Общие данные к вариантам задания курсового проекта №1

Класс напрягаемой продольной рабочей арматуры в нижней полке пустотных панелей и в ребрах ребристых панелей указан в табл.1.

9. Продольная рабочая арматура ригелей и колонн выполняется из стали класса A-III или Aт-IVC.

Арматура фундаментов – из стали классов A-I и A-II; – сетки армирования каменных конструкций из арматуры классов A-I и Bp-I.

10. Стены здания кирпичные, стены подвала – сборные блочные (блочно-монолитные, см. табл. 3).

11. Минимальная толщина кирпичных стен принимается (по теплотехническому расчету) в зависимости от региона, в котором строится объект (здание) δ_ст = 51 см; 64 см; 77 см.

М е т о д и ч е с к и е у к а з а н и я

Расчет железобетонных конструкций производится в строгом соответствии с главами СНиП 2.02.01-83 – «Основания зданий и сооружений» [17]; СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции» [18], [20]; СНиП II-22-81 «Каменные и армокаменные конструкции» [21]; СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия» [16]. Нормы проектирования.

В соответствии с требованиями к расчетно-конструктивной части и поставленной задачей в курсовом проекте производится расчет по двум предельным состояниям:

а) первой группы, когда конструкция должна удовлетворять требованиям – прочности (несущей способности), устойчивости, жесткости; когда конструкция предохраняется от хрупкого, вязкого или иного характера разрушения.

б) второй группы отвечать требованиям деформативности, - когда проверяется пригодность конструкции к нормальной эксплуатации, конструкция предохраняется от образования и расширения трещин и чрезмерных перемещений (изгибов, прогибов, углов поворота).

При расчете и конструировании элементов железобетонных и каменных конструкций следует пользоваться источниками информации (учебниками) [1, 2, 3, 4] и пособиями [5, 8, 9, 10].

Статистический расчет ригеля выполняется по приведенным ниже рекомендациям.

Предварительно необходимо ознакомится основами курса «Железобетонные и каменные конструкции» и методикой расчета сечений железобетонных и каменных конструкций с учетом современных требований экономики, индустриализации и типизации.

Расчет элементов начинают с определения (составления) расчетной схемы, предварительного назначения (подбора самостоятельно) размеров сечения, (см. [16] § III.1, § IV.1) и сбора нагрузок, действующих на элемент (постоянных и временных).

Сбор нагрузок проводится и оформляется в табличной форме. Рекомендуется все расчетные данные максимально оформлять в таблицы, кроме текстовой поясняющей части и расчетных формул с их решениями.

Расчет элементов, входящих в состав перекрытий (плиты и ригеля), должен производится по первому предельному состоянию по прочности.

Расчет по деформациям выполняется только для одного из элементов перекрытия – плиты.

Расчет по прочности следует производить на расчетные нагрузки, равные произведению их нормативных значений по заданию на соответствующие им коэффициенты перегрузки (коэффициенты надежности по нагрузке).

Эти коэффициенты принимаются согласно требований СНиП 2.01.07-85 [16] п.п.2.2; 3.7

При выполнении данного проекта можно принимать следующие значения коэффициентов надежности по нагрузке:

а) для собственной массы элементов, γ_f =1,1;

б) для массы теплоизоляционных плит, засыпок, стяжек и отделочных слоев, выполняемых на строительной площадке, γ_f =1,3;

в) для временных нагрузок:

γ_f =1,4 при нормативной нагрузке менее 2000 Н/м²;

γ_f =1,3 при нормативной нагрузке от 2000 до 5000 Н/м²;

γ_f =1,2 при нормативной нагрузке 5000 Н/м² и более.

Расчет по деформациям (прогибам) производится на действие нормативных нагрузок.

Рекомендации по расчету отдельных элементов железобетонных и каменных конструкций.

1. Плита. По шифру студент рассчитывает ребристые или пустотные плиты.

В обоих случаях плиты рассчитываются как однопролетные свободно опертые балки.

Плиты следует проектировать с предварительно напрягаемой арматурой.

Расчет прочности плит производится по сечениям нормальному и наклонному к продольной оси (первая группа предельных состояний) и по прогибам (вторая группа предельных состояний).

При подсчете нагрузок, действующих на плиту, следует учитывать коэффициенты надежности по нагрузке согласно источника [17] и коэффициента надежности по назначению здания, γ_n = 0,95; – для назначения расчетного сопротивления бетона – величину коэффициента условий работы бетона γ_b2 = 0,9 по [16] (прилож.2). Сечение плиты тавровое с полкой в сжатой зоне.

Примеры расчета плит и их конструкция приведены в [16] (стр. 654) – ребристые плиты; (стр. 665) – пустотные плиты, а также по примеру расчета в данном М.У.

Программа для расчета напрягаемой железобетонной плиты на ЭВМ “Электронная НЦ-80-20/1” на алгоритмическом языке “Бийск” приведена в [10]; блок – схемы – в (7,11).

2. Ригель. Расчет ригеля выполняется как неразрезной четырехпролетной конструкции (независимо от шифра студента) производится по методу предельного равновесия (с учетом пластических деформаций).

Благодаря симметрии конструкции можно рассчитать и сконструировать только два пролета ригеля. Расчет следует производить, пользуясь приложениями 3 и 4 данных в М. У.

Максимальные пролетные Mx^max и минимальные опорные и пролетные Mx^min моменты определяются по формулам:

Mx^max = α(q+v)l_p²; Mx^min = β(q+v)l_p²;

где α и β – коэффициенты, принимаемые по приложению 3 и 4;

l_p – расчетный пролет;

q и v – расчетные распределенные нагрузки, соответственно постоянные и временные.

Найденные значения опорных моментов Mx^min относятся к сечениям ригеля, расположенным у промежуточных опор и служат непосредственно для расчета опорной арматуры.

Неразрезанность ригеля осуществляется путем проектирования жесткого (воспринимающего опорный момент) узла сопряжения с колонной.

Такой стык выполняется на ванной сварке выпусков надопорных стержней ригеля с арматурой, пропускаемой через колонну и сварке закладных деталей в нижней части ригеля и консоли колонны.

Расчет прочности сечения ригеля можно проводить по [16] (стр. 672), а также по примеру в данном М.У.

Конструирование ригеля проводят на основании (графоаналитический метод расчета) эпюры моментов арматуры (эпюра материалов) и [1] (стр. 52).

Принципы построения этой эпюры и методика необходимых для этого расчетов изложены, в [16] (стр. 677…681).

Необходимо учесть, что вычисление моментов следует производить, через определение плеча внутренней пары сил zb, исходя из полной площади всей арматуры, полученной по расчету (а не по фактически устанавливаемой площади), т.е.

Zв= ;

где: М – максимальный по абсолютной величине изгибающий момент, по которому в данном сечении ригеля была рассчитана площадь арматуры As^расч ;

As^расч – площадь арматуры, полученная по расчету.

Величина моментов Мф, воспринимаемых стержнями фактически подобранного диаметра арматуры, определяется по выражению

Мф= As^факт ∙Rs ∙ Zb;

где: As^факт – площадь стержневой арматуры данного диаметра в сечении.

Если в сечении устанавливаются стержни разных диаметров, то Мф определяется для каждого из них соответственно площади их сечения As^факт при неизменной величине Zb, полученной по приведенной выше формуле.

3. Колонны и фундаменты. Колонну подвала приближенно можно рассчитать как внецентренно сжатую со случайным эксцентриситетом, по [4] (стр. 126) или более точно – в составе рамы по [1] (§10); [16] (стр. 681, стр. 687); стык колонны по [9] (стр. 116); по [1] (стр. 58).

Короткие консоли ( l ≤ 0,9h₀ ), поддерживающие ригели, следует рассчитывать на действие поперечной силы.

Q = 1,5 Rbt ∙ b ∙ h_о²/a, - но не более 2,5 Rbt ∙b ∙h_о;

где: Q – поперечная сила, действующая на консоль в пределах ее вылета (l), или опорное давление ригеля;

b, h_о, a – геометрические размеры консоли.

Площадь сечения продольной арматуры консоли подбирается по изгибающему моменту у грани консоли по формуле:

As = ; М = Q ∙ a; η = 0,9.

Пример расчета консоли дан в литературе (см. глава 18 стр. 684….686) [16]; (стр. 105…106) [9]; (стр.57) [1].

Конструирование колонн, плит, ригелей см. [2] и [7].

Фундамент под колонну следует проектировать стаканного типа, производя расчет его на действие центрально приложенной силы (см. глава 18 стр. 687) [16] (см. стр. 175) [9].

Фундамент рекомендуется проектировать с квадратным основанием в плане.

При этом площадь его определяют исходя из полной нормативной силы, включающей соответствующее значение нормальной силы на уровне верхнего обреза фундамента , собственную массу фундамента и грунта на его уступах (выбор типа фундамента и размеры его подошвы) (см. главу 5) [9].

Величину двух последних сил учитывается приближенно уменьшением на величину γср∙Н₁, заданного в таблице №2, значения условного расчетного сопротивления грунта R_о. Таким образом, стороны основания квадратного в плане фундамента определяются по формуле.

b = ;

где: γср – усредненная нагрузка от единицы объема грунта и фундамента, принимаются 20+2 кН/м³;

Н₁ – глубина заложения фундамента, м.

Полученная таким образом величина b округляется до размера, кратного 30 см.

Расчет тела фундамента включает определение полной высоты фундамента исходя из расчета его на продавливание в соответствии (см. п. 3. 42) [21]; проверку нижней ступени на необходимость установки поперечной арматуры; расчет продольной арматуры во всех сечениях фундамента, где изменяется его высота, и по грани колонны.

Все эти расчеты проводятся на расчетные нагрузки без учета веса фундамента и грунта на нем, т.е. по расчетной силе , приложенной к верхнему обрезу фундамента.

Кроме того, при расчете на продавливание из указанной выше силы согласно п. 3.42 [21] вычитается нагрузка от грунта, приложенная снизу к большому основанию пирамиды продавливания.

Эта нагрузка определяется по интенсивному давлению на грунт от расчетной силы , приложенной к верхнему обрезу фундамента.

Расчет и конструирование фундамента осуществляется по источникам [16]; [1]; [10].

Примеры расчета приведены в данных М. У. и в источниках (см. глава 18 стр. 687) [16]; (стр. 60) [1].

4. Каменные конструкции. Опоры проектируемого здания относят к категории жестких, для которых решающими являются действующие вертикальные нагрузки от собственной массы вышележащей части стены, опирающейся на нее балок покрытия (опорная реакция 600 кН), перекрытий и расположения на последних временной нагрузки.

В подобного рода зданиях стены и столбы при расчете на горизонтальные нагрузки (в данном случае – ветровые) рассматриваются как вертикальные, заделанные в фундамент консоли сложного сечения, а на действие вертикальных нагрузок – как вертикальные неразрезные балки, опирающиеся на жесткие опоры в виде междуэтажных перекрытий.

Для упрощения расчета разрешается принимать стену или столб вертикальной балкой, расчлененной по высоте на однопролетные балки с шарнирами, расположенными в плоскостях опирания перекрытий.

В этих же целях вертикальную нагрузку от этажей разрешается считать приложенной в центре тяжести поперечного сечения стены вышележащего этажа, а нагрузку в пределах рассчитываемого этажа (т.е. в данном случае реакцию от последнего ригеля перекрытий) – с фактическим эксцентриситетом.

Величину последнего подсчитывают, принимая расстояние от опорной реакции ригеля до внутренней грани стены, равным 1/3 длины заделки ригеля.

При подобной упрощенной расчетной схеме эпюра моментов имеет по высоте стены треугольную форму с максимальной ординатой на уровне низа ригеля вышележащего перекрытия (см. рис.2); (см.стр.66) [1]; [9].

Рис.1. К расчету простенка наружной стены.

а) Разрез стены

Расчет неармированной кладки следует выполнять по источнику [21], принимая сопротивление кладки по таблице 2 [21].

В необходимых случаях следует переходить к усилению простенков сетчатым армированием согласно требованиям [21].

Стена подвала рассчитывается на совместное действие вертикальных и горизонтальных нагрузок.

Величину последней считают с учетом заданной величины расчетной нагрузки на поверхность земли; соответствующая эпюра давления на стену подвала имеет трапециевидную форму.

При расчете на горизонтальные нагрузки стена подвала рассматривается как вертикальная балка, свободно опертая вверху на перекрытие над подвалом и внизу – на ленточный фундамент.

Изгибающий момент, возникающий в такой балке от воздействия горизонтальных нагрузок, разрешается определять приближенно, заменяя трапециевидную нагрузку равнодействующей сосредоточенной силой, приложенной в центре тяжести трапеции.

Суммарную эпюру моментов получают путем сложения моментов от горизонтальных и вертикальных нагрузок. Эпюра от вертикальных нагрузок строится по принципу, аналогичному для расчета стен, и имеет ту же треугольную форму.

Расчет прочности стен подвала производится по источнику [21], принимая расчетное сопротивление кладки из бетонных камней по таблице 5 [21].