Расчёт и проектирование Железобетонных элементов жилого здания

Министерство  образования РБ

ГАОУ CПО «»

 

 

 

 

 

 

 

              

                                                             Специальность 270103

                                                             «Строительство и эксплуатация 

                                                             зданий и сооружений»

Дисциплина

«Строительные конструкции»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ  РАБОТА

Тема «Расчёт  и проектирование

Железобетонных  элементов жилого здания»

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

 

 

 

 

 

 

Разработал студент

Группы                                                       

 

Руководитель                                                       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2013г.

 

Содержание

1. Задание на проектирование       стр.3
2. Расчёт плиты перекрытия с круглыми пустотами    стр.3

2.1 Исходные данные         стр.3

2.2 Сбор нагрузок  на плиту        стр.4

2.3 Определение  расчётной схемы плиты      стр.4

2.4 Определение  расчётного сечения плиты     стр.5

2.5 Подбор сечения  продольной рабочей арматуры    стр.6

2.6 Расчёт сечения  на поперечную силу      стр.7

2.7 Армирование  верхней полки плиты      стр.7

2.8 Подбор диаметра  монтажных петель      стр.7

3. Расчёт фундамента  плиты       стр.8

3.1 Расчётные характеристики       стр.8

3.2 Сбор нагрузок  на фундаментную плиту     стр.8

3.3 Определение  ширины подошвы фундаментной  плиты    стр.10

3.4 Расчёт площади  сечения арматуры      стр.10

Перечень графического материала

Лист 1.

Лист 2.

Лист 3.

Лист 4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Задание на  проектирование 

Требуется: рассчитать и  сконструировать сборную железобетонную конструкцию для четырёхэтажного жилого дома: плиту перекрытия с круглыми пустотами марки ПК 60.15 серии 1.141-1 и ленточный фундамент под внутреннюю стену. Стены дома выполнены из кирпича: наружные толщиной 640мм, внутренние 380мм, крыша скатная. Жилой дом запроектирован в г. Тюмень. Нагрузка от снега для IV района принимается по п. 5.1 [4} и составляет: полная расчётная – Sg=2,4кН/м², нормативная Sgⁿ= 0,7*Sg=0.7*2,4 = 1,68кН/м², где 0,7 – переходной коэффициент снеговой нагрузки к нормативной.

  В соответствии с заданием на ККП по таблице принимаем:

Поперечный пролёт здания L₁= 6000мм, высота этажа 2,8м

 

Состав перекрытия в  жилых помещениях:

Дощатый пол  _=29мм; =5кН/м³

Лаги _80*50мм; S=400мм; =5кН/м³

Звукоизоляционные прокладки  ДВП 80*25мм S=400мм =7кН/м³

Железобетонная плита  перекрытия _{=220мм; g=3,2} кН/м²

Условное расчётное  сопротивление грунтов основания  R₀=0,23МПа.

По степени ответственности  – здание II класса , _п=0,95

 

2. Расчёт плиты  перекрытия с круглыми пустотами.

 

Несущим элементом перекрытия является многопустотная железобетонная плита с круглыми пустотами, имеющая номинальную длину 6,0м, ширину 1,5 м (конструктивный размер 5980*1490) и высоту 22см. Плита опирается на кирпичные стены.

 

• 2.1. Исходные данные 

 

1. Нормативная временная полезная нагрузка для жилых зданий 1,5 кН/м²
• Длительная – 0,3 кН/м²
• Кратковременная – 1,5-0,3=1,2 кН/м²
2. Класс бетона для плиты – В25
3. Класс рабочей арматуры – А_Т-IV

 

Расчетные характеристики материалов:

Бетон тяжелый  класса В25

• Расчетное сопротивление сжатию R_b=14,5MПа=1,45кН/см²
• Расчетное сопротивление растяжению R_bt=1.05 МПа = 0,105 кН/см²
• Коэффициент условий работы бетона _b2=0.9

 

Арматура:

• Предварительно напряженная арматура класса А_Т- IV R_S=510 МПа=51кН/см²
• Продольная конструктивная класса Вр-I R_S=410 МПа=41кН/см²
• Поперечная арматура каркасов класса Вр-I R_SW=290МПа=29кН/см²
• Арматура сетки класса Вр-I R_S=410 МПа=41кН/см²
• Монтажных петель класса А-I, R_S=225 МПа=22,5кН/см²

 

• 2.2. Сбор нагрузок на плиту

 

Нагрузка на 1м² плиты вычисляется исходя из принятой схемы пола перекрытия. Зная конструкцию перекрытия и вид помещения, определяется нагрузка на 1м², таблица 1.

Таблица 1 Нагрузка на 1 м²перекрытия

 

Наименование  нагрузки и подсчет	Нормативная кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная кН/м2
Постоянная Дощатый пол  =29мм; =5кН/м3  (0,029*5) Лаги 80*50мм; S=400мм; =5кН/м3 (0,08*0,05*5)/4 Звукоизоляционные прокладки ДВП 80*25мм S=400мм =7кН/м3 (0,08*0,025*7)/0,4 Железобетонная  плита перекрытия =220мм; g=3,2кН/м2 Перегородки g=0.75кН/м2 Временная полезная нагрузка Длительная – 0,3кН/м2 Кратковременная – 1,2кН/м2	0,145     0,05   0,035       3,2 0,75   0,3 1,2	1,1     1,1   1,1   1,3   1,1 1,3   1,3 1,3	0,16     0,055   0,039   0,52   3,52 0,975   0,39 1,56
Всего	gn=5,68		g=6,7

 

Полная расчетная нагрузка на 1 погонный метр плиты с номинальным размером ширины в=1,2 м с учётом коэффициента _{п =0,95 равна:}

q=g_в

^п =6,7*1,2*0,95=7,638кН/м.

 

• 2.3 Определение расчётной схемы плиты.

 

Расчётная схема представляет собой однопролётную балку, загруженную  равномерно распределенной нагрузкой  интенсивностью 7,638 кН/м, рисунок 1.

 

Рисунок 1. К определению  усилий в плите

 

Расчётный пролёт равен расстоянию между центрами площади опирания плиты на стены  плиты на стены:

l₀ = L_н–(a₁+a₂)/2 =6000–(200+190)/2 = 5805мм, рисунок 2.

Рис.2. К определению  расчётного пролёта

 

Максимальный изгибающий момент от полной расчётной нагрузки определяется по формуле:

М=q*l₀²/8,

где q – нагрузка на 1 погонный метр плиты, кН/м

l₀ – расчётный пролёт плиты, м

 

М=q*

/8=7,64*5805²/8=32,18кН*м

Максимальная поперечная сила от полной расчётной нагрузки определяется по формуле:

 

Q=q*l₀/2=7,64*5805/2=22,17кН

2.4. Определение  расчётного сечения плиты 

 

Пустотная плита приводится к расчётному двутавровому сечению. При изгибе работа бетона в растянутой зоне не учитывается и окончательно принимается тавровое сечение. Круглые  пустоты заменяют квадратом со стороной 0,9d, где d – диаметр пустот.

 

Рисунок 3. Поперечное сечение плиты.

Толщина полки приведенного сечения определяется по формуле:

h_f=(h–0,9d)/2,

где h – высота приведенного сечения плиты, мм

h_f=(220–0,9*159)/2=38,5мм

Для определения  расчётной ширины полки приведенного сечения определяется отношение  h_f/h<0,1, то b_f=12h_f+b.Если h_f/h>0,1, то ширина полки равна ширине плиты. Так как h_f/h = 38,5/220=0,175>0,1, тогда b_f=1460 мм, рисунок 4.

Ширина ребра приведенного таврового сечения определяется по формуле:

b=b_f–п0,9d

где п–число пустот в плите

b=b_f–п0,9d=1460–7*0,9*159=458мм

Рисунок 4. Приведенное  расчётное поперечное сечение плиты

 

2.5. Подбор сечения  продольной рабочей арматуры

 

Защитный слой бетона для  напрягаемой арматуры принимается, а=35 мм. Рабочая высота сечения h₀=h-а=220-35=185 мм. Изгибающий момент, соответствующий всей сжатой полки:

 

М_СЕЧ=R_bγ_b2b_fh_f(h₀-h_f/2),

 

где R_b – призменная прочность бетона, кН/см²

- коэффициент условий работы  бетона 

 

М_сеч= 1,45ž0,9ž146ž3,85(18,5-3,85/2)=12158кН*см=121,6кНм

 

Так как М_сеч=121,6 кНм > М=32,18 кНм, то нейтральная ось проходит в полке. Тавровое сечение рассчитывается как прямоугольное шириной =1490 мм.

 

А₀=М/(R_bγ_b2b_fh₀²)=3218/(1,45*0,9*146*18,5²)=0,049

 

По таблице 7,5, исходя из А₀=0,049 пределяется коэффициент =0,974

Требуемая площадь напрягаемой  арматуры определяется по формуле:

 

,

 

где R_S- расчетное сопротивление продольной рабочей арматуры класса А_Т-IV, R_s=510кН/м² =51кН/см².

 

=3218/(51ž18,5ž0,974)=3.5см².

Исходя из требуемой  площади сечения арматуры можно принять 5∅10 А_Т-IV, =3,93>3.5см^2.. Расстояние между арматурой должно быть не более 600 мм, рисунок 5.

 

Рисунок 5. К расчету  поперечного сечения плиты

 

2.6 Расчет сечения  на поперечную силу

 

Проверяем условие постановки поперечных стержней

 

Q≤Q_bϕ_b3R_btγ_b2(1+ϕ_f+ϕ_n)bh₀

 

где =0,6; - расчетное сопротивление бетона осевому растяжению кН/см²; и принимается 0,5,

т.к. Q_b=0,6*0,105*0,9*1,5*45,8*18,5 = 72,1кН > Q=33,12кН

Условие выполняется, следовательно, наклонные трещины не образуются, арматура устанавливается конструктивно. В соответствии п.5.27. Поперечные стержни принимается  ∅3Вр-I с шагом не более h/2=220/2=110мм. Окончательно принимается шаг кратным 50 мм-S= 110мм

 

 

 

2.7 Армирование  верхней полки плиты 

 

Верхняя полка плиты  рассматривается как многопролетная неразрезная балка, загруженная  равномерно распределенной нагрузкой. Для обеспечения прочности полки  плиты на местный изгиб в пределах пустот в верхней зоне сечения  предусмотрена сетка марки 200/300/3/3,

где 200 – шаг продольных стержней; 3–диаметр стержней, мм;

    300 – шаг поперечных стержней; 3 – диаметр стержней, мм.

 

2.8 Подбор диаметра  монтажных петель

 

Нормативное усилие на одну петлю с учетом коэффициента динамичности определяется по формуле:

 

N =q*K_д*b*l/n,

 

где q - нормативный вес одного м²плиты, кН/м

k_d - коэффициент динамичности (1,4 при подъеме и монтаже)

l - длина плиты, м

b - ширина плиты, м

n=3 - считается, что вес плиты передается на три петли

N = 3,2*1,4*1,5*6/3=13,4 кH

 

В зависимости от величины усилия монтажные петли принимаются  ∅12 A-I N =14,1 kH > 13,4 kH

   

3. Расчет фундаментной  плиты 

 

Требуется выполнить расчет и проектирование ленточного фундамента. Железобетонной ленточный фундамент  под кирпичные стены запроектирован в сборном варианте. Внутренние стены  толщиной 380 мм. Количество этажей – 4. Условное расчетное сопротивление грунтов основания R₀ = 0,23 МПа. По степени ответственности - здание II класса, = 0,95.

 

3.1 Расчетные характеристики  материалов

 

Бетон класса В15

Расчетное сопротивление  растяжении =0,75 МПа=0,075 кН/см²

Коэффициент условий работы бетона =0,9

Арматура класса А- III

Расчетное сопротивление  растяжению =365 МПа =36,5 кН/см²

 

3.2 Сбор нагрузки  на фундаментную плиту 

 

За расчетный участок  принимается фундамент длиной 1,0м. Нагрузку на фундамент от перекрытий собирается с грузовой площади = 1,0 (L+L₁ )/2 = 1,0 (6+6)/2 = 6м², где L,L₁ - размеры поперечных пролетов здания.

Рисунок 6. К расчету  фундамента

Таблица 2. Сбор нагрузок на ленточный фундамент.

 

№ п/п	Наименование  нагрузок и подсчет	Нормативная нагрузка, кН	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН
	Постоянная от кровли Металлочерепица δ=0,7мм; g=0,074 (0,074ž6)   Обрешетка 50х50 мм;S=350мм; =5кН/м3 (0,05*0,05*5)*6/0,35   Стропильные конструкции (ориентир. 5%) от веса всего покрытия, включая снег: (0,44+0,21+10,08)*5%/100=0,53кН   Временная от снега Полная расчетная  нагрузка (2,4*6=14,4) Полная нормативная нагрузка (14,4*0,7=10,08)	0,44       0,21     0,58     10,8	1,05       1,1     1,1	0,46       0,23     0,64     14,4
	Всего от кровли	11,31		15,73
	Постоянная от чердачного покрытия: Известняково-песчанная  корка δ=15мм, γ=16кН/м3   Утеплитель керамзит δ=100мм γ=9кН/м3 (0.01*9)*6   Пароизоляция  g=0,1кН/м2 (0.1*0.1*6)   Железобетонная  плита перекрытия δ=220мм g=3,2кН/м (3.2*6)	14,4     5,4   0,06   19,2	1,3     1,3   1,2 1,1	1,87     7,02   0,072 21,12
	Всего от чердачного перекрытия	26,1		30,08
	Нагрузка от перекрытий 4-ёх этажей Нормативная-5,68(5,68*4*6)=136,32 Расчетная-6,7кН/м2(6,7*4*6)=160,8
	Всего от перекрытий	136,32		160,8
	Нагрузка от кирпичной  стены  =380мм; g=18кН/м3; Нст=hžHэт+1,2=4ž2,8+1,2 = 12,4м (0,38ž18ž12,4=84,81)	84,81	1,1	93,29
	Нагрузка от фундаментных блоков с учетом монолитного пояса  =400мм; =24кН/м3; Нфб=1,5м (0,4ž24ž1,5)	14,4	1,4	15,84
	ИТОГО	272,94		315,74