МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

________________________

Федеральное агентство по образованию

________________________

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (МГСУ)

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ №1

По дисциплине Железобетонные и каменные конструкции

.

Выполнил студент . _____________________________

Проект защищен с оценкой .

^{(оценка, дата, роспись)}

МЫТИЩИ 2013 г.

СОДЕРЖАНИЕ

А. Пример расчета сборного балочного перекрытия

1. Основы компоновки сборного балочного перекрытия .......

2. Исходные данные …………………………………………..

3. Проектирование ребристой плиты …..

   1. Расчет плиты по предельным состояниям первой группы……

   2. Расчет монтажной плиты……………………………..

   3. Конструирование плиты……………………………….

4. Проектирование сборного ригеля ………………………….

   1. Определение усилий в ригеле………………………………….

   2. Прочность нормальных сечений ригеля………………………

   3. Расчет прочности ригеля по наклонным сечениям……………..

   4. Конструирование ригеля………………………………..

5. Проектирование сборной колонны ………………………………..

   1. Расчет колонны первого этажа в стадии эксплуатации………..

   2. Расчет прочности колонны в стадии монтажа……….

   3. Конструирование колонны…………………………..

6. Проектирование фундамента …………

   1. Определение размеров фундамента…………………………..

   2. Расчет прочности фундамента…………………………………

Б. Пример расчета монолитного балочного перекрытия

1. Основы компоновки монолитного балочного перекрытия......

2. Исходные данные………………………………….……………

   1. Размеры и расчетные пролеты элементов перекрытия….

   2. Сбор нагрузок и определение усилий в плите……….

   3. Прочность нормальных сечений плиты ……..

   4. Конструирование плиты………………………………..

3. Проектирование кирпичного столба ………………………

   1. Сбор нагрузок и определение усилий в столбах…….

   2. Расчет прочности столба первого этажа……………

4. Расчет отдельного ступенчатого бутобетонного фундамента……

Литература……………………………………………………………

Приложение …………………………………………………………

1. Основы компоновки сборного балочного перекрытия

Сборное перекрытие здания состоит из железобетонных плит и ригелей, опирающихся на колонны поперечной рамы. При выборе сетки колонн рекомендуется использовать унифицированные расстояния между колоннами:

• в жилых здания – кратные 0,6 м и равные 4,2; 4,8;5,6; 6,0; 6,6 м,

• в общественных зданиях – кратные 1,2 м – 4,8; 6; 7,2 м,

• в промышленных зданиях – кратные 3 м – 6; 9; 12 м.

Привязка колонн всех рядов по отношению к разбивочным осям принимается осевая. При компоновке сборного балочного перекрытия выбираются:

• сетка колонн (пролет и шаг колонн),

• направление ригелей (продольное, поперечное),

• форма поперечного сечения ригелей (прямоугольная, тавровая),

• тип плиты перекрытия (пустотная, ребристая),

• определяется номинальная ширина плит,

• выявляется число типоразмеров плит и ригелей.

---

Выбор направления ригелей обуславливается соображениями экономического, архитектурного, конструктивного и технологического характера. Учитывается, что поперечное расположение ригелей повышает жесткость здания в поперечном направлении, а продольное расположение ригелей ведет к уменьшению числа монтажных единиц и благоприятно с точки зрения освещенности при ребристых плитах /1/. Форма поперечного сечения ригеля может быть принята прямоугольной или тавровой. Размеры поперечного сечения прямоугольного ригеля предварительно можно определить из следующих условий: высота ригеля h_p=(1/10÷1\12)l_p, где l_р - расчетный пролет ригеля, ширина b_р=(0,35÷ 0,4)h_р, но не менее 200 мм (из условия двустороннего опирания плит перекрытия). Высота ригеля принимается кратной 50 мм при h_р ≤ 600 мм и кратной 100 мм при h_р > 600 мм, ширина кратной 20 мм. Высота типовых ригелей таврового сечения составляет 450 или 600 мм. Тип поперечного сечения сборных железобетонных плит принимается в зависимости от функционального назначения здания, интенсивности временных нагрузок на перекрытие, величины пролетов. Пустотные плиты (с круглыми или овальными пустотами) применяются, как правило, в гражданском строительстве при временных нагрузках до 500÷600 кг/ м², (5,0÷ 6,0 кН/м²). Ребристые плиты с ребрами вниз применяются преимущественно в перекрытиях производственных зданий при любых значениях нагрузок. Для раскладки плит в перекрытии устанавливается число их типоразмеров, выявляется их номинальная ширина, осуществляется привязка к разбивочным осям. Количество типоразмеров плит должно быть по возможности минимальным. Связевые плиты (распорки) укладываются по осям колонн, причем продольная ось распорок совмещается с разбивочной осью. Доборные (пристенные) элементы укладываются у стен. Рядовые плиты – в промежутках между распорками и доборными элементами. Номинальная ширина плит принимается для рядовых плит пустотного типа от 1,2 до 3,2 м; для ребристых плит от 1,0 до 1,8 м. с градацией через 100 мм. Ширина распорок независимо от типа принимается от 1,0 до 1,6 м с той же градацией. Сумма номинальных ширин плит, уложенных в промежутке между соседними связевыми плитами – распорками, и ширины одной плиты – распорки должна равняться расстоянию между разбивочными осями, перпендикулярными направлениями ригелей.

В курсовом проекте колонны имеют постоянное сечение по высоте здания. При полезных нормативных нагрузках до 8,0 кН/м² и количестве этажей не более 3, рекомендуется сечение колонн принимать 300´300 мм, в других случаях 400´400 мм. Колонны выполняются длиной на один или два этажа. Соединение колонн осуществляется путем сварки выпусков арматуры с последующим замоноличиванием стыка мелкозернистым бетоном. Жесткость здания в поперечном направлении в сборном варианте обеспечивается вертикальными диафрагмами (связевая система), в продольном направлении вертикальными связями, размещающимися между колоннами (связевая система). В зданиях небольшой этажности (до 5 этажей) ветровая нагрузка воспринимается в основном вертикальными диафрагмами. Поэтому основные несущие конструкции рассчитываются только на вертикальную нагрузку. При определении глубины заложения фундамента необходимо принимать во внимание глубину промерзания грунтов района строительства, а при определении снеговой нагрузки на покрытие здания, влияние ветра на величину этой нагрузки.

---

2. Исходные данные

Разработать конструкции четырехэтажного каркасного здания без подвала. Размеры в плане 19,8×30,0 м и сетка колонн 6,6×6,0 м. Высота этажей 4,2 м.

Нормативное значение временной нагрузки на междуэтажное перекрытие v_n = 6,0 кН/м² (600,0 кг/м²), в том числе длительное (пониженное) 4,5 кН/м², кратковременное 1,5 кН/м² . Здание второго уровня ответственности, коэффициент надежности по назначению здания γ_f = 0,95. Место строительства – Москва. Район по снеговой нагрузки –ΙΙΙ, расчетная снеговая нагрузка 1,8 кН/м² (180 кг/м²), в том числе длительная 50% от полной и составляет 0,9 кН/м². Здание расположено в местности типа «В», коэффициент k, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, при максимальной отметке проектируемого здания +17,40 м принят равным 0,8. Скорость ветра 4 м/сек. Температурные условия обычные, влажность воздуха более 40% - 75%, грунты песчаные, средней плотности, маловлажностные, условное расчетное сопротивление R₀ = 0,3 МПа. Глубина промерзания 1,4 м. Снижение расчетных нагрузок на плиты, ригели, колонны и фундаменты за счет неравномерности загрузки перекрытий не учитывается. Компоновочная схема сборного перекрытия представлена на рис. 2.1. Ригели располагаются поперек здания, номинальная длина ригеля 6,6м, номинальная длина плит перекрытия 6,0 м. Номинальная ширина рядовых панелей 1,65 м; связевые плиты располагаются по осям колонн и принимаются такой же ширины; доборные плиты опираются на ригели и стальные опорные столики на

крайних колоннах. Стеновые панели навесные из легкого бетона в торцах здания замоноличиваются с торцовыми рамами, образуя вертикальные связевые диафрагмы. Совместно с лестничными клетками торцовые стены обеспечивают пространственную жесткость здания в поперечном на правлении.

В продольном направлении жесткость здания обеспечивается вертикальными связями, устанавливаемыми в одном среднем пролете по каждому ряду колонн. В поперечном направлении здание работает по связевой системе, где роль вертикальных связевых диафрагм выполняют торцевые стены и лестничные клетки. Разрезные ригели поперечных рам таврового сечения с подрезкой соединяются с колоннами с помощью закладных деталей «рыбок». Колонны на два этажа, сечением 400×400 мм с жесткими прямоугольными консолями. Железобетонные фундаменты под колонны – отдельные, ступенчатого типа.

3. Проектирование ребристой плиты перекрытия

Исходные данные. Плиты перекрытий изготавливаются в заводских условиях из тяжелого бетона В30. Передаточная прочность бетона принимается не менее 50% от класса бетона и не менее 15 МПа. Распалубочная прочность принимается равной передаточной прочности. Арматура продольных ребер - преднапряженная класса А800 (сталь марки 23Х2Г2Т), с электротермическим натяжением на упоры форм. Нормативное сопротивление арматуры А800, R_sn=800 МПа; расчетное сопротивление R_s = 695 МПа (695·10³ кН/м²); модуль упругости Е_s=2,0 ·10⁵ МПа (2,0·10⁸ кН/м²). Арматура каркасов – классов А240 или В500, закладные детали из стали Ст3пс, монтажные петли из стали класса А240, марки Ст3сп или класса А300 марки 10ГТ. Бетон тяжелый класса В30, R_b=17 МПа (17·10³ кН/м²), Е_b = 32,5·10³ МПа (32,5·10⁶ кН/м²); R_bt,n=1,75 МПа (1,75·10³ кН/м²); R_bt = 1,15МПа (1,15·10³ кН/м²).

---

Проектируемая плита должна рассчитываться по предельным состояниям первой и второй групп для работы конструкции в стадиях: изготовления, транспортирования, монтажа, эксплуатации.

При арматуре А800 предельно допустимая ширина раскрытия трещин a_crc,ult не должна превышать 0,2 мм при продолжительном раскрытии и 0,3мм при непродолжительном раскрытии /9/.

При расчете плиты в стадии эксплуатации необходимо выполнить: расчеты прочности продольных ребер по нормальным и наклонным сечениям, расчет прочности полки при местном изгибе, проверку трещиностойкости продольных ребер, расчет прогибов.

• Установление размеров и расчетного пролета плиты

Предварительно задаемся сечением ригеля (рис. 3.1). Высота сечения h=600 мм, ширина сечения понизу b=600 мм, ширина сечения ребра (поверху) b’_f=300мм, вылет полки с=150 мм.

Номинальная длина плиты L_п, конструктивная длина l_п и расчетный пролет l₀ определяются в соответствии с рис. 3.2.

Здесь – ширина ригеля поверху, а-зазор между торцом плиты и ригеля, принимаем, а=1 см, с-вылет полки ригеля, с=150 мм, с₁-длина площадки опирания плиты, принята 14 см.

Конструктивная длина плиты

Высота плиты Принимаем 30 см, ширину продольных ребер понизу 7 см; поверху 9 см; ширину верхней полки b’_f = 161см; толщину сжатой полки = 5 см. Толщина ребра расчетного таврового сечения без учета заделки швов между плитами принята 14 см. Сечение плиты показано на рис. 3.3.

Расчетная ширина свеса полки в каждую сторону от ребра при отсутствии поперечных ребер должна быть:

• не более 1/6 пролета плиты, 554/6 =92,33≈92см,

• не более половины расстояния в свету между продольными ребрами (161 – 14)/2 = 73,5см, при h_f / h = 5/30 = 0,167 > 0,1.

Таким образом, ширина полки, в расчете, равна 73,5·2+7·2 = 161 см.

• Сбор нагрузок и определение усилий в плите

Таблица 1.

Сбор нагрузок на один квадратный метр плиты перекрытия

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, Н/м2	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, Н/м2
Постоянная: бетонное покрытие t = 20 мм, ρ = 22,0 кН/м3 цементная песчаная стяжка t = 40 мм; ρ = 18,0 кН/м3 засыпка (песок) 50мм ρ = 17,0 кН/м3 железобетонная ребристая плита	440 720 850 2500	1,3 1,3 1,3 1,1	572 936 1105 2750
Итого	4510	–	5363
Временная v в том числе: длительная кратковременная	6000 4500 1500	1,2 1,2 1,2	7200 5400 1800
Полная q = g + v в том числе: постоянная и длительная кратковременная	10510 9010 1500	– – –	12563 10763 1800

Расчетная нагрузка вычисляется на 1м длины плиты с учетом коэффициента надежности по ответственности здания γ_n = 0,95 при ширине плиты 1,65 м.

• Постоянная нагрузка g = 5363·0,95·1,65 = 8406,5 Н/м ≈ 8,41 кН/м.

• Временная нагрузка v = 7200·0,95·1,65 = 11286 Н/м = 11,286 кН/м.

• Полная q = 12563·0,95·1,65 = 19692,5 Н/м ≈ 19,7 кН/м.

---

Нормативная нагрузка на 1погонный метр плиты

• постоянная g_n = 4,51·0,95·1,65 ≈ 7,07 кН/м;

• полная q_n = g_n +v_n = 10,51·0,95·1,65 ≈ 16,47 кН/м;

• постоянная и длительная 9,01·0,95·1,65 ≈ 14,12 кН/м.

Моменты и поперечные силы от расчетных и нормативных нагрузок вычисляются в соответствие с расчетной схемой и нагрузками.

Усилия для расчетов по предельным состояниям первой группы.

От расчетных нагрузок

кНм,

кН.

Усилия для расчетов по предельным состояниям второй группы.

От полной нормативной нагрузки

кНм

От постоянной и длительно-действующей части нормативной нагрузки

кНм.

3.1. Расчет плиты по предельным состояниям первой группы

Расчет плиты по предельным состояниям первой группы включает расчеты прочности продольных ребер и полки плиты для различных стадий работы конструкции и, как правило, заключается в определении необходимого количества арматуры и ее расположении в сечениях и по длине элемента.

• Расчет прочности нормальных сечений продольных ребер плиты

Исходные данные. Изгибающий момент от полных нагрузок М = 75,58 кНм, размеры сечения h=30 см, b'_f = 161 см, b =14 см, h'_f = 5 см. Расстояние от центра тяжести арматуры до растянутой грани а=3 см, рабочая высота сечения h₀=27 см.

Продольные ребра рассчитываются для отдельной плиты, без учета замоноличивания межплитных швов. Расчетной схемой продольных ребер в стадии эксплуатации является шарнирно опертая балка. Расчетное сечение таврового профиля с полкой в сжатой зоне. Минимальный защитный слой для конструкций в закрытых помещениях при нормальной влажности принимается не менее 20 мм.

Расчет прочности выполняется в предположении, что расчетной сжатой ненапрягаемой арматуры не требуется (A_sc= 0); уровень преднапряжения σ_sp / R_s ≈ 0,587 с учетом всех потерь и коэффициента точности натяжения γ_sp = 0,9.

Величина напряжений обжатия σ_sp= 0,587R_s = 0,587·695= 408 МПа.

Проверяется положение нейтральной оси

R_b·b^/_f ·h^/_f (h₀–0,5 h^/_f) =17·10³ ·1,61·0,05(0,27-0,5·0,05) =335,28кНм > М=75,58кНм.

Граница сжатой зоны проходит в полке, сечение рассчитывается как прямоугольное с размерами b'_f = 1,61 м, h'_f = 0,05м, h₀ = 0,27 м.

Вычисляется табличный коэффициент α_m

α_m = М / R_bb'_f h_o² =75,58/17·10³ ·1,61·0,27² = 0,038.

Граничная высота сжатой зоны бетона находится при σ_sp/R_s ≈ 0,6 и арматуре А800 по таблице /6/ приложения

ξ_R = 0,41.

Α_R= ξ_R(1 – ξ_R/2) = 0,41(1- 0,41/2) = 0,326.

Проверяется выполнение условия α_m=0,038 ≤ α_R= 0,326, следовательно сжатой арматуры не требуется и сечение рассчитывается с одиночной арматурой.

Вычисляется относительная высота сжатой зоны в сечении

.

ξ/ξ_R = 0,039/0,41= 0,095.

Так как условие ξ ≤ ξ _R соблюдается, расчетное сопротивление напрягаемой арматуры R_s необходимо увеличить путем умножения на коэффициент условий работы γ_s3, учитывающий увеличение сопротивления напрягаемой арматуры выше условного предела текучести и определяемый по формуле

---

Смотрите также файлы

• План-конспект 1 макет.doc

• Дискретная математика- задания.pdf

• Английский язык вопросы с ответами.pdf

• Курсовая Прочность конструкций.docx

• Экономика 11-21 Алиса.doc