97032

Расчет и проектирование железобетонных конструкций

Курсовая

Архитектура, проектирование и строительство

Основными несущими конструкциями одноэтажного производственного здания является, балочно-стоечные поперечные рамы, которые связаны между собой фундаментными подвязочными и подкрановыми балками. Основные несущие элементы поперечной рамы: фундаменты; поперечные рамы; колоны; несущая конструкция покрытия (ферма, балка), плиты покрытия...

Русский

2015-10-13

4.37 MB

0 чел.

Министерство образования и науки, молодёжи и спорта Украины

Одесский национальный морской университет

Кафедра «Инженерные конструкции и водные исследования»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине

«Железобетонные конструкции»

На тему:

«Расчет и проектирование железобетонных конструкций»

                                                                                               

 Выполнила:
 студентка ФВТиШС 3 к. 1 гр.            
Чабан Т. В.

 Проверил:

 В.о. доцента КТН              Безушко Д.И.

Одесса-2015


[0.1] 1.Исходные данные:

[0.2] 2. Основные положения

[0.3] 3. Геометрические размеры строительных конструкций

[0.4] 4. Нагрузки и воздействия

[0.5] 4.1 Общие данные

[0.6] 4.2. Постоянные нагрузки

[0.7] Ветровая нагрузка

[0.8] Эпюра Q

[0.9] 5. Внецентренно – сжатые элементы

[0.10] 5.1. Общие сведения

[0.11] 5.2. Расчет крайней колоны

[0.12] 5.3.  Расчет средней колоны

[0.13] 6. Расчет и армирование консоли

[0.14] 6.1 Общие сведения

[0.15] 6.2.  Расчет консоли по прочности нормального сечения, по изгибающему моменту

[0.16] 6.3. Расчет прочности бетона консоли на действие поперечной силы.

[0.17] 7. Фундаменты под колоны

[0.18] 7.1.  Общие сведения

[0.19] 7.2. Расчет внецентренно нагруженного фундамента

[0.20] 7.2.1. Исходные данные

[0.21] 7.2.2. Размеры подошвы

[0.22] 7.2.3. Расчет арматуры подошвы фундамента

[0.23] 7.3. Расчет фундамента на продавливание

[0.24] Построение чертежа

[0.25] Список литературы:

1.Исходные данные:

     L1=18 м

L2=18 м

L3=18м  

L4=30м

l=84 м  

Q=20 т   

=96 м

Нп = 6,6 м

Нн = 4,2 м

Район строительства: Луцк

W0 = 460 кПа

S0  = 1400Па

Подкр.рельс. = 1,2 т

Для пролета 18 м

К =4. 4м                                                                               

В = 6.3 м

Рмах = 195 кН

G = 85 кН                                                 

Для пролета 30 м

К =4. 4м

В = 6.3 м

Рмах = 225 кН

G = 85 кН

2. Основные положения

Основными несущими конструкциями одноэтажного производственного здания является, балочно-стоечные поперечные рамы, которые связаны между собой фундаментными подвязочными и подкрановыми балками.

Основные несущие элементы поперечной рамы:

фундаменты; поперечные рамы; колоны; несущая конструкция покрытия (ферма, балка), плиты покрытия; рамы связаны между собой диском покрытия, ребра плит привариваются к несущему элементу покрытия, минимум в 3х местах, швы между плитами замоноличиваются. Узел операния фермы, либо балки, выполняется на болтах; При идеализации конструкции принимают операние колоны в фундамент, операние ригеля покрытия на колону – шарнирным.

 

3. Геометрические размеры строительных конструкций

Высота надкрановой части колон:

Hн =4,2 м

Высота подкрановой части колонны:

Hп=7,6 м

Полная высота колоны:

            Hк= 11,8

Выбор колонн осуществляется в зависимости  от их шага, ширины пролета, грузоподъемности крана, высоты производственного здания. В соответствии с этим колонны могут быть прямоугольного сечения или двухветвевые, железобетонные или стальные, постоянного сечения по высоте или переменного.

При наличии подстропильных конструкций колонны средних рядов подбирают с учетом высоты на опоре подстропильных балок и ферм.

4. Нагрузки и воздействия

4.1 Общие данные

Основы расчетов по двум принципам предельных состояний и классификации нагрузок на самостоятельные работы.

Нормативным документом, который регламентирует определение значений нагрузок и воздействий, а также их сочетаний при проектировании строительных конструкций, зданий и сооружений  является ДБН В.1.2-2:2006 «Нагрузки и воздействия»

В соответствии с действующими нормативными документами расчет строительных конструкций ведется с учетом расчетных ситуаций и предельных состояний. Строительные конструкции и основания следует рассчитывать по двум группам предельных состояний. Основные положения метода предельных состояний направлены на обеспечение безотказной работы конструкции с учетом свойств материалов, геометрических размеров, а также степени ответственности конструкции.

Предельные состояния:

  •  Первая группа предельных состояний включает в себя предельные состояния, которые приводят к полной невозможности эксплуатации конструкции или полной

( частичной) потери несущей способности.

  •  Вторая группа предельных состояний включает в себя предельные состояния, которые затрудняют нормальную эксплуатации конструкции или сокращают срок долговечности здания.

К постоянным нагрузкам относят:

  1.  собственный вес;
  2.  вес грунта насыпи;
  3.  предварительное напряжение

К временным нагрузкам относят:

  1.  вес временных перегородок;
  2.  вес стационарного оборудования;
  3.  вес складируемых материалов на складах;
  4.  вес людей, животных, оборудования, передаваемые на перекрытия жилых, общественных и сельскохозяйственных зданий с квазипостоянным значением;
  5.  вертикальные нагрузки от кранов с квазипостоянным значением;
  6.  снеговые нагрузки с квазипостоянным значением.

К временным и кратковременным нагрузкам  относят:

  1.  вес людей, животных и оборудования передаваемые на перекрытия здания с предельным либо эксплуатационным значение;
  2.  нагрузка от кранов с предельными либо эксплуатационными значениями;
  3.  снеговые нагрузки с предельным либо эксплуатационным значением;
  4.  ветровые нагрузки.

К эпизодическим относятся:

  1.  землетрясения;
  2.  взрывы;
  3.  подвижки грунта.

4.2. Постоянные нагрузки

Эксплутационно–расчетное значение нагрузки от веса конструкций, принимают равным его характерным значению. Предельно расчетное значение нагрузки получается путем умножения характерного значения на коэффициент надежности по нагрузки  γfm ,  которое равняется для конструкции:

- металлических=1,1

- бетонных плотностью выше 1600 кг/м3 ,

- ж/б, армированных и деревянных =1,1

- бетонных менее 1600 кг/м3 из авиационных и выравнивающих слоев, изготовленных в заводе =1,2 , изготовленных на строительной площадке = 1,3.

    Нагрузка на 1 м2 покрытия                                                                              Табл. 4.1

№ п/п

Вид нагрузки

Характеристика знач. нагрузок

Кн.

γf

Предельное значение нагрузки

1

Гравийная засыпка (0,005*1*1*28)

140

1,3

182

2

Рубероид (0.015*1*1*6000)

90

1,2

108

3

Битумная мастика (0.1*1*1*1400)

140

1,3

182

4

Утеплитель(0.15*1*1*8000)

1200

1,3

1560

5

Стяжка(0.05*1*1*25000)

1250

1,3

1625

6

Пароизоляция (0.002*1*1*18000)

36

1,2

43,2

7

Плита покрытия (0.3*1*1)

1800

1.1

1980

8

Итого

4656

5678,2

m/s=6,8/36=0,18                 qi=g*B=5678,2*12=68138,4 H;            g= 5678,2;

Расчетная схема

Собственный вес

Собственный вес от регилей:

0,85= 8500 Н

0,42 = 4200 Н

                   Собственный вес подкрановой балки и подкрановой рельсы:

                   P=Pb+120B=10700+12012=12140,  где Pb – масса подкрановой балки;

                   Собственный вес от ограждения:

                   М=N0,35

                        N= h0/b= 4,2/1,8=2,3  (3 панели)

                   M=3*0,35*3500=3675 н

Снеговая нагрузка

Sm=

C=

Крановая нагрузка

Для пролета 18 м                                                                   Для пролета 30 м

К =4. 4м                                                                               К =4. 4м

                        В = 6.3 м                                                                              В = 6.3 м

                        Рмах = 195 кН                                                                     Рмах = 225 кН

                        G = 85 кН                                                                              G = 85 кН

T=Pmaxyi

Для пролета 30 м

, отсюда

                     У2=

, отсюда

                     У4=

                     У3=

                     Т=1,12253,005=743,73   (30 м)

                     Т=1,11953,005=644,572   (18 м)

Горизонтально-крановая

        D=    (0,726 т.)

Ветровая нагрузка

Γfm=1,035

W0=480 pa

C=Caer*Ch*Calt*Crel*Cdir*Cd

Cd=1

Cdir=1

Calt=1

Crel=1

W1=Wm1*B

Caer для наветренной стороны -0,8;  для подветренной -0,6;

Наветренная сторона

Z=5

Ch=0,9

Wm1=496,80,72=357,696

C= 0,80,91111=0,72

W1=357,69612=4292,357

Z=7,6

Ch=1,056

Wm2=496,80,8448=419,69

C= 0,81.0561111=0,8448

W2=5036,3

Z=11,8

Ch=1,263

Wm3=496,81,0104=501,966

C= 0,81.2631111=1,0104

W3=6023,6

Подветренная сторона

Z=5

Ch=0,9

Wm1=496,80,54=268,272

C= 0,54

W1=3219,264

Z=7,6

Ch=1,056

Wm2=496,80,63=312,984

C= 0,63

W2=3755,808

Z=11,8

Ch=1,263

Wm3=376,47

C= 0,7578

W3=4517,7

Эпюра N

Эпюра Q

Эпюра М

Таблица РСУ

5. Внецентренно – сжатые элементы

5.1. Общие сведения

При расчете внецентренно- сжатых элементов, должно приниматься во внимание значение случайного эксцентриситета (е0).

1/600- длины элемента

1/30 – высоты сечения элемента, не менее этих значений.

е- эксцентриситет – расстояние от центра тяжести до линии действия нагрузки

Для элементов статически неопределимых конструкции значение е продольной силы может быть принята по результатам статического расчета е0 = М/N. При расчете внецентренно- сжатых элементов следует учитывать влияние прогибов на их несущую способность, как правило путем расчетов по деформационной схеме. При этом принимаем во внимание  не упр деформации бетона и трещины в нем. Допускается производить расчет по не деформационной схеме, учитывая влияние прогибов путем умножения

5.2. Расчет крайней колоны

В курсовом проекте для крайней колонны применяем несимметричное армирование.

Исходные данные:

Класс бетона С25/30; fcd= 17,5 мПа; Еcd = 3т/ =29419,95 мПа

Продольная арматура класса А400C ; fyd = fydc = 363,63 мПа;

Расчет надкрановой и подкрановой части колонны производится как внецентренно сжатых элементов на каждое из невыгодных сочетаний усилий с учетом:

  1.  Случайного эксцентриситета еа
  2.          Гибкость элемента
  3.  Надкрановая часть

Н2 = Нb = 4,2 м

h = 500 мм

b = 600 мм

Защитный слой бетона as = as = 50 мм

Расчетная длина l0 = 1∙Hb = 14,2= 4,2 м

Момент инерции I см4

Площадь А = h*b = 5060=3000 см2

Радиус инерции сечения i = см

Гибкость λ = >14 следовательно необходимо учитывать влияние прогибов ( влияние продольного изгиба)

h0 = has = 50-5= 45 см

Вычисляем расчетную величину эксцентриситета

е0 =

Вычисляем случайный эксцентриситет

еа =         еа =         еа = 1;

Выбираем наибольшее значение из 3-х величин, в данном случае еа =14 см

Тогда расчетный эксцентриситет  е =  м

Коэффициент, учитывающий гибкость колоны :

Условная критическая сила Ncr =   

 

Ncr =  т

е =

А’s=  

Alim=

А’s=

=0,7

X=0.7*0.45=0.315

As=                                                                         

По сортаменту выбираем  6 ǿ 40  As=75,36 см2

  1.  Подкрановая часть

Нн =  7,6 м

h = 500 мм

b = 800 мм

Защитный слой бетона as = as = 5 см

Расчетная длина l0 = 1∙Hн = 1∙7,6 = 7.6 м

Момент инерции I см4

Площадь А = hb = 50∙80 = 4000 см2

Радиус инерции сечения i = см

Гибкость λ =  следовательно необходимо учитывать влияние прогибов ( влияние продольного изгиба)

h0 = has = 50-5 = 45 см

е0 =

Вычисляем случайный эксцентриситет

еа =         еа =         еа = 1;

Выбираем наибольшее значение, в данном случае е =15,7см

Тогда расчетный эксцентриситет  е =  (м)

Коэффициент, учитывающий гибкость колоны :

Условная критическая сила Ncr =   

 

Ncr =  

е =

А’s=  

Alim=

А’s=

= 0,65

X=0.65*0.45=0.29 м                           

As=

По сортаменту выбираем  9 ǿ 36  As=91,62 см2

5.3.  Расчет средней колоны

В настоящем курсовом проекте для средней колоны применяется симметричное армирование.

Расчет надкрановой и подкрановой частей колоны производится как внецентренно сжатых элементов на каждое из невыгодных сочетаний усилий с учетом:  

1) случайного эксцентриситета (la)

2) гибкости элемента (λ=l0/i) – влияние продольного изгиба

I  Надкрановая часть

Нв=4,2 м ;  h=600 мм ;  b=500 мм ;  as=as=5 см

Расчетная длина

=2Hb=1·4,2=8,4 м

Момент инерции сечения

Площадь сечения

А = b·h = 50·60 = 3000 см2

Радиус инерции сечения

Гибкость , следовательно необходимо учитывать влияние прогибов

h0 = has = 50-5 = 45 см

 

Вычисляем расчетную величину эксцентриситета

е0 =

       Вычисляем случайный эксцентриситет

еа =         еа =         еа = 1;

Выбираем наибольшее значение, в данном случае е =8.5 см

Тогда расчетный эксцентриситет  е =  м

Коэффициент, учитывающий гибкость колоны :

Условная критическая сила Ncr =   

 

Ncr =  т

е =

А’s=  

Alim=

А’s=

=0.29

X=0.29*0.45=0.13

As=                                                                         

По сортаменту выбираем  3 ǿ 36  As=30,54 см2

  1.   Подкрановая часть

Нн =  7,6 м

h = 500 мм

b = 800 мм

Защитный слой бетона as = as = 50 мм

Расчетная длина l0 = 1∙Hb = 1∙7,6= 7,6 м

Момент инерции  м4

Площадь А = h*b = 4000 м2

Радиус инерции сечения i = м

Гибкость λ =  необходимо учитывать влияние прогибов ( влияние продольного изгиба)

h0 = has = 50-5 = 45 см

         =13,5см

Вычисляем случайный эксцентриситет

еа =         еа =         еа = 1;

Выбираем наибольшее значение, в данном случае е =13,5 см

Тогда расчетный эксцентриситет  е =  (м)

Коэффициент, учитывающий гибкость колоны :

Условная критическая сила Ncr =   

 

Ncr =  

е =

А’s=  

Alim=

А’s=

= 0,38

x=0.38*0.45=0.159 м                                                                         

As=

По сортаменту выбираем  8 ǿ 25  As=49,26 см2

6. Расчет и армирование консоли

6.1 Общие сведения

У коротких консолей, загруженных сосредоточенной силой Q, возможны 3 вида разрушений.

1. От изгибающего момента  в вертикальном сечении, расположенном над гранью нижней части колоны.

2. От скалывания по условной плоскости, соединяющую точку приложения силы Q с вершиной входящего угла консоли.

3. От сжимающих усилий в бетоне условной призмы.

.

6.2.  Расчет консоли по прочности нормального сечения, по изгибающему моменту

Для обеспечения прочности необходимо:

    Ас0 =0,320*0,5=0,16

    Ас1 =(0,32+(0,04*2))*0,5=0,2

Бетон класса С20/25: fcd=14.5 Мпа

FRdu=0.16*14500* =2594 кН  6960 кН

Д=913 кН

Pmax=11.93 т=119,3 кН

F=Q=913 кН+119,3 кН=1032,3 кН

1032,3 кН  2594 кН

 

  М = 0.55*Q = 0.55*1032.3 = 567.8 кН*м

 = 0,068

  x=*d=0.068*1.21=0.08 м                                                                         

As=

принимаем по сортаменту 3 ǿ 25, Аs = 14,73 см2

6.3. Расчет прочности бетона консоли на действие поперечной силы.

Vsd  VRd,ct

VRd,ct= CRd,ct*K(1001fck)1/3bwd

VRd,ct=Vmin* bwd 

K=1+

CRd,ct=0.12

fck=18.5 МПа, =

VRd,ct=0.12*1.129(100*0.00244*18.5)1/3*500*1210=135.36 кН

Vsd=F=1032.3 кН 135,36 кН

Vmin=0,035

Условие не выполняется, следовательно определяем поперечное армирование:

S=10 см

Z=0.9d

=1

Принимаем

По сортаменту принимаем  2 ǿ 14, As=3.08 см2 

7. Фундаменты под колоны

7.1.  Общие сведения

Фундаменты под колоны выполняются из монолитного или сборного железо бетона. Глубина заложения определяется в зависимости гидрологических условий на площадке, глубины промерзания грунта, наличия подземного хозяйства. Заделки колоны в фундамент и других конструктивных требований. Верхний  обрез фундамента находится на отметке «-0,150»

Подошва фундамента при центрально загруженном фундаменте принимается квадратной. При внецентренно загруженном фундаменте подошву фундамента рекомендовано принимать прямоугольной, где соотношение сторон в=(0,6 -0,8)а, где а- большая часть фундамента.

Фундамент состоит из плитной части, все остальное стакан или подколонник. Плитная часть может выполняться ступенчатой, не более 3 штук. Зазоры между стенами стакана, для возможности рихтовки  и качественного заполнения швов бетона. В нижней части 50, в верхней 75. Глубину заделки колоны в фундамент, а так же толщину стенки армирования фундамента, принимаем в зависимости от эксцентриситета , при

е0<2hc, где hс -размер колоны

h3>hk   >1.4hc

t>0.2hc   >0.3hc

при e0>2hc, для e0>2hc

Армирования подошвы фундамента выполняются стержнями в одном направлении. При этом диаметр арматурных стержней укладываем вдоль стороны более 3 м, принимаются более 10 мм. Шаг армирования не должен превышать более 200 мм. Защитный слой принимаем более 35 мм при наличии бетонной подготовки под фундамент и более 70 мм при отсутствии. Расчет осадки  фундамента и его определеннее  площади производства на действие определенной нагрузки . Усилия для соответствующих расчетов будем получать путем деление соответствующих предельных значений на усредненный коэффициент  перед нагрузкой реднее давление под подошвами фундамента должно быть меньше расчетного сопротивления грунта

R – сопротивление грунта основания

Nfe=

R=270 кПа

+ Q*hf

W=

7.2. Расчет внецентренно нагруженного фундамента

7.2.1. Исходные данные

Колона (h1=6.4, h2=4.2)

Класс бетона C20/25

Расчетное сопротивление грунта R0=3 кПа

Среднее значение удельного веса грунта =20кН/м3

Угол внутреннего трения

Принимаем высоту фундамента:

Н1=1450 мм

7.2.2. Размеры подошвы

A=4,83 м2

Pn,min

7.2.3. Расчет арматуры подошвы фундамента

Рассчитываем арматуру в направлении меньшей стороны подошвы фундамента.

= 0,089

 

x=*d=0.089*0.38=0.03382 м                                                                         

As=

принимаем по сортаменту 9 ǿ 18, Аs = 22,9 см2

Рассчитываем арматуру в направлении большей стороны подошвы фундамента.

= 0,090

 

x=*d=0.090*0.38=0.0342 м                                                                         

As=

принимаем по сортаменту 10 ǿ 18, Аs = 25,45 см2

7.3. Расчет фундамента на продавливание

Для проверки принятой высоты первой ступени вычисляем прочность по грани плоскости продавливания СDEF параллельно меньшей стороне фундамента

Расчет плоскости FECD. Введем a1 и a01

Условие:

1859,3 кН ≤ 1*2,2 МПа*1,03 м*0,430 м

1859,3 кН ≥ 975 кН – условие не выполняется

b01=b1+0.43*2

b01=900+860=1760 мм

1859,3 кН ≤ 2200 кПа*(1,03*0,43*2+1,33*0,43*2)

1859,3 кН ≤4465,12 кН

Условие выполняется.

  1.  Построение чертежа

На основном чертеже, по данным расчета курсового проекта, на чертеже должно быть: фасад здания, план здания, боковой фасад, опалубочный чертеж колон, армирование колон (для 2 вариантов, т. е.  для крайних и средних колон), так же  разрезы 1-1, разрезы 2-2 , сетки колон, сечения колон,  сертификация материалов, столбчатый фундамент.

Список литературы:

1. ДБН В. 1.2-2: 2006 «Нагрузки и воздействия»

2. СНиП 2.03.01-84' «Бетонные и железобетонные конструкции» - М.: ЦИТП, 1989. -84 с.

3. Голышев А.Б. «Железобетонные конструкции», том 2

4. Руководство по проектированию бетонных и железобетонных конструкций (без предварительного напряжения) - М.: Стройиздат, 1987. - 328 с.

5. ДСТУ БА.2.4-7-95 «Правила выполнения архитектурно-строительньх рабочих чертежей»

6. ДБН А.2.2-3-2004 «Состав, порядок разработки, согласлвание и утверждение проектной документации для строительства»

7. Барапиков А.Я. «Железобетонные конструкции. Курсовое и дипломное проектирование» - К. 1987 - 416 с.

PAGE   \* MERGEFORMAT3


EMBED AutoCAD.Drawing.16


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

42080. Расчет ожидаемых значений и отклонений с использованием простых компьютерных программ 35 KB
  Рассчитать среднее число попаданий. Рассчитать стандартное отклонение. Рассчитать дисперсию. Рассчитать смещенное стандартное отклонение.
42081. Основные понятия комбинаторики 2.58 MB
  В появившемся диалоговом окне Мастер функции – шаг 1 из 2 слева в поле Категория указаны виды функции. В поле Функции выбираем функцию ФАКТР . В рабочее поле Число вводим с клавиатуры число переставляемых объектов в примере – 26. В появившемся диалоговом окне Мастер функции – шаг 1 из 2 слева в поле Категория указаны виды функции.
42083. Обработка базы данных с помощью Microsoft Office Excel 1.15 MB
  Приведенная ниже база данных служащих является выборочным пространством некоторого случайного эксперимента, в котором работник выбирается выборочным(случайным) способом. Будем считать, что один работник представляет один результат эксперимента и все возможные результаты равновероятны.
42086. Измерение коэффициента нелинейных искажений 160 KB
  Ознакомиться с техническими описаниями и инструкциями по эксплуатации применяемых в работе приборов: измерителя нелинейных искажений ИНИ осциллографа. Собрать схему исследования нелинейных искажений для чего подать напряжение на вход четырёхполюсника от генератора сигналов встроенного в ИНИ выход четырёхполюсника соединить со входом ИНИ и осциллографа. Измерители нелинейных искажений измеряют непосредственно коэффициент .
42087. Створення Delphi-проекта з використанням компонентів-кнопок 79.82 KB
  Форма проекту повинна відтворювати зовнішній вигляд калькулятора за допомогою компонентів кнопок класу TBitBtn. Тоді до властивості Cption кнопок можна звернутися таким чином: Sender s TBitBtn.ТЗ Код програми...