Расчёт сборной железобетонной колонны.

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждения образования “Брестский государственный технический университет”

ФилиалУчреждения образования“Брестский государственный технический университет”Политехнический колледж

Строительное отделение

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По учебной дисциплине «Строительные конструкции»

Тема: «Расчет и конструирование

железобетонных конструкций здания»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

ТУПК 700201 С89 КП СТК

Проект защищен с отметкой _____________ ________________ (отметка) (подпись)

Руководитель проекта О.А.Дубяга Выполнил уч-ся гр С89 курс 3 М.А. Сацук

Содержание

Введение............................................................................................................3

1.Расчет многопустотной плиты....................................................................4

1.1. Исходные данные.................................................................................4

1.2. Расчет нагрузок на 1 м² плиты перекрытия......................................6

1.3. Расчет пустотной плиты перекрытия...............................................6

1.4. Конструирование плиты перекрытия.................................................

2. Расчет колонны.............................................................................................13

2.1. Исходные данные.................................................................................13

2.2. Расчет нагрузок на 1 м² плиты перекрытия.......................................14

2.3. Расчет нагрузок на 1 м² плиты покрытия.........................................15

2.4. Расчет колонны 1-го этажа............................................................ 15

3. Список использованных источников.

Введение

Идея создания железобетона из двух различных по своим механическим характеристикам материалов заключается в реальной возможности использования работы бетона на сжатие, а стали – на растяжение.

Совместная работа бетона и арматуры в железобетонных конструкция оказалась возможной благодаря выгодному сочетанию следующих свойств:

1) сцеплению между бетоном и поверхностью арматуры, возникающему при твердении бетонной смеси;

2)близким по значению коэффициентом линейного расширения бетона и стали при t£100°С, что исключает возможность появления внутренних усилий, способных разрушить сцепление бетона с арматурой;

3)защищённости арматуры от коррозии и непосредственного действия огня.

В зависимости от метода возведения железобетонные конструкции могут быть сборными, монолитными и сборно-монолитными. По видам арматуры различают железобетон с гибкой арматурой в виде стальных стержней круглого или периодического профиля и с несущей арматурой. Несущей арматурой служат профильная прокатная сталь – уголковая, швеллерная, двутавровая и пространственные сварные каркасы из круглой стали, воспринимающие нагрузку от опалубки и свежеуложенной бетонной смеси.

Наиболее распространён в строительстве железобетон с гибкой арматурой

Исходные данные для выполнения курсового проекта.

Район строительства, отметка поверхности земли	Гомель 156м
Размеры плиты B x L, м	1,2 х 3,0
Число этажей
Высота этажа, м
Конструкция пола	Линолиум
Сетка колонн , м	6 х 3
Категория использования	А1
Класс среды по условиям эксплуатации	X0

Окончание таблицы

Расчёт сборной железобетонной многопустотной плиты перекрытия

ПТМ 29.14.22- 8S500.

Исходные данные.

Рассчитать сборную железобетонную многопустотную плиту перекрытия с номинальными размерами B= 1,2м; L= 3,0м. Плиту выполнить из бетона класса , , , ; рабочая арматура класса S500, . Категория использования – В2. Класс среды по условиям эксплуатации – Х0.

Расчёт нагрузок на 1м² плиты перекрытия.

Линолеумный полδ = 8 мм, ρ = 16 кН/м3

Клей δ = 3 мм, ρ = 6 кН/м³

Цементно-песчаная стяжка δ = 50 мм, ρ = 18 кН/м³

Звукоизоляция из пенополистирола δ = 100мм, ρ = 2,5 кН/м³

Ж/б пустотная плита δ = 220мм, ρ = 25 кН/м³

Рисунок 1. 1 - Конструкция перекрытия.

Таблица 1. 1 – Расчёт собственного веса перекрытия на 1м².

Наименование воздействия и подсчёт	Значение воздействия, кН/м²
Постоянная нагрузка
Линолеумный пол 0,008 · 16	0,128
Клей 0,003 · 6	0,018
Цементно-песчаная стяжка 0,05 · 18	0,9
Звукоизоляция из пенополистирола 0,1 · 2,5	0,25
Ж/б пустотная плита 0,12 · 25 (t_прив=120мм)
Итого:

Функциональная нагрузка на перекрытие равна кH/м² (категория использования А1).

Расчетное значение воздействия на 1 м.п. плиты перекрытия принимается равным наиболее неблагоприятному значению из следующих сочетаний:

– первое основное сочетание:

(1. 1)

– второе основное сочетание:

(1. 2)

Расчетное значение воздействия на 1 м.п. сборной железобетонной многопустотной плиты перекрытия .

Определение конструктивного и расчётного пролётов плиты при опирании её на ригели таврового сечения с полкой в нижней зоне.

Рисунок 1. 2 - Схема опирания плиты перекрытия на ригели.

Конструктивная длина плиты перекрытия:

мм. (1. 3)

Расчетный пролет плиты перекрытия:

мм. (1. 4)

Определение максимальных расчётных усилий М_sd и V_sd.

Рисунок 1. 3 - Расчётная схема плиты и эпюры изгибающих моментов М_sd

и поперечных сил V_sd.

Максимальный изгибающий момент в середине пролёта:

, (1. 5)

где:

– расчётная нагрузка на 1 м.п. плиты перекрытия,

– расчётный пролет плиты перекрытия.

2кН∙м.

Максимальная поперечная сила на опоре:

, (1. 6)

где:

– расчётная нагрузка на 1 м.п. плиты перекрытия,

– расчётный пролет плиты перекрытия.

кН.

Определение размеров эквивалентного сечения.

Приведенное (эквивалентное) расчётное сечение многопустотной плиты по попредельным состояниям несущей способности (ULS) – тавровое.

Высота плиты принята 220 мм. Диаметр отверстий 159 мм. Толщина полок: мм. Принимаем: верхняя полка мм, нижняя полка мм. Ширина швов между плитами 10 мм.

Конструктивная ширина плиты мм. Ширина верхней полки плиты мм. Толщина промежуточных ребер 26 мм. Количество отверстий в плите: шт. Принимаем: 7 отверстий.

Отверстий: мм.

Промежуточных ребер: мм.

Итого: 1269 мм.

На крайние ребра остается: мм.

мм – высота эквивалентного квадрата.

мм – толщина полок сечения.

Приведённая (суммарная) толщина рёбер:

мм.

Рисунок 1. 4 - Определение размеров для пустотной плиты.

Проверка прочности плиты по нормальным сечениям на действие

изгибающего момента М_sd.

Рабочая высота сечения:

, (1. 7)

где:

– высота плиты,

– расстояние от центра тяжести арматуры до наружной грани плиты перекрытия ,

мм – толщина защитного слоя бетона для арматуры (класс среды по условиям эксплуатации X0),

мм.

Определяем положение нейтральной оси, предполагая, что нейтральная ось проходит по нижней грани полки, определяем область деформирования:

, (1. 8)

где:

– относительная высота сжатой зоны,

– толщина полки сечения,

– рабочая высота сечения.

. Т. к. сечение находится в области деформирования 1Б, для которой .

Находим величину изгибающего момента, воспринимаемого бетоном сечения, расположенным в пределах высоты полки:

, (1. 9)

где:

– относительная высота сжатой зоны,

– коэффициент, учитывающий длительное действие нагрузки ,

– расчётное сопротивление бетона сжатию,

– ширина полки сечения,

– рабочая высота сечения.

Проверяем условие:

следовательно, нейтральная ось расположена в пределах полки и расчёт производится как для прямоугольного сечения с шириной мм.

Определяем коэффициент :

, (1. 10)

где:

– максимальный изгибающий момент в середине пролёта,

– коэффициент, учитывающий длительное действие нагрузки =1,

– расчётное сопротивление бетона сжатию,

– ширина полки сечения,

– рабочая высота сечения.

, что меньше , следовательно, армирование плиты одиночное.

При ; .

Определяем требуемую площадь поперечного сечения продольной арматуры:

, (1. 11)

где:

– максимальный изгибающий момент в середине пролёта,

– расчётное сопротивление арматуры класса S500,

– коэффициент,

– рабочая высота сечения.

мм².

Армирование производим сеткой, в которой продольные стержни являются рабочей арматурой плиты.

Принимаем 8Æ8 S500 .

Коэффициент продольного армирования:

, (1. 12)

где:

– площадь поперечного сечения продольной рабочей арматуры,

– ширина ребра сечения,

– рабочая высота сечения.

Поперечные стержни сетки принимаем Æ4 S500 с шагом 200 мм.

Кроме того, в верхней полке предусматриваем сетку из продольной и поперечной арматуры Æ4 S500 с шагом 200 мм в обоих направлениях.

Поперечное армирование плиты.

Для поперечного армирования конструктивно принимаем короткие каркасы, устанавливаемые в приопорных четвертях пролёта плиты перекрытия. Каркасы устанавливаются в крайних рёбрах и далее через 2-3 пустоты.

Количество каркасов с одной стороны для данной плиты равно четырём.

Диаметр продольных и поперечных стержней каркаса принимаем Æ4 S500.

Шаг поперечных стержней по конструктивным соображениям при мм, мм, принимаем мм.

Проверка прочности плиты на действие поперечной силы V_sd.

Проверяем условие:

; кН.

, (1. 13)

где:

– ширина ребра сечения,

– рабочая высота сечения,

– расчётное сопротивление бетона растяжению,

МПа.

;

Всю поперечную силу может воспринять бетон плиты, поперечная арматура устанавливается конструктивно.

Проверка плиты на монтажные усилия.

В стадии монтажа в качестве внешней нагрузки на плиту действует её собственный вес. Монтажные петли располагаются на расстоянии мм от торцов плиты, в этих же местах должны были укладываться прокладки при перевозке плиты и её складировании.

Нагрузка от собственного веса плиты:

, (1. 14)

где:

– приведенная толщина плиты,

– конструктивная ширина плиты,

– удельный вес железобетона,

– частный коэффициент безопасности для воздействия,

– коэффициент динамичности .

кH/м.

Рисунок 1. 5 - Расчётная схема плиты при монтаже.

Определяем величину опорного расчетного изгибающего момента от веса консольной части плиты:

, (1. 15)

где:

– нагрузка от собственного веса плиты,

– расстояние, на котором располагаются монтажные петли от торцов плиты.

кH×м.

Этот момент воспринимается продольной арматурой верхней сетки и конструктивной продольной арматурой каркасов.

В верхней сетке в продольном направлении расположены стержни Æ4 S500 с шагом 200 мм.

Площадь этих стержней:

мм².

Определяем коэффициент :

, (1. 16)

где:

– опорный расчётный изгибающий момент от веса консольной части плиты,

– коэффициент, учитывающий длительное действие нагрузки =1,

– расчётное сопротивление бетона сжатию,

– ширина полки сечения,

– рабочая высота сечения.

При ; .

Необходимое количество арматуры на восприятие опорного момента:

, (1. 17)

где:

– опорный расчётный изгибающий момент от веса консольной части плиты,

– расчётное сопротивление проволочной арматуры класса S500,

– коэффициент,

– рабочая высота сечения.

мм²,

Площадь требуемой арматуры мм², что значительно меньше имеющейся мм².

Прочность панели на монтажные усилия обеспечена.

Расчёт монтажных петель.

Определяем нагрузку от собственного веса плиты.

Объём плиты перекрытия:

, (1. 18)

где:

– конструктивная ширина плиты,

– конструктивная длина плиты,

– приведенная толщина плиты.

м³.

Определяем нагрузку от собственного веса плиты:

, (1. 19)

где:

– объём плиты перекрытия,

– частный коэффициент безопасности для воздействия,

– удельный вес железобетона,

– коэффициент динамичности .

кН.

При подъеме плиты вес ее может быть передан на 2 петли.

Усилие на одну петлю:

кH.

Определяем площадь поперечного сечения одной петли из арматуры класса S240:

, (1. 20)

где:

– усилие на одну петлю,

– расчётное сопротивление арматуры класса S240.

мм².

Принимаем петлю Æ10 S240 мм².

Расчёт сборной железобетонной колонны.

Исходные данные.

Рассчитать сборную железобетонную колонну 1-го этажа здания. Количество этажей , высота этажа м, сетка колонн 6,1 х 2,9 м. Колонну выполнить из бетона класса , , , ; рабочая арматура класса S500, . Категория использования – А1. Форма покрытия – плоская, район строительства – г. Берёза, отметка поверхности земли – 148 метров.

Определение грузовой площади для колонны.

Рисунок 2. 1 - Грузовая площадь колонны.

Определяем грузовую площадь для колонны:

м².

Расчёт нагрузок на колонну.

Расчёт нагрузок на 1м² плиты перекрытия.

Рисунок 2. 2 - Конструкция перекрытия.

Таблица 2. 1 – Расчёт собственного веса перекрытия на 1м².

Наименование воздействия и подсчёт	Значение воздействия, кН/м²
Постоянная нагрузка
Наименование воздействия и подсчёт	Значение воздействия, кН/м²
Линолеумный пол 0,008 · 16	0,128
Клей 0,003 · 6	0,018
Цементно-песчаная стяжка 0,05 · 18	0,9
Звукоизоляция из пенополистирола 0,1 · 2,5	0,25
Ж/б пустотная плита 0,12 · 25 (t_прив=120мм)
Итого:

Функциональная нагрузка на перекрытие равна (категория использования А1).

Расчёт нагрузок на 1 м² покрытия.

Рисунок 2. 3 - Конструкция покрытия.

Таблица 2. 2 – Расчёт собственного веса покрытия на 1м².

Наименование воздействия и подсчёт	Значение воздействия, кН/м²
Слой гравия на мастике 0,03 · 6	0,18
Гидроизоляционный ковер – 2 слоя гидростеклоизола 0,01 · 6	0,06
Цементно-песчаная стяжка 0,03 · 18	0,54
Утеплитель – минеральная вата 0,15 · 1,25	0,188
Пароизоляция – 1 слой пергамина 0,005 · 6	0,03
Ж/б пустотная плита 0,12 · 25 (t_прив=120мм)	3,0
Итого:

Определяем снеговую нагрузку на покрытие:

, (2. 1)

Город Берёза относится к снеговому району 2в, для которого:

, (2. 2)

Т.к. покрытие плоское, рассмотрим I случай нагружения (коэффициент формы снеговых нагрузок ):

Собственный вес одного ригеля покрытия или перекрытия:

, (2. 3)

где:

– собственный вес 1 м.п. ригеля,

, (2. 4)

где:

– площадь поперечного сечения ригеля:

м²,

– удельный вес железобетона,

– пролет ригеля,

кН.

кН;

Типовые колонны многоэтажных зданий имеют разрезку через 2 этажа. Сечение колонны в первом приближении назначаем 300 мм x 300 мм (4 этажа).

Собственный вес колонны в пределах одного этажа:

, (2. 5)

где:

, – размеры поперечного сечения колонны,

– высота этажа,

– удельный вес железобетона.

кН.

Для дальнейших расчетов принимаем следующие значения:

м², ,

, ,

, .

Расчетное значение воздействия принимается равным наиболее неблагоприятному значению из следующих сочетаний:

– первое основное сочетание:

(2. 6)

– второе основное сочетание:

(2. 7)

– третье основное сочетание:

(2. 8)

Расчетное значение воздействия на сборную железобетонную колонну первого этажа:

Расчетное значение воздействия на сборную железобетонную колонну первого этажа, вызванное действием постоянной расчетной нагрузки:

(2. 9)

Определение размеров сечения колонны.

При продольной сжимающей силе, приложенной со случайным эксцентриситетом () и при гибкости , расчёт сжатых элементов с симметричным армированием разрешается производить из условий:

, (2. 10)

где:

– коэффициент, учитывающий влияние продольного изгиба и случайных эксцентриситетов,

– коэффициент, учитывающий длительное действие нагрузки =1,

– расчётное сопротивление бетона сжатию,

– площадь поперечного сечения колонны,

– расчётное сопротивление арматуры,

– площадь поперечного сечения продольной арматуры.

Заменив величину через условие примет вид:

Необходимая площадь сечения колонны без учёта влияния продольного изгиба и случайных эксцентриситетов, т.е. при и эффективном значении коэффициента продольного армирования для колонны 1-ого этажа из условия будет равна:

, (2. 11)

где:

– расчётная продольная сила,

– коэффициент, учитывающий длительное действие нагрузки =1,

– расчётное сопротивление бетона сжатию,

– коэффициент продольного армирования для колонны 1-го этажа ,

– расчётное сопротивление арматуры.

см².

Принимаем квадратное сечение колонны, размером см. Тогда: см².

Определение расчётной длины колонны.

Для определения расчётной длины колонны первого этажа принимаем расстояние от уровня чистого пола до обреза фундамента:

, (2. 12)

где:

– высота этажа,

– расстояние до обреза фундамента м.

м.

Рисунок 2. 4 - Определение конструктивной длины колонны.

Расчёт продольного армирования колонны первого этажа.

Величина случайного эксцентриситета:

, (2. 13)

где:

– расстояние между точками закрепления колонны,

– расчётная длина колонны 1-го этажа,

– высота ригеля,

– ширина колонны.

Принимаем величину случайного эксцентриситета мм.

Расчётная длина колонны:

, (2. 14)

где:

– коэффициент, учитывающий условия закрепления ,

– высота элемента в свету, при рассмотрении расчётной длины колонны из плоскости принимается равной высоте колонны.

м.

Определяем условную расчётную длину колонны:

, (2. 15)

где:

– расчётная длина колонны,

– коэффициент.

, (2. 16)

где:

– продольная сила, вызванная действием постоянной расчетной нагрузки,

– расчётная продольная сила,

– предельное значение коэффициента ползучести для бетона .

м.

Тогда гибкость колонны:

, (2. 17)

где:

– условная расчётная длина колонны,

– ширина колонны.

Определяем коэффициент, учитывающий влияние продольного изгиба и случайных эксцентриситетов по и относительной величине эксцентриситета :

при , , ,

при , , .

p mksFX9n6/ROED8gajWNScCUP89nryxRT7S68p/MhlCKGsE9RQRVCk0rpi4os+r5riCP361qLIcK2 lLrFSwy3Rn4kyVharDk2VNjQqqLi73CyCjKzoXy3znSz/MHv/22Rm+Noo1TvrVtMQATqwlP8cG91 nD8awv2ZeIGc3QAAAP//AwBQSwECLQAUAAYACAAAACEA2+H2y+4AAACFAQAAEwAAAAAAAAAAAAAA AAAAAAAAW0NvbnRlbnRfVHlwZXNdLnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQBa9CxbvwAAABUBAAALAAAA AAAAAAAAAAAAAB8BAABfcmVscy8ucmVsc1BLAQItABQABgAIAAAAIQAjmiZkwgAAANwAAAAPAAAA AAAAAAAAAAAAAAcCAABkcnMvZG93bnJldi54bWxQSwUGAAAAAAMAAwC3AAAA9gIAAAAA " strokeweight=".7pt"/>

b=1,0

Рисунок 2. 5 - Расчётная схема колонны.

Требуемая площадь продольной рабочей арматуры:

, (2. 18)