Задание для проектирования

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФГБОУ ВПО

«ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра СК и ГТС

 

Курсовая работа

по дисциплине:

«Железобетонные и каменные

Конструкции»

на тему:

 

«Автоматизированное проектирование железобетонных и каменных конструкций многоэтажных зданий».

 

Выполнил: Ст-та 3 курса, ПГС

гр.С-533

Гаджиев Г. М.

Руководитель: Муселемов Х.М

 

 

Махачкала 2017 г

 

Содержание

Задание для проектирования …….. …………………………… … 4

1. Расчет ребристой плиты ……………………………………… … 5

2. Расчет неразрезного ригеля …………………………………… 17

3. Расчет сборной железобетонной колонны и

центрально-нагруженного фундамента под колонну ……….. 24

4. Расчет монолитного варианта перекрытия …………………… 31

5. Расчет кирпичного столба с сетчатым армированием …… 38

Список использованной литературы ……………………… … … 42

Задание для проектирования

Г К В Ш России

Дагестанский государственный технический университет

K A Ф E Д P A СК и ГТС

ЗAДAHИE N 343 HA KУPCOBOЙ ПPOEKT КП1, ИCПOЛHИTEЛЬ – CTУДEHT ФAKУЛЬTETA АCФ 3 KУPCA С-533 ГPУППЫ

Омаров А.М

I. C O Д E P Ж A H И E P A Б O T Ы

1. Требуется разработать проект железобетонных и каменных конструкций многоэтажного здания с жесткой конструктивной схемой. Железобетонные перекрытия разрабатываются в двух вариантах: (A)-сборном и (Б)-монолитном.

2. Требуется выполнить расчеты: в варианте (A)-предварительно напряженной плиты, многопролетного ригеля со стыком, колонны и фундамента; в варианте (Б)-монолитной плиты и второстепенной балки.

3. Выполнить рабочие чертежи проектируемых железобетонных конструкций и детали узлов сопряжений……… сборных элементов.

II. Д A H H ЫE Д Л Я B ЫП O Л H E H И Я П P O E K T A

1. Шаг колонн в продольном направлении, м……………………… …… … 5.60

2. Шаг колонн в поперечном направлении, м……………………… …… … 8.40

3. Число пролетов в продольном направлении…………………… ……… … 7

4. Число пролетов в поперечном направлении……………………… …… … 3

5. Высота этажа,м …………………………………………………… ……… 4.20

6. Количество этажей…………………………………………… ………… … … 6

7. Временная нормат. нагрузка на перекрытие, кН/м²……………… … … 4.0

8. Постоянная нормат.нагрузка от массы пола,кH/м²………………… …0.9

9. Kласс бетона монол. конструкций и фундамента …………………… B20 10. Kласс бетона для сборных конструкций ………………………………… B30

11. Kласс бетона предв. напряж. плиты……………………………………… B35

12. Kласс арм-ры монол. констр. и фундамента………………………… A400

13. Kласс арм-ры сборных ненапр. конструкций…………………………… A400

14. Kласс предв. напрягаемой арматуры………………………………………ВР

15. Cпособ натяжения арматуры на упоры ……………………………ЭЛ.TEPM.

16. Условия твердения бетона……………………………………………ЕСТЕСТ.

17. Tип плиты перекрытия…………………………………………………..<PEБP.>

18. Глубина заложения фундамента,м………………………………………… 1.70

19. Расчетное сопротивление грунта, MПа…………………………………...0.28

20. Pайон строительства…………………………………………………… Иркутск

21. Bлажность окружающей среды,…………………………………………… 55 %

22. Kласс ответственности здания……………………………………………… I

23. Tип конструкции кровли………………………………………………………… 2

Руководитель проектирования Муселемов Х.М

Дата выдачи задания-

Защита проекта 15.12.17Г.

 

1. Расчет ребристо йплиты.

Исходные данные:

шаг колонн в продольном направлении, м....................... 5,60

врем. нормат. нагр. на перекрытие, кН/м²..................... 4,0

пост. нормат. нагр. от массы пола, кН/м².................... 0,9

класс бетона пред нар. конструкций............................... В35

класс предв. напрягаемой арматуры............................... Вр

способ натяжения арматуры на упоры.......................... Механич.

условия твердения бетона............................................... Естеств.

тип плиты перекрытия................................................... "Ребр."

влажность окружающей среды...................................... 55%

класс ответственности здания........................................ I

Решение. По результатам компоновки конструктивной схемы перекрытия принята номинальная ширина плиты 2000 мм. Расчетный пролет плиты при опирании на ригель поверху l₀=l-b/2 =5600-250/2=5475 мм=5,475 м.

Подсчет нагрузок на 1 м² плиты перекрытия приведен в табл.

Таблица 2. Нагрузки на 1 м² плиты.

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН/м2
Постоянная:
от массы плиты (d=0,105 м, r=25,0 кН/м3)	0,105×25=2,63	1,1	2,89
от массы пола	0,9	1,2	1.08
Итого	3,53	-	3,97
Временная	4,0	1,2	4,8
В том числе:	-	-	-
Длительная	2,5	1,2	3
кратковременная	1,5	1,2	1,8
Полная нагрузка	7.53	-	8,77
В том числе: постоянная, длительная	6,03	-	-

Расчетные нагрузки на 1 м длины при ширине плиты 1,4м с учетом коэффициента надежности по назначению здания g_n=1 (класс ответственности здания — I):

- для расчетов по первой группе предельных состояний

= 8,77×2×1= 17,54 кН/м;

- для расчетов по второй группе предельных состояний

полная = 7,53*2*1=15,06 кН/м;

длит-ая = 6,03*2*1=12,06 кН/м;

Расчетные усилия:

-для расчетов по первой группе предельных состояний

=17,54×5,475²/8=65,72кН^.м,

=17,54×5,475/2=48,015 кН;

-для расчетов по второй группе предельных состояний

=15,06×5,475²/8=40,29 кН^.м,

=12,06×5,475/2=45,188 кН;

Нормативные и расчетные характеристики тяжелого бетона класса В35, тепловой обработки:R_b=19,5МПа; R_bt=1,30 МПа; E_b=34500 МПа; R_bn=25,5МПа;

R_bt,n= R_bt,ser =1,95 МПа;

Нормативные и расчетные характеристики напрягаемой армату­ры класса Вр1200: R_sn=R_s,ser=1200 МПа; R_s=1050 МПа; E_s =200000 МПа.

Назначаем величину предварительного напряжения арматуры s_sp=850 МПа.

s_sp=450МПа<0,8R_s,ser=0,8*1200=960МПа и не менее 0,3R_s,ser=0,3*1200=360 МПа,

следовательно, условие выполняется.

Геометрические размеры сечения плиты.

Рис. 2.3. Поперечные сечения ребристой плиты: а – основные размеры;

б – к расчету по прочности; в – к расчету по образованию трещин

Расчет плиты по предельным состояниям первой группы. Выпол­няем расчет прочности плиты по сечению, нормальному к продольной оси, М=65,72кН^.м, Сечение таврового профиля с полкой в сжатой зоне. Согласно п. 8.1.11 [5] при h_f'/h=50/350=0,142>0,1 расчетная ширина полки b_f'=1960 мм. h₀=h^’-а=350-30=320 мм.

Проверяем условие:

19,5×1960×50×(320-0,5×50)=341×10⁶Н=341кН×м>65,72кН×м

т. е. граница сжатой зоны проходит в полке и расчет производим как для прямоугольного сечения шириной b = b'f = 1960 мм согласно п. 3.14[9].

Определим значение αm по формуле (3.9) [9]:

a_m=М/(R_bbh²)=65,72 ×10⁶/(19/5×1960×320²)=0,01679

По таблице IV.2. приложения IV для класса арматуры Вр1200

s_sp /Rs=0,8 находим x_R=0,42

Вычислим требуемую площадь сечения арматуры, для этого определим

=0,0169;

Вычисляем требуемую площадь сечения растянутой напрягае­мой арматуры

Принимаем 4Ǿ8Вр1200 (Аsр=201 мм²)

Расчет полки плиты на местный изгиб. Расчетный пролет, согласно рис.2.1.а.

=1.78м

Нагрузка на 1 м² полки толщиной 50 мм будет равна:

- толщина полки (м);

- плотность бетона кН/м³ ;

-коэффициент надежности по нагрузке;

-постоянная нормативная нагрузка от массы пола кН/м²;

-временная нормативная нагрузка кН/м²;

-коэффициент надежности по назначению здания;

Изгибающий момент для полосы шириной 1 м определяем с учетом частичной заделки в ребрах по формуле

Рабочая высота расчетного сечения прямоугольного профиля

Арматура Æ4B500 ( мПа, ). При

αm = М/(Rbbh₀)=2.089/(19.5·1000*28²)= 0,136< αR=0,372,

Требуемая площадь продольной рабочей арматуры сетки на ширине 1м будет равна:

Принимаем сетку с поперечной арматурой Æ4B500 с шагом S=200мм

(A_s=201 мм² 4Æ8B500)

Проверка прочности ребристой плиты по сечениям, наклонным к продольной оси. Согласно требованиям п. 5.12 [9] будем армировать каждое ребро плиты плоским каркасом с поперечными стержнями из арматуры класса B500 Æ4мм

(А_sw=2Ч13,7=27,5мм², R_sw=300МПа, E_s=200000МПа) с шагом s_w = 150 мм< < h ₀/2=320/2=160 мм.

Усилие обжатия от растянутой продольной арматуры

Р=s_spA_sp=0,7Ч850Ч201=119595Н. (к-т 0,7 учитывает, что потери предварительного напряжения s_los »0,3s_SP)

Поперечная сила на опоре Q_max=48,015кН, фактическая равномерно распределенная нагрузка q₁=q=17,54кН/м, геометрические размеры расчетного сечения даны на рис.1.11,б.

Прочность бетонной полосы проверям по следующей формуле:

т.е прочность бетонной полосы обеспеченна.

По формуле определим усилие в поперечных стержнях на единицу длины элемента:

Н/мм.

По формуле определяем коэффициент φ_n.

Для этого, принимая мм² вычислим:

,

Тогда,

Проверим условие:

0,25·φ_n·R_bt·b= 0,25·1,218·1,3·140 = 55.419 Н/мм < qsw = 58.15 Н/мм,

т.е. условие выполняется, и M_b будем вычислять по формуле:

Н·мм.

Находим

Определяем длину проекции С невыгоднейшего наклонного сечения и

проекцию наклонной трещины С₀.

Так как

То , но поэтому поинимаем .

Поскольку

принимаем

Тогда кН< кН, поэтому принимаем кН

Проверяем условие(3.50) [9], принимая Q в конце наклонного сечения, т.е.

кН

кН> кН

т.е. прочность наклонного сечения обеспечена.

Определим s_w,max по формуле:

Расчет плиты по предельным состояниям второй группы. Согласно

требования м п. 8.2.6 [5], в ребристой плите, армированной напрягаемой арматурой класса А600 Æ12 мм, допускается предельная ширина продолжительного раскрытия трещин

acrc,ult = 0,2 мм и непродолжительного – acrc,ult = 0,3 мм.

Для расчетного пролета 5,475 м относительное значение предельного прогиба из эстетико-психологических требований равно:

1/150–(1/150–1/200)·(5,4475–3)/(6–3) = 0,00529, и следовательно, величина пре-

дельного прогиба составляет fult = 0,00529·5475 = 28,96мм.

Геометрические характеристики приведенного сечения плиты, рассчитан-

ные ЭВМ, имеют следующие значения:

-площадь бетонного сечения A = 0,1400·10⁶ мм²;

-площадь приведенного сечения A_red= 0,1412·10⁶ мм²;

-статический момент приведенного сечения S_red = 0,3821·10⁸ мм³;

-расстояние от нижней грани до центра тяжести приведенного сечения

у = 270,7 мм;

-момент инерции приведенного сечения I_red = 0,1293 ·10¹⁰ мм⁴;

-момент сопротивления приведенного сечения W_red=0,4777·10⁷ мм³;

-расстояние от центра тяжести приведенного сечения до верхней ядровой

точки r = 33,8 мм;

Назначаем передаточную прочность бетона R_bp = 20 МПа, удовлетво-

ряющую требованиям п. 6.1.6 [5].

Определим потери предварительных напряжений.

Потери от релаксации напряжений в арматуре согласно п.9.1.3 [5] равны:

МПа

Потери от температурного перепада при естественном твердении бетона отсутствуют т.е. Δσ_sp2 = 0.

Потери от деформации стальной формы отсутсвуют,поскаольку усилие передается на упоры стенда т.е Δσ_sp3 = 0

Потери от деформации анкеров, расположенных у натяжных устройств определяем по формуле (9.7)[5]:

где l=2(принято при отсутсвии данных)а l=6600-расстояние между наружными гранями упоровна 1000мм больше ном длины плиты.

Полные значения первых потерь предварительного напряжения арматуры

находим по формуле:

 

МПа

Тогда усилие обжатия с учетом первых потерь будет равно:

Кн

В связи с отсутствием в верхней зоне напрягаемой арматуры эксцентриси-

тет усилия обжатия относительно центра тяжести приведенного сечения будет равен e_0p1 = y – a_p=270,7 – 30 = 240,7 мм.

Проверим максимальное сжимающее напряжение в бетоне σ_bp от действия

усилия P₍₁₎, вычисляя σ_bp по формуле при y_s= y =270,7 мм и принимая изгибающий момент от собственного веса плиты равным нулю:

т.е. требование выполняется.

Определим вторые потери напряжений.Потери от усадки бетона равны Δσ_sp5 =ε_b,sh E_s= 0,0002·200000 = 40МПа, где εb,sh =0,0002 –деформация усадки бетона классов В35 и ниже.

Для нахождения потерь от ползучести бетона вычислим напряжение в бе-

тоне σ_bp в середине пролета балки от действия силы P₍₁₎ и изгибающего момента

M_w от массы плиты.

Нагрузка от собственной массы плиты равна:

кН/м

Тогда:

Напряжение σ_bp на уровне напрягаемой арматуры (т.е. при y_sp=e_0p1=240.7), будет

равно:

Напряжения σ'_bp на уровне крайнего сжатого волокна при эксплуатации со-

ответственно будут равны:

Потери от ползучести бетона определяем по формуле (9.9)[5], принимая

значениия и Eb по классу бетона равному Rbp = 20 МПа, поскольку переда-

точная прочность бетона Rbp меньше 70% класса бетона В30. Для бетона класса

В20 по таблицам I. 3 и I.4 приложения I находим Eb=34500 МПа,

(при влажности 55%).

Тогда потери от ползучести соответственно будут равны:

-на уровне растянутой напрягаемой арматуры:

где =Esp / Eb =200000/34500= 5,797, а =Asp/A=201/140000=0,00143

- на уровне крайнего сжатого волокна составит:

=0.8*2.1*5.797*0.24=2.33

Следовательно, полные значения первых и вторых потерь предваритель-

ного напряжения арматуры составляют:

С учетом всех потерь напряжения в напрягаемой арматуре будут равны:

 

Усилие обжатия с учетом всех потерь определяем по формуле:

Эксцентриситет усилия обжатия P относительно центра тяжести приведенного сечения будет равен e_0p = e_0p1 = 240,7 мм.

Выполним проверку образования трещин в плите для выяснения необхо-

димости расчета по ширине раскрытия трещин и выявления случая расчета по

деформациям.

Определяем момент образования трещин по формуле

Поскольку Mtot =56,43 кН м > Mcrc=45,75кН м, то трещины в нижней зоне образуются, требуется расчет ширины раскрытию трещин. где a_{crc 2} – ширина непродолжительного раскрытия трещин от действия всех нагрузок при  ₁= 1,0 (т.е. при M = M_tot); a_{crc 3} – ширина непродолжительного раскрытия трещин от действия постоянных и длительных нагрузок при  ₁= 1,0 (т.е. при M = M_l);

По формуле (4.12) [9] определим приращение напряжения напрягаемой арматуры от действия всех нагрузок σ_s= σ_stot , т.е. принимаем M = M_tot = 62,73 кНм. Соответственно получим: