Железобетонные конструкции многоэтажного здания в монолитном исполнении

         Министерство образования Российской Федерации

Новосибирский Государственный Архитектурно - Строительный

Университет.

(СИБСТРИН).

 

Кафедра железобетонных конструкций

 

 

Курсовой проект.

«Железобетонные конструкции многоэтажного здания в монолитном исполнении (с неполным каркасом)»

 

Пояснительная записка.

 

Выполнил:

Студент 424 группы

 Назаров М.Г.

 

Проверил:

Митасов В.М.

 

 

 

Новосибирск 2011 г.

Содержание.

 

    Введение.                                                                                                              3

1. Исходные данные.                                                                                               5                                                                           

2. Компоновка между этажного  монолитного ребристого перекрытия.            6    

3. Расчет плиты.                                                                                                       8        

   3.1. Определение расчетных  усилий, сбор нагрузок на перекрытие.              8            

   3.2. Расчет прочности  нормальных сечений.                                                   10        

   3.3. Конструирование  плиты.                                                                            12          

4. Расчет второстепенной  балки.                                                                          13          

   4.1. Назначение расчетной  схемы.                                                                    13            

   4.2. Расчет прочности  нормальных сечений.                                                   16        

   4.3. Расчет прочности  наклонных сечений.                                                     21          

5. Расчет главной балки.                                                                                       23            

   5.1. Назначение расчетной  схемы.                                                                    23         

   5.2. Расчет прочности  нормальных сечений.                                                   25            

   5.3. Расчет прочности  наклонных сечений.                                                     30           

6. Расчет колонны.                                                                                                 32                                                        

   6.1. Назначение расчетной схемы. Статический расчет.                                32         

   6.2. Расчет прочности.                                                                                        34            

   6.3. Конструирование.                                                                                        35             

7. Расчет фундамента.                                                                                           36           

Приложение 1.                                                                                                        39

Приложение 2.                                                                                                        40

Список литературы.                                                                                               41       

 

Введение.

Многоэтажными бывают не только жилые дома, но также здания производственного, административно-бытового и общественного назначения. Подобные здания чаще всего выполняют каркасными. Каркас – это пространственный остов, несущий вертикальные и горизонтальные нагрузки. Если основные несущие элементы перекрытий по крайним осям опираются на колонны, каркас называется полным, если на несущие стены – неполным.

Ребристое перекрытие с балочными плитами (длинная сторона поля плиты превышает короткую в 2 и более раз) состоит из плиты, работающей по короткому направлению, второстепенных и главных балок. Все элементы перекрытия монолитно связаны между собой и выполняются из бетона классов В15…В20. Сущность конструкции монолитного ребристого перекрытия в том, что бетон в целях экономии удален из растянутой зоны сечений, где сохранены лишь ребра, в которых сконцентрирована растянутая арматура. Полка ребер – плита – с пролетом, равным расстоянию между гранями соседних второстепенных балок, работает на местный изгиб. Толщину плиты по экономическим соображениям принимают возможно меньшей, но не менее 60 мм.

Второстепенные балки опираются на монолитно связанные с ними главные балки, а те, в свою очередь, - на колонны и наружные стены. Колонна каждого этажа воспринимает нагрузку от колонн вышележащих этажей. Следовательно, самые нагруженные – колонны первого этажа, они опираются на фундаменты, через которые и передается на основание нагрузка от здания.

Главные балки располагают обычно поперек здания с пролетами 6…8 м. Второстепенные размещают так, чтобы ось одной из балок совпала с осью колонны. Пролеты второстепенных балок составляют 5…8 м, плиты 1,2…2,5 м. При этом длина стороны каждого поля плиты должна превышать ширину в 2 и более раза.

Кроме вертикальных на здание действуют и горизонтальные нагрузки: ветровое давление, от торможения внутрицехового транспорта, а также случайные воздействия, не всегда поддающиеся учету. Совместное действие вертикальных и горизонтальных нагрузок может привести к потере общей устойчивости здания, если не обеспечить его пространственную жесткость. В зданиях с монолитными перекрытиями ее обеспечивают жесткие узлы каркаса, которые в отличие от шарнирных способны воспринимать не только продольные и поперечные силы, но и изгибающие моменты. В зданиях с неполным каркасом ветровая нагрузка воспринимается в основном продольными и поперечными стенами.

 

1. Исходные данные.

(Задание №17)

Параметры здания в плане:

1. Размеры здания в плане:

     L1 = 20,1 (м) – ширина;

     L2 = 57 (м) – длина;

2. Сетка колонн l1 x l2=6,7х5,7 мхм;
3. Количество этажей n=8;
4. Высота этажа Hэт=3,5 м;
5. Место строительства - г.Тюмень (3 снеговой район по [1]).
6. Временная нормативная нагрузка на междуэтажные перекрытия, V=13кПа, из них кратковременная 40%.

Т.е. длительная составляющая равна 7,8 кПа, кратковременная соответственно 5,2 кПа.

7. Расчетное сопротивление грунта 0,42 МПа.
 

2. Компоновка перекрытия.

Толщина плиты перекрытия производственного здания принимается:

, принимаем hпл=60мм,

где – пролет плиты (расстояние между второстепенными балками) принимается в пределах 1200 – 2200 мм. Принимаем = 1340 м, так чтобы основные оси совпадали с осями второстепенных балок.  Глубину опирания плиты назначаем равной 120 мм.

Подбираем сечение второстепенной балки:

, принимаем hвб=400мм.

, принимаем bвб=200мм.

Размеры кратны 50 мм.

Длина площадки опирания второстепенной балки составляет 250 мм.

Подбираем сечение главной балки:

, принимаем hгб=600мм.

, принимаем bгб=300мм.

Размеры кратны 50 мм. Высота главной балки превышает высоту второстепенной более чем на 50 мм.

Длина площадки опирания главной балки составляет 380 мм.

 

Сечение колонн принимаем 400х400 мм.

 

Тогда, расчетные пролеты плиты:

- средние l02=a-bвб=1340-200=1140 мм

- крайние l01= a-bвб/2-c+dвб/2=1340-200/2-250+120/2=1050 мм

 

Расчетные пролеты второстепенной балки:

- средние l02= l2-bгб=5700-300=5400 мм

- крайние l01= l2-bгб /2-c+dвб/2=5700-300/2-250+250/2=5425 мм.

 

Расчетные пролеты главной балки:

- средние l02= l1=6700 мм

- крайние l01= l1-c+dгб/2=6700-250+380/2=6640 мм.

 

3. Расчет плиты.
1. Определение расчетных усилий, сбор нагрузок на перекрытия.

Для расчета плиты вырезается полоса шириной 1 м поперёк второстепенных балок. Эта полоса рассматривается как многопролётная балка, загруженная равномерно распределенной нагрузкой q, кН/м, численно равной нагрузке на 1 м².  Расчетные усилия приведены в таблице №1.

№ п/п	Наименование	Нормативная, кН/м2	Коэффициент надежности, γf	Расчетная,                     кН/м2
1.	Постоянная - Стальной проф. настил Н60-845-0,8 - керамическая плитка,  t=15 мм, γ=24000 Н/м3 - цементный раствор, t=20 мм, γ=20000 Н/м3 - шлакобетон, t=40 мм, γ=7000 Н/м3 - собственный вес плиты	0,105   0,36   0,4   0,28   1,5	1,05   1,2   1,2   1,3   1,1	0,11   0,432   0,48   0,364   1,65
	итого	2,645		g=3,036
2.	Временная - кратковременная часть - длительная часть	5,2 7,8	1,2 1,2	6,24 9,36
	итого	13		p=15,6
	Полная g+p	15,645		18,636
	пост. и длительн.	10,445		12,396

                                                                                                                     Таблица №1

 

Собственный вес плиты вычисляем:

gп=0,06*1*1*25=1,5кН/м2,

где γ=25кН/м3 – объемная масса железобетона.

Погонная расчетная нагрузка на площадь шириной 1м с учетом коэффициента надежности по назначению γп=0,95 равна:

q=18,636*0,95*1=17,7 кН/м.

Расчетные пролеты из п.2:

l02=1,14 м

l01=1,05 м

Моменты от расчетной нагрузки в средних пролетах и над промежуточными опорами:

 В крайних пролетах  и над первой от края опорой:

   

В плитах, окаймленных по всему контуру монолитно связанными с ними балками, изгибающие моменты под влиянием распоров в предельном равновесии уменьшаются. Поэтому в сечениях средних пролетов и на средних опорах, если hпл/l02>1/30, моменты уменьшаются на 20%.

Т.к. hпл/l02=0,06/1,14=0,053>1/30=0,03, то

 М2=1,438*0,8=1,15 кН*м.

Рис.1. К расчету монолитной плиты.

 

2. Расчет прочности нормальных сечений.

Подбор арматуры в средних пролетах.

Принимаем бетон тяжелый В20, Rb=11,5 МПа. При γb2=0,9 Rb=11,5*0,9=10,35 МПа. Арматура Вр-I, Rs=410 МПа. Защитный слой примем a=10 мм.

Полезная высота сечения (предполагая использование проволоки Ø 5 Вр-I):

                                                                 

При b=1000 мм определяем высоту сжатой зоны:

 

Относительная высота сжатой зоны:

Требуемая площадь сечения растянутой арматуры:

Шаг продольной арматуры в сетке принимаем 200 мм. Сетку С-1принимаем: 5Ø4 Вр-I, As=0,63 см2.

 конструктивные требования  соблюдены.

Проверяем прочность при подобранной арматуре:

Прочность достаточна, арматура подобрана правильно.

Подбор арматуры в крайних пролетах:

Коэффициент:

Определяем высоту сжатой зоны:

 

  Требуемая площадь  сечения растянутой арматуры  в первом пролете:

Требуемая площадь доборной сетки С2 равна:

Принимаем сетку С2 5Ø3 Вр-I, As=0,35 см2.

Суммарная площадь подобранной арматуры:

 конструктивные требования  соблюдены.

Проверяем прочность при подобранной арматуре:

 

Прочность достаточна, арматура подобрана правильно.

 

3. Конструирование плиты

Плита армируется сварными сетками с продольной или поперечной рабочей арматурой. Так как диаметры стержней, из которых будет изготавливаться арматурная сетка не больше 5 мм, то для армирования плиты принимаются рулонные сетки с продольной рабочей арматурой, которые раскатываются вдоль главных балок. В крайних пролетах и над первой от края опоре необходимо установить сетки С1, что обусловлено более большим значением изгибающего момента. Сетки укладываются в первом пролете и заводятся за первую опору на ¼ пролета плиты. На рисунке  приведена схема армирования плиты.