Монолитное железобетонное перекрытие

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине

«Железобетонные конструкции»

Выполнил:.

Шифр

Группа:

Факультет транспорта и строительства

Проверил:

СОДЕРЖАНИЕ

1 Общие указания и задание 3

2 Расчеты и конструирование. 9

2.1 Монолитное железобетонное перекрытие. 9

2.1.1 Компоновка перекрытия. 9

2.1.2 Расчет и конструирование плиты. 11

2.1.3 Расчет и конструирование второстепенной балки 13

2.2 Сборные железобетонные конструкции. 19

2.2.1 Компоновка перекрытия. 19

2.2.2 Расчет панели перекрытия. 20

2.2.3 Расчет и конструирование ригеля 23

2.2.4 Расчет и конструирование колонны 27

2.2.5 Расчет и конструирование фундамента колонны 30

2.3 Расчет простенка первого этажа 32

3 Графическая часть курсового проекта № 1 33

4 Оформление курсового проекта № 1 35

Литература 36

Приложение А

Целью выполнения курсового проекта является овладение основами расчета и проектирования железобетонных конструкций, изучение метода расчета сечений железобетонных конструкций по предельным состояниям (несущей способности, деформациям, образованию и раскрытию трещин).

Задание

Выполнить рабочий проект несущих конструкций многоэтажного гражданского здания с полным каркасом, включающий расчет и конструирование следующих конструкций:

- сборной панели перекрытия с напрягаемой арматурой;

- сборной колонны первого этажа;

- однопролетного ригеля.

Исходные данные для выполнения проекта:

1. Размер здания в плане L1 x L2 = 16,2 x 76 м.

2. Сетка колонн l1 x l2 = 5,4 x 7,6 м.

3. Число этажей n = 4.

4. Временная нагрузка на междуэтажное перекрытие P = 4 кН/м2.

5. Высота этажа H = 3,2 м.

6. Район строительства - г. Москва.

7. Марки материалов для железобетонных элементов с напрягаемой арматурой(плита): бетон класса В30, напрягаемая арматура из стали класса A-VI, ненапрягаемая арматура из стали класса AIII.

8. Марки материалов для железобетонных элементов с ненапрягаемой арматурой (колонна): бетон класса В15, ненапрягаемая арматура из стали класса АIII.

Рисунок 1- Схема расположения конструктивных элементов здания

Рисунок 2 - Разрез здания

2 Расчет и конструирование многопустотной предварительно напряженной плиты перекрытия при временной нагрузке 4,2 кН/м2

2.1 Исходные данные

Таблица 1 - Нагрузки на 1 м2 перекрытия

Нагрузка на 1 п.м. длины плиты при номинальной её ширине 1.0 м с учетом коэффициента надежности по назначению здания (II класс ответственности) :

• расчетная постоянная кН/м;

• расчетная полная кН/м;

• нормативная постоянная кН/м;

• нормативная полная кН/м;

• нормативная постоянная и длительная кН/м.

Расчетные характеристики материалов для плиты:

Бетон – тяжелый класса по прочности на сжатие В30. МПа, МПа (таблица А.1); МПа, МПа (таблица А.2); коэффициент условий работы бетона (табл. 15[1]). Плита подвергается тепловой обработке при атмосферном давлении. Начальный модуль упругости Мпа (таблица А.3).

К трещиностойкости плиты предъявляются требования 3-ей категории. Технология изготовления плиты – агрегатно-поточная. Натяжение напрягаемой арматуры осуществляется электротермическим способом.

Арматура:

• продольная напрягаемая класса A-VI.МПа, МПа, МПа (таблица А.4).

• поперечная ненапрягаемая класса А-III, МПа, МПа, МПа (таблица А.4).

• 
  

1.2 Расчет плиты по предельным состояниям первой группы

Определение внутренних усилий

Расчетный пролет плиты равен: м,

где 0,4м - ширина ригеля; 0,2м – площадка опирания плиты; 0,02м – конструктивный зазор между плитой и ригелем.

Поперечное конструктивное сечение плиты заменяется эквивалентным двутавровым сечением. Круглое очертание пустот заменим эквивалентным квадратным со стороной см. Размеры расчетного двутаврового сечения:

мм; мм; мм; мм; мм; b=96 – 0,9Ч15,9Ч5=24,45 см.

Рисунок 3 – Сечения плиты

Плита рассчитывается как однопролетная шарнирно-опертая балка, загруженная равномерно-распределенной нагрузкой.

Усилия от расчетной полной нагрузки:

• изгибающий момент в середине пролета

кНЧм;

• поперечная сила на опорах кН.

Усилия от нормативной нагрузки:

• полной: кНЧм;

• постоянной и длительной: кНЧм.

Рисунок 4 - Расчетная схема плиты и эпюры усилий

Расчет по прочности сечения, нормального к продольной оси плиты

При расчете по прочности расчетное поперечное сечение плиты принимается тавровым с полкой в сжатой зоне (свесы полок в растянутой зоне не учитываются).

При расчете принимается вся ширина верхней полки мм, так как:

мм см,

где конструктивный размер плиты.

Положение границы сжатой зоны определяется согласно (3.30) [1]:

;

59,79Ч106 ≤ 0,9Ч17,0Ч960Ч38,45Ч(190-0,5Ч38,45)=96,4Ч106 Н*мм

Следовательно, граница сжатой зоны проходит в полке, и расчет плиты ведется как прямоугольного сечения с размерами и .

Коэффициент .

По прил. 5 методических указаний при αm=0,112 ξ=0,12 ς=0,94.

Граничная относительная высота сжатой зоны определяется по формуле (25) [1]:

, где

- характеристика сжатой зоны бетона, определяемая по формуле: ;

- коэффициент, принимаемый равным для тяжелого бетона ;

- напряжение в арматуре, МПа, принимаемое для арматуры класса A-IV

;

- напряжение, принимаемое при коэффициенте ;

- потери напряжения, равные при неавтоматизированном электротермическом способе натяжения нулю;

- предельное напряжение в арматуре сжатой зоны, принимаемое для конструкций из тяжелого бетона с учетом действующих нагрузок МПа.

;

Величина должна удовлетворять условию (1) [1]: и .

При электротермическом способе натяжения МПа, где - длина натягиваемого стержня (расстояние между наружными гранями упоров), м.

При выполнении условия (1) [1] получим МПа. Значение вводится в расчет с коэффициентом точности натяжения , определяемым по формуле (6) [1]:.

При электротермическом способе натяжения величина вычисляется по формуле (7) [1]:

, где

- число стержней напрягаемой арматуры в сечении элемента.

Число напрягаемых стержней предварительно принимаем равным числу ребер в многопустотной плите, т.е. . Тогда

.

При благоприятном влиянии предварительного напряжения . Предварительное напряжение с учетом точности натяжения составит: МПа.

При условии, что полные потери составляют примерно 30% начального предварительного напряжения, последнее с учетом полных потерь будет равно: МПа.

По формуле (70) [1]:

МПа, где

принимается при коэффициенте с учетом потерь по поз. 3…5 табл.5 [1]. При электротермическом способе натяжения, как уже отмечено выше, потери равны нулю, поэтому МПа.

МПа.

С учетом всего вышеизложенного:

.

Так как , то площадь сечения растянутой арматуры определяется по формуле (3.15) [2]:

, где

- коэффициент условий работы арматуры, учитывающий сопротивление напрягаемой арматуры выше условного предела текучести. По формуле (27) [1]:

.

Для арматуры класса A-VI . С учетом этого получим:

. Поэтому принимаем . Тогда площадь сечения арматуры будет равна:

мм2 = 3,41 см2.

Принимаем по сортаменту (таблица А.10) 3Ж12 A-VI с см2, что больше требуемой площади сечения. Вариант удовлетворяет поставленным условиям, и принимаем данную комбинация к дальнейшему расчету.

Расчет по прочности сечения, наклонного к продольной оси плиты

Расчет прочности наклонных сечений выполняется согласно п.3.29…3.31 [1]. Поперечная сила кН.

Предварительно приопорные участки плиты заармируем в соответствии с конструктивными требованиями п.5.27 [1]. Для этого с каждой стороны плиты устанавливаем по четыре каркаса длиной с поперечными стержнями 2Ж8 В500, шаг которых см. (по п.5.27 [1] мм).

По формуле (72) [1] проверяем условие обеспечения прочности по наклонной полосе между наклонными трещинами:

, где

- коэффициент, учитывающий влияние хомутов, нормальных к продольной оси элемента;

- коэффициент, учитывающий класс и вид бетона.

, но не более 1,3; где и .

; При см2 (2Ж8 В500) коэффициент поперечного армирования . Отсюда => φw1=1+5·5,85·0,0041=1,12<1,16.

Коэффициент , где для тяжелого бетона.

Делаем проверку: ;

Q=32,8 кН≤0,3Ч1,12Ч0,9Ч0,9Ч17,0Ч24,45Ч19Ч100=214934 Н = 214,93 кН

Следовательно, размеры поперечного сечения плиты достаточны для восприятия нагрузки.

Проверяем необходимость постановки расчетной поперечной арматуры исходя из условия:

, где

- коэффициент, принимаемый для тяжелого бетона.

Коэффициент, учитывающий влияние сжатых полок в двутавровых элементах, равен:

;

При этом принимается, что . С учетом этого получаем:

Коэффициент, учитывающий влияние продольной силы обжатия равен:

, где

(значение силы обжатия см. ниже) принимается с учетом коэффициента :

;

Принимаем . Тогда .

Q.

Следовательно, условие удовлетворяется, поперечная арматура ставится по конструктивным требованиям.

2.3 Расчет плиты по предельным состояниям второй группы

Геометрические характеристики приведенного сечения

Размеры расчетного двутаврового сечения определены ранее, см. п. 2.2:

• толщина полок см;

• ширина ребра см;

• ширина полок см, см.

При площадь приведенного сечения составит:

см2.

Статический момент приведенного сечения относительно нижней грани равен:

Расстояние от нижней грани до центра тяжести приведенного сечения равно:

см.

Момент инерции приведенного сечения относительно его центра тяжести равен:

Момент сопротивления приведенного сечения по нижней зоне равен:

см3;

то же, по верхней зоне:

см3.

Расстояние от центра тяжести приведенного сечения до ядровой точки, наиболее удаленной от растянутой зоны, согласно формуле (132) [1]:

.

Максимальное напряжение в сжатом бетоне от внешней нагрузки и усилия предварительного напряжения составит:

, где

- изгибающий момент от полной нормативной нагрузки,

;

- усилие обжатия с учетом всех потерь (см. расчет потерь),