Проектирование железобетонных конструкций многоэтажного здания с неполным каркасом

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО  Тихоокеанский государственный  университет 

Кафедра «Строительные конструкции» 
 
 
 
 
 

Курсовой проект

«Проектирование железобетонных конструкций 

многоэтажного здания с неполным каркасом» 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 

Хабаровск

2011

     Введение 

     Железобетон получил широкое распространение  в строительстве благодаря своим  положительным свойствам: долговечности, огнестойкости,  стойкости против атмосферных воздействий, высокой  сопротивляемости и динамических нагрузкам.

     В данной курсовой работе разработан проект железобетонных конструкций многоэтажного  здания с неполным каркасом. Железобетонные перекрытия здания разработаны в  двух вариантах: монолитном и сборном.

     В первом варианте при разработке монолитного  ребристого перекрытия с балочными  плитами выполнены расчеты плиты  и вспомогательных балок.

     Во  втором варианте по проектированию сборного балочного перекрытия выполнены  расчеты предварительно напряженной  плиты перекрытия, и центрально-нагруженных  колонны и фундамента.

     По  результатам расчета выполнены  чертежи всех запроектированных  железобетонных конструкций, а также  узлы сопряжений сборных железобетонных конструкций. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Компоновка  сборного междуэтажного  перекрытия

     Назначение  значений геометрических размеров плиты  перекрытия.

Ширина плиты:

BF^' = l₂/n_пл = (1000…1500) = (l₂-400мм)/ n_пл = (6800-400)/4 = 1600 мм,

Высота плиты:

h = l₁/30 → h≥220 мм; h = 6000/30 = 200 мм, принимаем 220 мм.

Ширина верхней  полки плиты:

b_f^' = BF ^'– 40 мм = 1560 мм

Высота верхней  полки плиты:

h_f^' = 25 мм (т.к. h = 220 мм)

Диаметр отверстий:

d_отв = 335 мм

Количество отверстий:

n_отв ≤ (b_f – b_min)/(d_отв +b_1,min) = (1560 – 35)/(335+35) = 4,12, принимаем 4

Суммарная ширина вертикальных ребер:

b = b_f^'-n_отв· d_отв=1560–4*335 =220 мм

Ширина одного ребра:

b₁ = b/ (n_отв+1) = 220/5 = 44 мм 

2. Расчет плиты перекрытия по 1-й группе предельных состояний

2.1 Определение  нагрузок и усилий

Ширину ригеля задаем b_риг = 250 мм

Расстояние между  ригелями:

l₀ = l₁ - b_риг/2 = 600 – 250/2 = 5875 мм

Максимальный  изгибающий момент:

М_max = q^'∙(l₀₂)²/8 = (16,796·5,876²)/8 = 72,466 кН·м, где

q^' = q*B_q*γ_n = 11,05*1,6*0,95 = 16,796 кН/м ( B_q = BF' = 1600 мм, γ_n=0,95, т.к. класс ответственности II) 

Максимальное  усилие: Q_max = (q^'* l₀)/2 = (16,796*5,875)/2 = 49,466 кН

2.2 Определение  нагрузок на плиту перекрытия

 

2.3 Расчет  плиты по прочности нормальных  сечений. Расчетное поперечное  сечение плиты

h₀ = h-a_s ( a_s=30 мм); h₀ = 220-30 = 190 мм 

b_f^'' = 1560 мм

h = 220 мм

h_f' = 25 мм 

     Определим прочностные и деформативные  характеристики бетона заданного класса с учетом влажности окружающей среды.

Бетон тяжелый, естественного твердения, класса В35 при влажности 70 %: Нормативное сопротивление на сжатие R_sn = 980 МПа

Расчетное сопротивление  на сжатие R_s = 815 МПа

Нормативное сопротивление  при растяжении R_b = 19,5 МПа

Расчетное сопротивление  при растяжении R_bt = 1,30 МПа

R_b = γ_b2* R_b^СНиП = 0,9*19,5 = 17,55 МПа

R_bt = γ_b2* R_bt^СНиП = 0,9*1,3 = 1,17 МПа

Если φ (%)>75 (влажность),то γ_b2 = 1,0, если φ (%)≤75, то γ_b2 = 0,9

2.4 Расчет  продольной рабочей арматуры 

Определим высоту сжатой зоны: 

Проверку  не выполняем в связи с малым значением ξ

().

Определяем необходимую  площадь рабочей арматуры: 

 мм² (класс арматуры А-VI, поэтому =1,1).

Принимаем 5∅12  А-VI с = 565 мм 

2.4 Расчет  полки плиты на местный изгиб

Определим нагрузку на полку плиты: 

 кН/м

  кНм 

h₀ = h'₀ - a_s ( a_s = 12,5 мм); h₀ = 25-12,5 = 12,5 мм 
 

(мм²)

Шаг проволоки в сетке: S=200 мм

Количество проволок:   

Принимаем 5∅3 Вр-I с А_s=35,3 мм² 

2.6 Расчет  плиты по прочности наклонному  сечению

Диаметр поперечной арматуры: d_sw = 4мм

Арматура класса Вр-I, расчетное сопротивление R_sw = 260 МПа

Шаг поперечной арматуры:  

, кратно 50

, принимаем 100.

Назначаем величину предварительного напряжения в рабочей  арматуре:

Механическое  →    

Назначаем величину передаточной прочности бетона для  плиты:

R_вр = (0,6…0,8)*В = (0,6…0,8)*35 = 21 МПа 
 

2.6.1 Расчет наклонных сечений

Для тяжелого бетона φ_в2 = 2,0 ,φ_в3 = 0,6 
 
 

Р = 0,7*G_sp*A_sp =0,7*930*565 = 367815 

(1+)≤1,5 → 1,5

1. Определение погонного усилия в поперечной арматуре

 

А_sw=62,8 мм²

2. Определение  минимальной несущей способности бетона сжатой зоны

Q_b.min = φ_b3* (1+)*R_bt*b*h₀ = 0,6*1,5*1,17*220*190 = 44015,4 кН

3. Определение отношения

 

4. Если 1+)* R_bt*b*h₀², (C₀≤2h₀)

М_b = 2,0(1,5)*1,17*220*190² = 27876420 Н*мм 
 
 
 
 

2.6.2 Определение  длины проекции наклонного сечения

Если q^'≤0,56 ,то                

Если q^'>0,56 ,то

где q^' – погонная нагрузка на плиту 

16,796 ≤ 0,56*163,28

16,796 ≤ 91,4368

С =

С ≤ 2/0,6*190 = 633,3 мм 

2.6.3 Определение  несущей способности сжатой зоны

Q_b = Q_b.min = 44015,2 Н = 44,015 кН 

2.6.4 Определение  несущей способности поперечной  арматуры

Q_sw = *C₀ = 163,28*413,19 = 67465,66 = 67,47 кН 

2.6.5 Определение  поперечной силы, действующей в  наклонном сечении

Q = Q_max - q^'*C₀ = 49,338 – 16,796*0,633 = 38,706 кН 

2.6.6 Проверка  несущей способности наклонного  сечения

Q ≤ Q_b+Q_sw

38,706 ≤ 44,05+67,47

2. Расчет ригеля

2.1 Определение размеров поперечного сечения ригеля 
 
 
 
 

2.1 Определение нагрузки на ригель

Постоянная нагрузка:

g = g[м²]*B_q*γ_n+g_риг = 3,85*6*0,95 +5,094 = 27,039 кН/м²

где g_риг=(1м*b*h*ρ* γ_f* γ_n)/1м = 0,3*0,65*1,1*0,95*25 = 5,094 кН/м²

Временная нагрузка:

р = р*В_q* γ_n = 7,2*6*0,95 = 41,04 кН/м²

Полная нагрузка:

q = g + p = 27,039 + 41,04 = 68,079 кН/м² 

2.2 Расчет рабочей продольной арматуры

Сечение в пролете

α_m =

h₀ = h – a_s (a_s = 60 мм) = 550 – 60 = 490 мм

α_m =

_{(ξ > αm})

Проверку условия  ξ ≤ ξ_R не выполняем, поскольку размеры сечения ригеля уточнены программой с учетом выполнения этого условия.

Определение площади  продольной арматуры: 

где для арматуры класса А-III

Принимаем 4∅ 25 А-III с

Сечение на опоре

α_m =

h₀ = h – a_s (a_s = 45 мм) = 550 – 45 = 505 мм

α_m =

₍ξ > α_m) 

Принимаем 2∅ 28 А-III с