МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ
по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции» для бакалавров направления 270800 «Строительство»
Благовещенск 2014
Составитель: доцент, канд. техн. наук А.И. Туров
Рецензент
доцент, канд. техн. наук В.Х. Рыженко
ВВЕДЕНИЕ
Методические указания составлены на основании программы дисциплины
«Железобетонные и каменные конструкции» для бакалавров направления 270800 «Строительство» для выполнения всех разделов курсового проекта на тему «Проектирование несущих конструкций многоэтажного гражданского здания», а также для дипломного проектирования и подготовки магистров.
При проектировании необходимо пользоваться действующими сводами пра- вил по расчету и конструированию бетонных и железобетонных конструкций без предварительного напряжения арматуры (СП 52-101-2003) и предварительно напряженных железобетонных конструкций (СП 52-102-2004); свод правил СП 63.13330.2012. Актуализированная редакция СНиП 52.01-03. Бетонные и железо-бетонные конструкции.
При проектировании реального сооружения производят повторные расчеты и конструирование с учетом требований, содержащихся в «Правилах по обеспече-
нию огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций» СТО
36554501-006-2006 и в Пособии к СТО.
Степень огнестойкости здания определяется по:
- СНиП 31-01-2003 для жилых многоквартирных зданий;
- СНиП 2.08.02-89* для общественных зданий и сооружений; предприятий бытового обслуживания; магазинов; зданий и аудиторий, актовых и конференц- залов, залов собраний и зальных помещений, спортивных сооружений; зданий детских дошкольных учреждений общего типа; школ и школ-интернатов; зданий и сооружений зрительных залов культурно-зрелищных учреждений;
- СНиП 2.09.04-87*для административных и бытовых зданий, отдельно стоя- щих зданий пристроек и вставок: залов столовых, собраний и совещаний;
- СНиП 31-03-2001для производственных зданий;
- МГСН 5.01-941.15 для стоянок легковых автомобилей.
Предел огнестойкости строительных конструкций устанавливается по време- ни в минутах наступления одного или последовательно нескольких, нормируе- мых для данной конструкции, признаков предельных состояний (см. таблицу):
- потери несущей способности R;
- потери теплоизолирующей способности I;
- потери целостности Е.
Здания и сооружения с несущими конструкциями из железобетона подразде- ляют по степени огнестойкости:
- особая - многофункциональные, высотные здания и здания-комплексы;
- I степень - ограждающие конструкции выполнены из железобетона и при- меняются листовые и плитные негорючие материалы;
- II степень - покрытия выполнены из стальных конструкций;
- III степень - применены перекрытия деревянные, защищенные штукатуркой или негорючим листовым, плитным материалом, а также для зданий каркасного
типа с элементами каркаса из стальных конструкций и с ограждающими конст- рукциями из профилированных листов или других негорючих материалов со сла- богорючим утеплителем.
| Степень огне- стойко- сти зда- ния | Предел огнестойкости железобетонных строительных конструкций, мин, не менее | ||||||
| Несущие элементы здания | Наружные ненесу- щие стены | Перекрытия ме- ждуэтажные (в том числе чер- дачные и над подвалами) | Элементы бесчердачных покрытий | Лестничные клет- ки | |||
| настилы, пли- ты (в том чис- ле с утеплите- лем) | фермы, балки, прогоны | внут- ренние стены | марши и площад- ки лест- ниц | ||||
| Особая | R180* Е60*** | Е60 | R180* EI120** | REI 120** | R180* | R180* EI180 | R60 |
| I | R120 | Е30 | REI60 | RE30 | R30 | REI120 | R60 |
| II | R90 | Е15 | REI45 | RE15 | R15 | REI90 | R60 |
| III | R45 | Е15 | REI45 | RE15 | R15 | REI60 | R45 |
| * Для зданий высотой более 100 м предел огнестойкости, как правило, устанавливается R240. ** Для зданий высотой менее 100 м предел огнестойкости устанавливается REI180, EI180. *** Предел огнестойкости Е60 устанавливается только для наружных стен. |
Цель указаний – содействие в проектировании несущих элементов здания.
В курсовом проекте требуется запроектировать основные несущие железобе- тонные конструкции 8-16-ти этажного здания каркасной конструктивной схе- мы со связевым каркасом и навесными стеновыми панелями.
Пространственная жесткость (геометрическая неизменяемость) здания в
продольном и поперечном направлениях обеспечивается диафрагмами жест- кости (связевая система).
Методические указания включают рассмотрение следующих вопросов:
− проектирование сборного балочного междуэтажного перекрытия, вклю- чающее компоновку конструктивной схемы перекрытия, расчет многопустотной предварительно-напряженной плиты и ригеля;
− проектирование колонны и отдельно стоящего фундамента.
В приложениях даны справочные материалы и рабочие чертежи проектируе- мых элементов.
КОМПОНОВКА КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫСБОРНОГО БАЛОЧНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ
В состав сборного балочного междуэтажного перекрытия входят плиты и ри- гели, опирающиеся на колонны (рис.1).
При компоновке сборного балочного перекрытия необходимо:
− назначить размеры сетки колонн;
− выбрать направление ригелей, форму и размеры их поперечного сечения;
− выбрать тип и размеры плит.
Сетка колонн назначается в зависимости от размеров плит и ригелей. Рас- стояние между колоннами должно быть кратно 100 мм и принимается в пре- делах (4,8 …7,2) м.
Направление ригелей может быть продольным или поперечным. Это обу- словливается технико-экономическими показателями. Выбор типа поперечного сечения ригелей зависит от способа опирания на них плит. Высота сечения риге-
ля hb = (
...
) l, где l – пролет ригеля, ширина его сечения bb = 20 см или 30 см.
15 10
Тип плит перекрытия выбирается по архитектурно-планировочным требова- ниям и с учётом величины действующей временной (полезной) нагрузки. При временной нагрузке V ≤ 7,0 кН/м2используются многопустотные плиты, высота сечения которых равна (20 …24) см.
Плиты выполняются преимущественно предварительно напряженными, что позволяет получить экономию за счёт сокращения расхода стали.
Количество типоразмеров плит должно быть минимальным: рядовые шири-
ною (1,2 …2,4) м, связевые плиты-распорки – (0,8 …1,8) м, фасадные плиты- распорки – (0,6 …0,95) м.
В качестве примера в методических указаниях принято следующее:
− связевая конструктивная схема здания с поперечным расположением ригелей и сеткой колонн с размерами в плане 6,0х6,3 м (рис.1);
− число этажей – 9, включая подвал;
− высота этажей и подвала 2,8 м;
− ригель таврового сечения шириною bb= 20 см и высотой
hb = (1/14) ∙630 = 45 см (рис.2) без предварительного напряжения арматуры;
(Отметим, что предварительно назначенные размеры могут быть уточнены при последующем расчете и конструировании ригеля).
− плиты многопустотные предварительно напряженные высотой 22 см
(рис.2) (ширина рядовых плит 1,5 м и плит-распорок 1,8 м);
− колонны сечением 40х40 см;
− величина временной нагрузки принимается в двух вариантах: 1 вариант – V = 1,5 кН/м2;
2 вариант – V = 4,5 кН/м2.
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ МНОГОПУСТОТНОЙ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОЙ ПЛИТЫПЕРЕКРЫТИЯ ПРИ ВРЕМЕННОЙ ПОЛЕЗНОЙ
НАГРУЗКЕ V =1,5 кН/м2
Исходные данные
Нагрузки на 1 м2 перекрытия
Таблица 1
| Вид нагрузки | Нормативная нагрузка, кН/м2 | Коэффициент надежности по нагрузке γf | Расчетная нагрузка, кН/м2 |
| Постоянная: | 0,20 | 1,3 | 0,26 |
| Полы – паркет на мастике, | |||
| δ = 20 мм | |||
| Цементно-песчаная стяжка, | 0,54 | 1,3 | 0,70 |
| δ = 30 мм (γ = 18 кН / м 3) | |||
| Многопустотная сборная плита перекрытия с омоноличиванием | 3,4 | 1,1 | 3,74 |
| швов, δ = 220 мм | |||
| Итого постоянная нагрузка g | 4,14 | 4,7 | |
| Временная: | 0,5 | 1,2 | 0,6 |
| Перегородки, δ = 120 мм (приве- | |||
| денная нагрузка, длительная) Vр | |||
| Полезная (из задания) | 1,5 | 1,3 | 1,95 |
| в том числе | |||
| кратковременная V sh | 1,2 | 1,3 | 1,56 |
| длительная V lon | 0,3 | 1,3 | 0,39 |
| Итого временная нагрузка V | 2,0 | 2,55 | |
| Временная нагрузка без учета перегородок V 0 | 1,5 | 1,95 | |
| Полная нагрузка g + V | 6,14 | 7,25 |
Примечание: коэффициент надежности по нагрузке γf для временной (полез-
ной) нагрузки принимается:
1,3 – при полном нормативном значении нагрузки менее 2 кПа (кН/м2);
1,2 – при полном нормативном значении нагрузки 2 кПа (кН/м2) и более [1].
Нагрузка на 1 погонный метр длины плиты при номинальной её ширине 1,5
м с учетом коэффициента надежности по ответственности здания γп = 0,95:
− расчетная постоянная g = 4,7·1,5·0,95 = 6,7 кН/м;
− расчетная полная (g + V) = 7,25·1,5·0,95 = 10,33 кН/м;
− нормативная постоянная gп = 4,14·1,5·0,95 = 5,9 кН/м;
− нормативная полная (gп + V п) = 6,14·1,5·0,95 = 8,75 кН/м;
− нормативная постоянная и длительная (gп + V lon,п) = (4,14 + 0,8) ·1,5·0,95 = 7,04 кН/м.
Материалы для плиты
Бетон тяжелый класса по прочности на сжатие В20:
Rb,n = Rb,ser = 15,0 МПа; Rbt,n = Rbt,ser = 1,35 МПа (табл. 1 [4], Приложение 3),
Rb = 11,5 МПа; Rbt = 0,9 МПа (табл. 2 [4], Приложение 4),
γ b 1 = 0,9 (п. 2.1.2.3 [4]).
Начальный модуль упругости бетона Еb = 27,5·103 МПа (табл. 4 [4], Прило- жение 5).
Технология изготовления плиты – агрегатно-поточная. Плита подвергается тепловой обработке при атмосферном давлении. Натяжение напрягаемой армату- ры осуществляется электротермическим способом.
Арматура:
− продольная напрягаемая класса А600:
Rs,n = Rs,ser = 600 МПа (табл. 7 [4], Приложение 6);
Rs = 520 МПа (табл. 8 [4], Приложение 7);
Еs = 2,0 ·105 МПа (пункт 2.2.2.6 [4]).
− ненапрягаемая класса В500:
Rs = 435 МПа (табл. 5.8 [3], Приложение 7);
Rsw = 300 МПа.
Расчет плиты по предельным состояниям первой группы Определение внутренних усилий
Расчетный пролет плиты в соответствии с рис.2:
| 0. |
Поперечное конструктивное сечение плиты заменяется эквивалентным двутавро-
вым сечением (рис.3). Размеры сечения плиты h = 22 см;
h 0 = h – a = 22 – 3 = 19 см;
h ′ f
= hf = (22 – 15,9) ·0,5 = 3,05 см;
bf = 149 см;
b ′ f
= 149 – 3 = 146 см; b = 149 – 15,9·7 = 37,7 см.
Плита рассчитывается как однопролетная шарнирно-опертая балка, загру- женная равномерно-распределенной нагрузкой (рис.4).
Усилия от расчетной полной нагрузки:
− изгибающий момент в середине пролета:
M =
10,33 ⋅ 5,692
=
= 41,8 кН ⋅ м;
− поперечная сила на опорах:
Q= 
= 
=29,4 кН.
Усилия от нормативной нагрузки (изгибающие моменты)
− полной:
= 
= 
= 
кН 
− постоянной и длительной:
