Проектирование железобетонных конструкций

метки: Конструкция, Проектирование, Железобетонный, Сечение, Арматура, Поперечный, Нагрузка, Итого

Железобетомн — строительный композиционный материал, представляющий собой залитую бетоном стальную арматуру. Запатентован в 1867 году Жозефом Монье. При разработке проектов зданий и сооружений выбор конструктивных решений производят исходя из технико-экономической целесообразности их применения в конкретных условиях строительства с учетом максимального снижения материалоемкости, трудоемкости и стоимости строительства, достигаемых за счет внедрения эффективных строительных материалов (в том числе местных) и конструкций, снижения массы конструкций, наиболее полного использования физико-механических свойств материалов и соблюдения требований по их наиболее экономичному расходованию.

Принятые конструктивные схемы должны обеспечивать необходимую прочность, устойчивость и пространственную неизменяемость зданий и сооружений в целом, а также отдельных конструкций на всех стадиях возведения и эксплуатации.

Элементы сборных конструкций должны отвечать условиям механизированного изготовления на специализированных предприятиях, причем их рекомендуется укрупнять настолько, насколько позволяют грузоподъемность монтажных механизмов, габариты и условия транспортировки и изготовления.

Курсовая работа предусматривает проектирование сборных железобетонных конструкций многоэтажного здания с неполным каркасом, т.е. панелей перекрытия, неразрезного ригеля, колонн первого этажа, фундамента. Все проектируемые элементы рассчитываются на прочность по предельным состояниям первой группы в системе единиц СИ.

1. Компоновка перекрытия

В качестве объекта проектирования рассматривается здание с неполным внутренним каркасом. Пространственная жёстокость здания обеспечивается его наружными несущими стенами в сочетании с горизонтальными диафрагмами (перекрытиями).

Расположение ригелей следует принять в направлении большего из двух пролётов сетки колонн.

Габаритные размеры панели назначают с учётом заданной нагрузки, по возможности, равными типовым или близким к ним по значению. При назначении расчетных пролетов ригелей и размеров панели можно принять толщину наружных несущих стен равной 51 см, глубину опирания панели на стену — 12 см, а ригеля — 25 см.

железобетонная конструкция здание каркас

Элементы сборного перекрытия

элемент	Размер, мм
	номинальный	конструктивный
	длина	ширина	высота	длина	ширина	высота
1.ПР1 ПР2 ПР3 ПР4	6000 6000 6000 600	2000 2000 830 830	300 300 300 300	5970 5940 5970 5940	1970 1970 800 800	300 300 300 300
2.ригели Р2 Р1	4400 4400	400 400	400 400	4360 4320	400 400	400 400
3.колонна	400	400	3200	400	400	3200

2.Расчет панели перекрытия

2.1 Расчет нагрузок, действующих на панель

Вид нагрузки	Нормативное значение нагрузки, кН/м2	Коэффициент надежности,	Расчетное значение нагрузки, кН/м2
Постоянная
1. Собственный вес конструкции пола	q 1n =1,2 приложение 1(а)	г f1 =1,3 табл.1.3(2.3)	q 1 =1,56
2. Собственный вес панели перекрытия	q 2n =2,6 приложение 1(б)	г f2 =1,1 табл.1.3(2.3)	q 2 =2,86
Итого:	q n =3,8	—	q=4,42
Временная
Длительно действующая	V ln =1,5	г f3 =1,2	V l =1,8
Кратковременно действующая	V sh,n =1	г f4 =1,2	V sh =1,2
Итого:	V n =2,5	—	V=3
Всего:	q n ‘=6,3	—	q’=7,42

2.2 Определение рабочей схемы геометрии и размеров расчетных поперечных сечений панели перекрытия

2.3 Подбор необходимой продольной арматуры при расчете панели на общий изгиб

Расчет по нормальным сечениям.

Расчётные данные для подбора сечений.

Для изготовления панели принимаем: бетон марки В20,

=11,5 МПа, =0,9 МПа,

Начальный модуль упругости бетона Е _b =27000МПа

Коэффициент условий работы бетона: г _{b 2} =0,9,

Продольная арматура класса А-III,

Расчётное сопротивление стали растяжению R _s =355 МПа,

Расчетное сопротивление стали (поперечная) R _s =285 МПа,

Панель рассчитываем как балку прямоугольного сечения с заданными размерами bxh=2000×300, где b — номинальная ширина, h — высота панели.

Высота полки таврового сечения

Ширина полки таврового сечения равна:

Рабочая высота сечения определяется по формуле:

• где — высота плиты;

Расчётным изгибающим моментом является максимальный изгибающий момент в середине пролёта панели:

M _max =кН*м

• расчётный пролёт панели

=5970-200/2=5870мм=5,87м

= ²

здесь q — полная расчётная нагрузка на 1 м панели, кН/м ;

г _n — коэффициент надёжности по значению здания, равный 0,95.

Для определения случая расчёта определяют величину момента, воспринимаемого сечением в случае, когда нейтральная ось проходит по нижней грани полки:

=11,5*10 ⁶ *1,97*0,05(0,275-0,5*0,05)=0,2831875H*10⁶ =283,2кН*м

где Rb — расчётное значение призменной прочности бетона

h ₀ — рабочая высота сечения панели, равная расстоянию от центра тяжести растянутой арматуры до крайней сжатой грани сечения, см,

h ₀ = h — a,

т.к. М?М _f , следовательно x?h_f (случай №1)

Расчет панели производится из условия о?о _R

А ₀ =М/R_b b’_f *h² ₀ =60,7*10³ /11,5 *10⁶ *1,97 * 0,275² =60,7/1,7*10³ =0,036

А ₀ >о=0,04

о _R= 0,85-0,008*11,5/1+355/400(1-0,85-0,008*11,5/1,1)=0,59

о=0,04

о _R =0,59

0,04<0,59

о >н=0,98

A _s =M/R_s *h₀ *н=60,7*10³ /355*10⁶ *0,275*0,98=60,7/95,7=0,63*10^-3 =6,3cm²

В ребристой панели перекрытия принимаем два стержня диаметром по 20 мм.

2O20 А-lll(A _s =6,3cм² )

2.4 Подбор поперечной арматуры при расчете панели на общий изгиб (расчет по наклонным сечениям)

Наклонные сечения — это сечения, в которых действуют главные растягивающие напряжения, причиной появления которых являются поперечные силы.

Q _max =21,95кН

Q _b =ц_{b 3} (1+ц_f )*R_bt *b*h₀ =0,6(1+0,1)1,08*10³ *0,2*0,275=35,9кН

Q _{max ?} Q>поперечная арматура устанавливается исходя из конструктивных соображений.

?? _?? — коэффициент, учитывающий влияние сжатых полок на несущую способность тавровых и двутавровых элементов,

,при этом, принимается не более ;

Шаг поперечных стержней S на приопорных участках составляет:

ь ?h/2=150mm

ь 150mm

ь =1,5*1,08*10 ³ *0,2*0,275² /21,95=1,12 м=1120

Величина S принимается минимальной из трёх значений и округляется в меньшую сторону с кратностью в 50 мм.

O6 А-¦> S=150-на опоре, S=500м-в пролете

При расчете на действие поперечной силы должно соблюдаться условие, обеспечивающее достаточную прочность сжатого бетона между двумя наклонными трещинами:

_w1 =(1+5**₀ )<1.3

E _s =170*10^-3 МПа

E _b =30*10^-3 МПа

_w1 =(1+5*7,41*0,0065 )=1,24<1.3 — коэффициент, учитывающий влияние поперечных стержней

Q=21,95< 0.3*1.24*0,885*11,5*10 ⁶ *0.275*0.2=208,23кН>условие, обеспечивающее достаточную прочность сжатого бетона соблюдается

3.Расчет неразрезного ригеля

3.1 Расчет нагрузок на ригель

Подсчет нагрузок на 1м погонной длины ригеля

Нагрузка	Расчетная нагрузка на 1 м 2 панели, кН/м2	Шаг ригелей, м	Расчетная нагрузка на 1 м погонной длины ригеля, кН/м
Постоянная
1. Собственный вес пола	q 1 =1,56	l 2 =6.0	q 1r =9,36
2. Собственный вес панели перекрытия	q 2 =2,86	l 2= 6,0	q 2r =17,16
3. Собственный вес 1 м погонной длины ригеля	—	—	q rw =4,4
ИТОГО:	q=4,42		q=30,92
Временная
4. Длительно действующая	V l =1,8	l 2= 6,0	V l,r =10,8
Кратковременно действующая	V sh =1,2	l 2 =6,0	V sh,r =7,2
ИТОГО:	V=3	—	V r =18
ВСЕГО:	q r =48,92	—	q r =48,92

3.2 Определение внутренних усилий в ригеле

L _кр =4380мм

L _ср =4100 мм

h=0,4м=400мм

h ₀ =0,375м=375мм

где в — коэффициент, принимаемый по данным рисунка и таблицы прил.5;

l _or — расчетный пролет ригеля, равный для рядовых пролетов расстоя- нию в свету между гранями колонн, а для крайних пролетов — расстоянию от грани колонны до оси опоры на стене.

где б=0,4 на крайней опоре; б=0,6 на первой промежуточной опоре слева; б=0,5 — на первой промежуточной опоре справа и на остальных промежуточных опорах слева и справа .

Определяем положительные моменты в точках 1-12

М ₁ =0,0655*48,92*0,95*4,38² =58,4кН

М ₂ =0,09* 48,92*0,95*4,38² =80,2

М _max =0,091*48,92*0,95*4,38² =81,1кН

М ₃ =0,075* 48,92*0,95*4,38² =66,9кН

М ₄ =0,020*48,92*0,95*4,38² =17,8кН

М ₆ =0,018*48,92*0,95*4,1² =14,1кН

М ₇ =0,058*48,92*0,95*4,1² =45,3кН

М _{max 2} =0,0625* 48,92*0,95*4,1² =48,9кН

М ₈ =0,058*48,92*0,95*4,1² =45,3кН

М ₉ =0,018*48,92*0,95*4,1² =14,1кН

М ₁₁ =0,018*48,92*0,95*4,1²⁼ 14,1кН

М ₁₂ =0,058*48,92*0,95*4,1² =45,3кН

Определяем отрицательные моменты в точках 5-12

По таблице приложения 5: V _r /q_r =0,4 методом интерполяции находим «в»

М _5.1 =-0,0715*48,92*0,95*4,38² =-63,7кН

М _5.2 =-0,0715*48,92*0,95*4,1² =-55,9кН

М ₆ =-0,007*48,92*0,95*4,1² =-5,5кН

М ₇ =0,025*781,2=19,5кН

М ₈ =0,027*781,2=21,1кН

М ₉ =-0,003*781,2=-2,3

М ₁₀ =-0,0625*781,2=-48,8кН

М ₁₁ =-0,002*781,2=1,6кН

М ₁₂ =0,02*781,2=15,6кН

3.3 Подбор сечений продольной и поперечной арматуры ригеля

Сечение продольной арматуры в первом пролете

По приложению 3 определяем о и н :

о=0,14, н=0,93, о _R =0,59

о=0,14? о _R =0,54

Принимаем 4O16 A-3

A _s =8,04см² =0,000804м²

Сечение продольной арматуры в среднем пролете

По приложению 3 определяем о и н :

о=0,08, н=0,96, о _R =0,59

о=0,08? о _R =0,59

Принимаем 4O10 A-3

A _s =3,14см² =0,000314м²

Сечение продольной арматуры на первой опоре

По приложению 3 определяем о и н :

о=0,11, н=0,945, о _R =0,59

о=0,11? о _R =0,59

Принимаем 4O14 A-I

A _s =6,16см² =0,000616м²

Сечение продольной арматуры на средней опоре

По приложению 3 определяем о и н :

о=0,09, н=0,955, о _R =0,59

о=0,09? о

Принимаем 4O12 A-II I

A _s =4,52см²

Подбор поперечной арматуры ригеля

Q=122,1кН

Q _b =0,6(1+0)*0,8*10³ *0,4*0,375=144кН

т.к. Q?Q _b , то поперечную арматуру определяем схематично с помощью приложения 2.

Арматура с O6 А-1,с шагом 150 мм на опоре, 300 мм на пролете

3.4 Конструирование ригеля. Построение «эпюры материалов»

1 пролет

н=0,93

Q=6,6кН; d=0,016мм

где — поперечная сила в месте теоретического обрыва;

• погонное усилие в поперечных стержнях в месте теоретического

обрыва;

• диаметр обрываемых стержней.

=0,084=84мм

20*d=0,32м=320 мм>W ₁ =35cм

2 пролет

н=0,965

Q=24,5кН; d=0,01мм

=0,09м=90мм?20*10=200мм>

W ₂ =20см

1 опора

н=0,935

Q=100,2 кН; d=0,014мм

=110?20*14=280>

W ₃ =30см

2 опора

н=0,955

Q=83,5кН; d=0,012мм

=110мм?20*12=240мм>

W ₄ =250мм

4.Расчет колонны

4.1 Определение нагрузок

Нагрузка	Нагрузка от одного перекрытия, кН	Количество перекрытий (включая покрытия), шт	Расчетная продолжительная сила, действующая на колонну,кН
Длительная
1Вес перекрытия	q r *l1 *гn =278,8	n=2	q r *l1 *гn *n=557,688
2. Вес колонны	—	—	q cw *H* гn * n =15,048
3. Временная длительно действующая	v lr *l1 * гn =61,56	(n-1)=1	v lr *l1 * гn *(n-1)=61,56
ИТОГО:			N l =634,296
Кратковременная
4. Временно кратковременно действующая	v sh,r *l1 * гn =41,04	(n-1)=1	v sh,r *l1 * гn *(n-1)=41,04
5. Снеговая	v s *l1 гn =6,84	1	v s *l1 гn =6,84
ИТОГО:			N sh =47,88
ВСЕГО:			N=682,176

q _cw =b_c *h_c *г_fc *1,1

b _c ,h_c .H-размеры сечения колонны и высота этажа

4.2 Подбор сечения арматуры в колонне

где А=b _c +h_c — площадь поперечного сечения колонны: А=0,4 м*0,4м=0,16м²

m — коэффициент условий работы конструкции, принимаемый=0,9

при h _c >20 см и 0,9 при h_c ?20см;

?? — коэффициент, учитывающий длительность загружения

где ?? _b , ??_r — коэффициенты ??_b =0,914, ??_r =0,92

>

Принимаем 4 O40

4.3 Расчет консоли колонны

где l _sup — длина площадки передачи нагрузки вдоль вылета консоли;

?? — максимальное опорное давление ригеля на консоль при

b — ширина ригеля

Расстояние от грани колонны до силы ?? составит

где b _c — ширина консоли, равная ширине колонны.

Арматура хомутов: O10 A-I

Расстояние между хомутами: 100мм

Высота сечения короткой консоли проверяется из условий

где l _b — расчетный размер бетонной полосы,

?? _щ2 — коэффициент, учитывающий влияние поперечной арматуры, определяемый по формуле

448 кН

122,1?448

Принимаем 2O10 A-I I I

A _sw =1,57см² =0,000157м²

Заключение

В курсовой работе мною были рассчитаны: панель перекрытия, ригель и колонна. К ним была подобрана арматура.

Конструктивные схемы обеспечивают необходимую прочность, устойчивость.

Все проектируемые элементы рассчитываются на прочность по предельному состоянию первой группы в системе единиц СИ.

Список используемой литературы

[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/kursovaya/proektirovanie-jelezobetonnyih-konstruktsiy/

1. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и взаимодействия. — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. — 34 с.

2. СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции. . — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989. — 86 с.

3. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Строительные конструкции» / Сост. И.Н.Кокунько, Н.К.Вершинин; Шахтинский ин-т (филиал) ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ).

— Новочеркасск: ЮРГТУ, 2009. — 32 с.

4. Мандриков А. П. Примеры расчета железобетонных конструкций: Учеб. Пособие для строит. Техникумов по спец. «Пром. И гражд. Стр-во».-М.: Стройиздат, 1979.-419 с.,

5. Железобетонные и каменные конструкции: Учеб. Для строит. Спец. Вузов/В.М. Бондаренко, Р.О. Бакиров, В.Г. Назаренко, В.И. Римщин; Под ред. В.М.Бондаренко.-2-е изд., перераб. И доп.-М.: Высш. Шк., 2002.-876 с.: