плита рассматривается как неразрезная балка, загруженная равномерно распределенной нагрузкой. В неразрезных балочных плитах с равными пролетами или с пролетами, отличающимися не более чем на 20 %, изгибающие моменты определяют с учетом перераспределения вследствие пластических деформаций по готовым формулам.

 За расчетные пролеты плиты принимаются расстояния в свету между второстепенными балками .

Длина опорной части плиты на наружную стену принимается равной 150 мм.

Средний расчетный  пролет:

lср = 2300 2(bвб/2) = 2300 – 200 = 2100 мм

Крайний расчетный пролет:

l0кр = 2150 – bвб - bвб/2 = 2100200 200/2 = 1850 мм

Определим расчетную нагрузку:

q = 13,686 кH/м2

Рисунок 6. Схема расчётных пролётов монолитной железобетонной плиты перекрытия

Расчетная схема

Подсчет нагрузок на отдельные элементы перекрытия, несмотря на его монолитность, ведется, как для разрезных конструкций.

Для балочных плит повышение несущей способности, обусловленное опиранием по коротким сторонам, относительно невелико. Поэтому для расчета балочной плиты на равномерно распределенную нагрузку из неё мысленно выделяется полоса шириной в 1 м , опертая на второстепенные балки. Такая полоса рассматривается как отдельная неразрезная балка и изгибается в одном направлении.

Рисунок 7. Эпюры расчётных изгибающих моментов при расчёте плиты

Определим величины расчетных изгибающих моментов:

  •  в крайних пролетах и на крайних опорах  

  •  в средних пролетах и на средних опорах

2.3. Определение высоты сечения плиты.

Толщину плиты, предварительно принятую ранее  необходимо уточнить по наибольшим расчетным усилиям. В расчетном отношении плита представляет собой изгибаемый элемент прямоугольного сечения шириной равной b = 100 см и высотой h.

Рисунок 8. Расчётная схема плиты

Принимаем бетон класса

Расчетное сопротивление бетона сжатию составит

Предварительно задаем коэффициент . В зависимости от коэффициента   определяем  коэффициент .

Далее определяем рабочую высоту сечения :

Определяем высоту сечения плиты :

Принимаем высоту сечения плиты

Рабочая высота для принятого сечения составит .

2.4. Определение сечения арматуры

Армирование плиты осуществляется в виде плоских сварных сеток. Подбор продольной арматуры в каждом сечении плиты определяется по соответствующим изгибающим моментам.

Для плиты крайнего пролета :

Находим

По таблице 6.7 СНБ 5.03.01 - 0.3  по величине m = 0,038 находим коэффициент   = 0,968 .

Для армирования плиты принимаем арматуру S240. Расчетное сопротивление арматуры растяжению составит :

Определяем требуемую площадь рабочей арматуры:

.

По требуемой площади принимаем арматуру :

- рабочая  6 мм  S240 ;  s = 150 мм ; ;

                     - распределительная 3 мм  S500 ;  s = 350 мм ;

Для плиты среднего  пролета :

Находим

По таблице 6.7 СНБ 5.03.01 - 0.3  по величине m = 0,049 находим коэффициент   = 0,963 .

Определяем требуемую площадь рабочей арматуры:

.

По требуемой площади принимаем арматуру :

- рабочая 8 мм  S240 ;  s = 200 мм ; ;

                     - распределительная 4 мм  S500 ;  s = 350 мм ;

2.5. Конструирование сеток

Для плит крайнего пролета второстепенных балок:

Рисунок 9. Схема принятой арматуры для крайнего пролета второстепенных балок

Определим габаритные размеры сеток :

;   

;   

;   

;   

Таблица 4

Марка поз.

Обозначение

Наименование

Количество

Масса одного эл-та

Примечание

1

КЖИ - 1 - 001

6 S240 ГОСТ 5781-82 L=800 мм

33

0,178

6,675

2

КЖИ - 1 - 002

3 S500 ГОСТ 6727-80 L=4850 мм

3

0,267

3

КЖИ - 2 - 003

 6 S240 ГОСТ 5781-82 L=1880 мм

34

0,417

16,124

4

КЖИ - 2 - 004

3 S500 ГОСТ 6727-80 L=5050 мм

7

0,278

Рисунок 10. Конструкция сеток для плит крайнего пролета второстепенных балок

Таблица 5

Марка позиции

Обозначение

Наименование

Количество

Масса одного эл-та

Примечание

5

КЖИ - 3 - 005

8 S240 ГОСТ 5781-82 L=1250 мм

25

0,494

14,75

6

КЖИ - 3 - 006

4 S500 ГОСТ 6727-80 L=4850 мм

5

0,480

7

КЖИ - 4 - 007

8 S240 ГОСТ 5781-82 L=2130 мм

26

0,841

25,366

8

КЖИ - 4  - 008

4 S500 ГОСТ 6727-80 L=5050 мм

7

0,50

Для плит среднего пролета второстепенных балок :

Рисунок 11. Схема принятой арматуры для среднего пролета второстепенных балок

Определим габаритные размеры сеток :

;   

;   

;   

;   


Таблица 6

Марка позиции

Обозначение

Наименование

Количество

Масса одного эл-та

Примечание

9

КЖИ - 5 - 009

 6 S240 ГОСТ 5781-82 L=800 мм

35

0,178

7,073

10

КЖИ - 5 - 010

3 S500 ГОСТ 6727-80 L=5100 мм

3

0,281

11

КЖИ - 6 - 011

 6 S240 ГОСТ 5781-82 L=1880 мм

36

0,417

17,035

12

КЖИ - 6 - 012

3 S500 ГОСТ 6727-80 L=5250 мм

7

0,289

Рисунок 12. Конструкция сеток для плит среднего пролета второстепенных балок

Таблица 7

Марка поз

Обозначение

Наименование

Количество

Масса одного эл-та

Примечание

13

КЖИ - 7 - 013

8 S240 ГОСТ 5781-82 L=1250 мм

26

0,494

15,369

14

КЖИ - 7 - 014

4 S500 ГОСТ 6727-80 L=5100 мм

5

0,505

15

КЖИ - 8 - 015

8 S240 ГОСТ 5781-82 L=2130 мм

27

0,841

26,347

16

КЖИ - 8 - 016

4 S500 ГОСТ 6727-80 L=5250 мм

7

0,520

Для плит крайнего шага главных балок:

Рисунок 13. Схема принятой арматуры для крайнего шага главных балок

Арматуру для сеток С9 , С10 принимаем конструктивно :

                     - рабочая  3 мм  S500 ;  s = 200 мм ;  

                     - распределительная 3 мм  S500 ;  s = 200 мм ;

Определим габаритные размеры сеток :

;    

;   

Рисунок 14. Конструкция сеток для плит крайнего шага главных балок

Таблица 8

Марка поз.

Обозначение

Наименование

Количество

Масса одного эл-та

Примечание

17

КЖИ - 9 - 017

 3 S500 ГОСТ 6727-80 L=1750 мм

31

0,096

6,276

18

КЖИ - 9 - 018

 3 S500 ГОСТ 6727-80 L=6000 мм

10

0,33

19

КЖИ - 10 - 019

 3 S500 ГОСТ 6727-80 L=2950 мм

31

0,162

10,302

20

КЖИ - 10 - 020

3 S500 ГОСТ 6727-80 L=6000 мм

16

0,33

Для плит среднего шага главных балок:

Рисунок 15. Схема принятой арматуры для среднего шага главных балок

Арматуру для сеток С11 , С12 принимаем конструктивно :

- рабочая  3 мм  S500 ;  s = 200 мм ;  

                     - распределительная  - 3 мм  S500 ;  s = 200 мм ;

Определим габаритные размеры сеток :

;    

;   

Рисунок 16. Конструкция сеток для плит среднего шага главных балок

Таблица 9

Марка поз

Обозначение

Наименование

Количество

Масса одного эл-та

Примечание

21

КЖИ - 11 - 021

 3 S500 ГОСТ 6727-80 L=1750 мм

33

0,096

6,688

22

КЖИ - 11 - 022

 3 S500 ГОСТ 6727-80 L=6400 мм

10

0,352

23

КЖИ - 12 - 023

 3 S500 ГОСТ 6727-80 L=2950 мм

33

0,162

10,978

24

КЖИ - 12 - 024

3 S500 ГОСТ 6727-80 L=6400 мм

16

0,352

 

3. Расчет многоэтажной рамы

Расчет многоэтажной рамы производим на программном комплексе “ Лира “ методом конечных элементов с помощью ЭВМ .

Расчет выполняется для плоской рамы на действие нагрузок :

- собственный вес конструкций + снеговая нагрузка ;

- полезная нагрузка на перекрытие (при загружении всех пролетов и этажей) ;

- горизонтальные усилия от ветровой нагрузки (прикладывается в виде сосредоточенных усилий на уровне перекрытий) .

3.1 Исходные данные для проектирования

1. Количество этажей – 10

2. Высота этажа – 3,3 м

3. Пролеты главных балок (расстояния между геометрическими осями колонн)

   -  крайние – 6,75 м

   - средние – 6,9 м

4. Сечения колонн :

   - с 1-го по 4-й этаж – 500 х 500

   - последующие – 400 х 400

5. Модуль упругости бетона колонны  :

   

3.2. Определение  усилий , действующих на раму

На перекрытие :   

Таблица 10

Наименование нагрузки

Нормативная нагрузка, кПа

f

Расчетная, кПа

1

2

3

4

  1.  Постоянная нагрузка

Слой бетона δ = 40 мм ( = 2400 кг/м3 )

Керамзитобетон В7,5 δ = 40 мм

( = 2400 кг/м3 )

1 слой оклеечной пароизоляции на битумной мастике δ = 3 мм (m = 5 кг/м²)

Монолитная железобетонная плита перекрытия δ = 80 мм ( = 2500 кг/м3 )

0,96

0,6

0,05

2

1,35

1,35

1,35

1,35

1,296

0,81

0,0675

2,7

Итого :

4,874

1

  1.  Временная нагрузка

Полезная нагрузка , в том числе :

-  длительная

- кратковременная

6,5

5

1,1

1,5

1,65

7,5

Итого :

9,15

Всего :

14,024

На покрытие :          

Таблица 11

Наименование нагрузки

Нормативная нагрузка, кПа

f

Расчетная, кПа

1

2

3

4

5

  1.  Постоянная нагрузка

Двухслойная кровля ” Техноэласт “

Стяжка М100  δ = 30 мм ;

( = 1800 кг/м3 )

Утеплитель – пенополистирол

δ = 120 мм ; ( = 1800 кг/м3 )

Пароизоляция

Монолитная железобетонная плита перекрытия δ = 80 мм ( = 2500 кг/м3 )

0,15

0,54

0,05

0,07

2

1,35

1,35

1,35

1,35

1,35

0,2025

0,729

0,0567

0,0945

2,7

Итого :

3,783

1

  1.  Снеговая нагрузка

                        ( г. Брест )

0,5

1,5

0,75

Всего :

4,533

Расчетная схема рамы

Рисунок 17. Расчетная схема многоэтажной рамы

Загружение 1

(собственный вес конструкций + нагрузка от стены)

Рисунок 18. Расчетная схема многоэтажной рамы – Загружение 1

1. Собственный вес главной балки  (равномерно распределенная нагрузка по длине балки ) :

2. Собственный вес конструкций перекрытия + стена для колонн крайнего ряда (сосредоточенная в узлах перекрытий ) :

;

;

;

; ;

;

;

;

;

3. Собственный вес конструкций покрытия + стена для колонн крайнего ряда    (сосредоточенная в узлах покрытия) :

Загружение 2

                             (полезная нагрузка на перекрытие)

Рисунок 19. Расчетная схема многоэтажной рамы – Загружение 2

;

Загружение 3

(ветровая нагрузка)

Рисунок 20. Расчетная схема многоэтажной рамы – Загружение 3

где  - определяется по СНиП II- 05-03-85 ;  

По СНиП район – 1 , тип местности – с

      - коэффициент, определяемый в зависимости от высоты до i-го сечения ;

                                                Таблица 12

Высота z , м

5

10

20

40

60

Коэффициент k

Тип местностис

0,4

0,4

0,55

0,8

1

     с – аэродинамический коэффициент :

- для наветренной стороны с = 0,8

- для подветренной стороны с = 0,6

     - коэффициент надежности по нагрузке ;

    - длина второстепенной балки

Строя эпюру ветрового давления , а затем интерполируя получаем следующие значения ветровой нагрузки в соответствующих узлах :

                     

                     

                     

                     

                     

                     

                     

                     

                     

                     

4. Расчёт главной балки

4.1. Определение расчётных усилий.

Эпюры расчетных изгибающих моментов стороим по данным расчета на ЭВМ.  Для расчета принимаем третий этаж как наиболее нагруженный .

В виду симметрии многоэтажной рамы и нагрузок действующих на нее покажем только половину эпюры.

                       Рисунок 21. Эпюра расчетных усилий

При размерах колонны b x h = 500 x 500  расчетные длины главной балки составят :

1. в крайнем пролёте  lгл.б.кр = 6750 – 500 - 250 = 6000 мм

2. в среднем пролёте  lгл.б.ср = 6900 – 250 – 250  = 6400 мм

4.2. Определение размеров сечения главной балки

Главная балка имеет тавровое сечение. Так как полка тавра расположена в растянутой зоне, то она при расчете не учитывается, и в этом случае расчет тавровой балки ничем не отличается от расчета прямоугольной балки с шириной, равной ширине, ребра. Поэтому размеры сечения главной балки определяют по наибольшему опорному моменту Мsd,мах = -177,335 кНм .

Назначаем ширину ребра главной балки  из условий :

Рисунок 22. Сечение главной балки

Так как условие не выполняется принимаем .

Принимаем бетон класса

Расчетное сопротивление бетона сжатию составит

Определяем требуемую рабочую высоту :

Высота сечения составит :  h = d + с ,  где с = 60 … 80 мм 

h = 305,185 + 80 = 385,185 мм

Принимаем  h = 400 мм .

Проверяем отношение :  .  Получаем

Условие не выполняется  корректируем сечение главной балки . Увеличивая высоту и уменьшая ширину принимаем следующие размеры главной балки :

b = 200 мм ; h = 500 мм

Тогда    - условие выполняется . Окончательно принимаем размеры главной балки b x h = 200 x 500 мм . 

Рабочая высота для скомпонованного сечения составит :

d = h – с = 500 – 80 =420 мм

4.3. Расчет поперечной арматуры

- максимальная поперечная сила на опоре . (см. рис. 21)

Рисунок 23. Схема усилий в сечении, наклонном к продольной оси железобетонного элемента, при расчете его по прочности на действие поперечной силы.

Проверяем прочность бетона по наклонной полосе между трещинами от действия главных сжимающих напряжений :

где

        -  коэффициент учитывающий наличие хомутов.

Задаемся арматурой  28 S240 ()  s = 100 мм .

Определим расчетные характеристики арматуры :

; ; .

Получаем :  

Тогда :.

<

Так как условие выполняется  проверяем условие необходимости установки поперечной арматуры  по расчету.

Определим расчетные характеристики для бетона :

;    ;  

- для тяжелых бетонов .  

 - коэффициент , учитывающий влияние продольной силы .

-  коэффициент учитывающий влияние полок в сжатой       части сечения на величину поперечной силы , воспринимаемой сечением .

Должно выполняться условие

Так как , то для дальнейшего расчета принимаем .

Тогда коэффициент учитывающий влияние полок в сжатой зоне составит :

Определив все необходимые величины рассчитаем  

Так как  > , то поперечная арматура требуется по расчету .

Условие прочности :

 

где  - суммарная поперечная сила , воспринимаемая поперечной арматурой .

      - поперечная сила , воспринимаемая сжатым бетоном .

- для тяжелых бетонов .  

 - плечо среза .

Так как сосредоточенная сила (нагрузка от второстепенной балки) находится на расстоянии от опоры меньшем чем 3,33∙d , то  определяем по следующей формуле :

Погонное усилие , воспринимаемое хомутами на единицу длины составит :

Тогда получаем плечо среза :

Определяем поперечную силу , воспринимаемую сжатым бетоном :

Суммарная поперечная сила , воспринимаемая поперечной арматурой составит :

Проверяем условие прочности :

Условие соблюдается  поперечная арматура полностью воспринимает поперечную силу  постановка отгибов не требуется . Отгибы устанавливаем по конструктивным соображениям .  

Окончательно принимаем арматуру 28 S240 ()

Принимаем шаг хомутов на опоре  ,  в пролете .

Расчет на отрыв

где  F – сосредоточенная сила (нагрузка от второстепенной балки) .

Задаемся арматурой S400 .

Рисунок 24. Узел опирания балок

                                                              

Принимаем 220 S400 ()  

4.4. Определение сечения арматуры.

В зависимости от направления действия изгибающего момента сжатия зона главной балки таврового сечения может быть расположенна в верхней или нижней части сечения.

При определении сечения продольной арматуры на опорах по отрицательным изгибающим моментам  сечение балки рассчитывается как прямоугольное с шириной сечения  .

При подборе продольной арматуры в пролетах главной балки положительным изгибающим моментам сечение балки рассчитывается как тавровое и при этом возможны два случая :

1. Мsd < Mrd  - нетральная ось проходит в полке и сечение рассчитывается как прямоугольное с шириной   .

2. Мsd > Mrd  - нейтральная ось проходит в ребре и сечение рассчитывается как тавровое .

Для подбора арматуры на балке выделим пять сечений .

Рисунок 25. Схема требуемой полощади сечения арматуры.

При назначении количества и диаметра стержней руководствуемся следующими положениями :

1. Диаметр рабочих стержней следует назначать от 12 мм ;

2. Число стержней в пролете следует согласовать с требуемым по расчету сечением отогнутой арматуры и с количеством отогнутых стержней , которое требуются , чтобы перекрыть участок огибающей эпюры поперечных сил ;

3. Количество плоскостей отгибов и площадь отогнутых стержней в каждой плоскости должны быть не меньше требуемых по расчету . Угол наклона отгибов к оси балки (при h < 800 мм) принимается 45° ;

4. Следует стремиться к меньшему количеству разных диаметров рабочей арматуры ;

5. Подбор количества стержней и их диметров должен быть осуществлен таким образом , чтобы разность расчетной площади сечения арматуры и суммарной площади уложенных в пролетах стержней была минимальной ;

6. Требуемая на опорах по расчету на момент , продольная рабочая арматура должна быть получена за счет пролетной арматуры , которую можно отогнуть , и арматуры , принятой по отрицательному моменту в соседних пролетах и укладываемой на крайние свободные места с тем , чтобы они являлись одновременно и монтажными стержнями ;

В опорном сечении на восприятие изгибающего момента работает тот стержень, который имеет до опорного сечения прямой участок не менее  ;

В некоторых случаях допускается для получения на опоре требуемой площади сечения арматуры устанавливать дополнительные прямые стержни , которые укладывают на крайние свободные места.

7. Стержни с отгибами рекомендуется располагать на расстоянии не менее 50 мм от боковых граней элемента , где d – рабочая высота сечения .

Сечение 1 – 1

Расчетный изгибающий момент  Мsd,1 = -162,885 кНм

Находим

Далее определяем  коэффициент  .

Для армирования главной балки  принимаем арматуру S400. Расчетное сопротивление арматуры растяжению составит :

Определяем требуемую площадь рабочей арматуры:

.

По требуемой площади принимаем арматуру :

  4 16 мм  S400 + 2 18 мм  S400  ; ;

Сечение 2 - 2

Расчетный изгибающий момент  Мsd,2 = 294,958 кНм

> Мsd,2 = 294,958 кНм  нейтральная ось проходит в полке .

.

Определяем требуемую площадь рабочей арматуры:

.

Принимаем арматуру :   2 16 мм  S400 + 2 18 мм  S400 + 2 28 мм  S400 ; 

;

Сечение 3 – 3

Расчетный изгибающий момент  Мsd,3 = -169,036 кНм

.

Определяем требуемую площадь рабочей арматуры:

.

По требуемой площади принимаем арматуру :

  2 16 мм  S400 + 4 18 мм  S400  ; ;

Сечение 4 - 4

Расчетный изгибающий момент  Мsd,4 = 277,055 кНм

> Мsd,4 = 277,055 кНм  нейтральная ось проходит в полке .

.

Определяем требуемую площадь рабочей арматуры:

.

По требуемой площади принимаем арматуру :

  4 18 мм  S400 + 2 25 мм  S400  ; ;

Сечение 5 - 5

Расчетный изгибающий момент  Мsd,5 = -177,335 кНм

.

Определяем требуемую площадь рабочей арматуры:

.

По требуемой площади принимаем арматуру :

  4 18 мм  S400 + 2 16 мм  S400  ; ;

4.6. Построение эпюры материалов.

Прочность балки должна быть обеспечена по всей ее длине, однако не следует забывать и экономическую сторону проектирования . Площади сечения арматуры найдены по усилиям в наиболее загруженных сечениях и , естественно , что по мере уменьшения изгибающих моментов по длине балки часть стержней обрывают или переводят в другую зону . Определяются места обрывов и уточняются места отгибов стержней при помощи построения эпюры материалов .

Эпюра материалов представляет собой графическое изображение значений моментов , которые могут быть восприняты балкой в любом сечении . Сопоставляя эпюру материалов с огибающей эпюрой моментов , можно проверить прочность балки на изгиб во всех сечениях по её длине .

В любом сечении балки момент внешних сил не должен быть больше того момента , который может быть воспринят бетоном и арматурой в этом сечении ,      т . е . эпюра материалов должна везде перекрывать эпюру моментов . Чем ближе на всём протяжении балки эпюра материалов подходит к огибающей эпюре моментов , тем рациональнее и экономичнее запроектирована балка .

К началу построения эпюры материалов балка должна быть заармирована . Несущая способность того или иного сечения балки меняется в зависимости от соответствующего изменения площади сечения арматуры , рабочей высоты сечения и плеча внутренней пары сил .

Подсчет ординат эпюры  материалов осуществляется для арматуры, уложенной по низу балки и воспринимающей положительные моменты, и для стержней, уложенных по верху балки и воспринимающих отрицательные моменты .

Для  обеспечения прочности наклонных сечений на действие изгибающего момента в элементах постоянной высоты продольные растянутые стержни , обрываемые в пролете, должны  заводится за точку  теоретического обрыва на величину = 20 .

Для определения ординат эпюры материалов необходимы :

- окончательная эпюра моментов (с учетом пластических деформаций) ;

- раскладка арматуры в теле балки ;

- количество и диаметр арматуры .

Так же потребуются следующие формулы :

 ;   ;

- площадь поперечного сечения арматуры в рассматриваемом сечении .

- рабочая высота сечения .

- ширина ребра (полки) балки в зависимости от рассматриваемого сечения .

Сечение 1 – 1

  4 16 мм  S400 + 2 18 мм  S400  ; ;

Дальнейшее определение ординат эпюры материалов сведем в таблицу .

Таблица 13

Количество и диаметр стержней

As ,

мм²

c ,

мм

d ,

мм

Сечение 1 – 1

416 + 218       S400

1313

56

444

0,316

0,842

178,495

216 + 218      S400

911

33

467

0,209

0,896

138,615

216 S400

402

33

467

0,092

0,954

165,127

Сечение 2 – 2

216 + 218 +228 S400

2143

73

427

0,107

0,947

315,113

218 + 228      S400

1741

44

456

0,082

0,959

276,853

228 S400

1232

44

456

0,029

0,986

198,321

Сечение 3 – 3

216 + 218 +218 S400

1420

56

444

0,342

0,829

190,061

216 + 218      S400

911

33

467

0,209

0,896

138,615

216 S400

402

33

467

0,092

0,954

65,127

Сечение 4 – 4

218 + 218 +225 S400

2000

73

427

0,1

0,95

295,018

218 + 225      S400

1491

44

456

0,07

0,965

238,581

216 S400

982

44

456

0,046

0,977

159,088

Сечение 5 – 5

218 + 218 +225 S400

1420

56

444

0,342

0,829

190,061

218 + 225      S400

911

33

467

0,209

0,896

138,615

216 S400

402

33

467

0,092

0,954

65,127

5. Расчёт и конструирование монолитной железобетонной колонны.

Под действием вертикальной нагрузки на здание от покрытия и перекрытий в колоннах возникают продольные силы и изгибающие моменты от неравномерного распределения полезной нагрузки.

5.1. Определение расчетных усилий на колонну.

Нагрузки на колонну складываются из постоянной (от собственной массы колонны, конструкций покрытия и перекрытий) и временной (снеговой и полезной) нагрузки .

По результатам расчета многоэтажной рамы на ЭВМ определим расчетные усилия действующие на колонну . Производим расчет колонны  первого этажа среднего ряда (узлы 2 - 12) .

Рассмотрим два расчетных сечения:

II – сечение на уровне фундамента .

IIII – сечение на уровне перекрытия .

Рисунок 26. Расчетная схема колонны.

Сечение II

;  ;

;  ;

Рассмотрим 2 случая :

  1.  Ветер слева

  1.  Ветер справа

Сечение IIII

;  ;

;  ;

Рассмотрим 2 случая :

  1.  Ветер слева

  1.  Ветер справа

Сравнивая полученные значения в качестве расчетных принимаем максимальные усилия , т. е усилия возникающие в сечении II при движении ветра слева .

5.2 Расчёт сечения колонны.

Принимаем бетон класса .

Расчетное сопротивление бетона сжатию составит

Для армирования колонны принимаем арматуру S500.  Расчетное сопротивление арматуры растяжению составит :

Сечение колонны b x h = 500 x 500 .

Расчетные усилия :  ;  .

Расчетную длину колонны определяем по формуле  :

где β – коэффициент зависящий от характера закрепления концов стойки .

- геометрическая длина колонны

.

Где  высота этажа  по заданию на курсовое проектирование .

Рисунок .

Колонна относится к гибким элементам , для которых при расчете необходимо учитывать влияние прогиба на величину расчетного статического эксцентриситета , определяемого по формуле :

Случайные эксцентриситет составит :

Тогда полный эксцентриситет равен :

Критическую силу определяем по формуле :

где    

Так как условие не выполняется  принимаем  .

- для тяжелых бетонов .

Принимая , что вся продольная сила является  длительнодействующей , т .е .  получаем :  

Принимая в первом приближении суммарный коэффициент армирования  и толщину защитного слоя , момент инерции арматуры составит :  .

Момент инерции бетонного сечения относительно его центра тяжести составит   .

Тогда критическая сила составит :

Коэффициент , учитывающий влияние прогиба на величину эксцентриситета составит :

Полный эксцентриситет с учетом влияния гибкости составит :

Момент относительно центра тяжести растянутой арматуры составит :

Для симметрично армированного элемента определяем :

где   - рабочая высота сечения .

Так как   <   имеем случай малых эксцентриситетов .Тогда значения  определяем вычислив и  :

где

Тогда окончательно требуемая площадь арматуры при симметричном армировании составит :

где

Принимаем  432 S500  () .

Определим процент армирования  :

.

Условие выполняется  арматура подобрана правильно .

Определим  шаг поперечных стержней, который равен 15d , тогда

s = 15d = 15·32 = 480 мм . Шаг хомутов принимается кратно 5 см в меньшую сторону, тогда  s = 450 мм .

Принимаем поперечную арматуру   6 S240.


6. Расчет фундамента.

В общем случае размеры подошвы фундамента назначают согласно требованиям норм проектирования оснований зданий и сооружений, рассчитывая основания по несущей способности и по деформациям, что изложено в курсе оснований и фундаментов. Допускается предварительно определять размеры подошвы фундаментов зданий классов I и II, а также окончательно их назначать для фундаментов зданий и сооружений класса III при основаниях, сжимаемость которых не увеличивается с глубиной, из условия, что среднее давление на основание под подошвой фундамента не превышает значения, вычисляемого по расчетному давлению фиксированному для фундаментов шириной 1 м на глубине 2 м.

Расчетное давление R зависит от вида и состояния грунта ; его принимают по результатам инженерно-геологических изысканий площадки строительства и по указаниям норм. Опыты показали, что давление на основание по подошве фундамента в общем случае распределяется неравномерно в зависимости от жесткости фундамента, свойств грунта, интенсивности среднего давления. При расчетах условно принимают, что оно распределено равномерно.

Давление на грунт у края фундамента, загруженного внецентренно в одном направлении, не должно превышать 1,2R .

Размеры сечения фундамента и его армирование определяют как из расчета прочности на воздействия, вычисленные при нагрузках и сопротивлении материалов по первой группе предельных состояний.

Фундаменты устанавливают на естественный грунт, бетонную, щебневую или песчаную подготовку толщиной 10 см.

Сварная сетка, укладывается у подошвы фундамента. Выполняется из арматуры классов S400 или S500 одинакового шага (100 …200 мм) и диаметра стержней не менее 10 мм и не более 18 мм в обоих направлениях. Минимальная толщина защитного слоя при монолитном фундаменте на бетонной подготовке – 35мм , а при ее отсутствии – 70 мм .

6.1. Исходные данные для проектирования .

Расчетное сопротивление грунта  - R = 320 кПа .

Расчетные усилия : ;  ; .

Средний вес тела фундамента и грунта на его ступенях  -.

Из условия промерзания грунта на территории РБ - минимальная глубина заложения фундамента  .

Принимаем глубину заложения фундамента

Бетон   ( ;    ;  )

Для армирования фундамента принимаем арматуру S500. ()

6.2. Определение размеров подошвы фундамента .

Рисунок 8 . Усилия , действующие на фундамент .

Определяем нормативные значения внутренних усилий :

где γ =1,15 – усредненный коэффициент надежности по нагрузке .

Определяем предварительные размеры подошвы фундамента :

Принимаем а = b = = . Полученное значение округляем в большую сторону кратно 0,3 м , получаем  а = b = 3,9 м.

Определяем нормативные значения внутренних усилий на уровне низа подошвы фундамента :

Определим значение эксцентриситета :

В виду малости изгибающего момента и незначительного эксцентриситета фундамент выполняем  квадратным в плане .

Определим площадь подошвы фундамента  с учетом действия на него изгибающего момента :   ;     

Приравняв две формулы найдем выражение для определения искомой величины  . Получим :  

где .

Зная площадь подошвы фундамента определим окончательные размеры подошвы .

Для квадратного в плане фундамента размер стороны  подошвы  а = b = = . Окончательно принимаем   а = b = 4,2 м.

Выполним проверку прочности :

где   ;  .

Условие выполняется  размеры подошвы фундамента подобраны правильно.

6.3. Конструирование фундамента .

Принимаем многоступенчатый фундамент с условием передачи основных сжимающих усилий в пределах пирамиды продавливания .

Рисунок 29 . Конструкция фундамента .

6.4. Расчет арматурной сетки .

Рисунок 30 . Расчет сетки С1 .

Определяем давление под подошвой фундамента от расчетных нагрузок :

где

     

;

Плита фундамента работает как консольная балка :

 

Определяем площадь сечения арматуры в соответствующих сечениях  :

По максимальной площади принимаем арматуру  518 S500 () ;  s = 200 мм .

Рисунок 1. Конструкция сетки фундамента С1.

6.5. Проверка нижней ступени по прочности на срез .

Рисунок 2 .

Рисунок 3 .

Определим усилие среза :

Определяем площадь среза :

Условие прочности  

Условие выполняется – прочность обеспеченна.


Литература

  1.  СниП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования. М., Стройиздат .
  2.  СниП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений. М., Стройиздат 1985 .
  3.  Методические указания .
  4.  Байков В.Н., Сигалов Э.И.  Железобетонные конструкции. Общий курс,1971 г.
  5.  Голышев А .Б . и др. Пректирование железобетонных конструкций : справочное пособие . К., Будивэльник , 1990 г .
  6.  Конспект лекций .


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

57774. Різноманітність, значення та охорона плазунів 83.5 KB
  Мета: формувати такі компетентності учнів як: комунікаційну інформаційну логічну аналітичну продуктивну творчу діяльність дослідницьку технологічну мовленеву; ознайомити учнів з різноманітністю плазунів видами поширеними в Україні власному регіоні та рідкісними видами...
57775. Взаємне розміщення прямих на площині 3.51 MB
  Мета та задачі уроку: узагальнити й систематизувати знання учнів з теми; закріпити вміння застосовувати отримані знання під час розв’язування задач; розвивати логічне мислення, комунікативні навички...
57776. Отзвуки «Серебряного века» 93.5 KB
  Цели урока: познакомить учащихся с творчеством выдающихся поэтов и композиторов эпохи серебряного века; развивать умение вслушиваться в музыку стихотворений и музыкальных произведений развивать воображение творческие способности...
57777. Погода. Спостереження за погодою 1.21 MB
  Тип проекту: Пізнавальний дослідницький творчий Задачі проекту: розширити знання учнів про атмосферні явища шляхом узагальненого поняття погода; познайомитися з науковими дослідженнями прогнозування погоди виявити...
57778. Застосування похідної для побудови графіків функції 458.5 KB
  Яка функція називається опуклої вниз на інтервалі ; b Яка функція називається опуклою в гору на інтервалі ; b Що називається точкою перегину графіка функції Назвіть властивості графіків опуклості функції...
57779. ЗАСТОСУВАННЯ ПОХІДНОЇ ДО РОЗВ’ЯЗУВАННЯ ПРИКЛАДНИХ ЗАДАЧ 201.5 KB
  МЕТА: перевірити знання учнями формул для знаходження похідної та вміння застосовувати метод диференціального числення до розв’язування прикладних задач вміння виділяти етапи в розв’язуванні прикладних задач...
57780. Экстремальные задачи 2.81 MB
  Цель: ознакомить учащихся с понятием экстремальные задачи; составить алгоритм их решения с помощью производной; раскрыть область применения производной, показать, что производная – способ исследования процессов действительности и современного производства.
57781. Застосування похідної до дослідження функції 582.5 KB
  На дошці учень виконую вправу: знайти максимум функції. Перше завдання детектива Кожен учень отримує картку із завдання дослідити функцію. За виконання цього завдання учень отримує різну зарплатню оцінку в залежності від складності завдання...
57782. Похідна та її застосування 76 KB
  Мета проекту: показати широке застосування похідної; довести що похідна засіб дослідження процесів дійсності і сучасного виробництва; розвивати вміння досліджувати систематизувати вивчені факти...