Федеральное агентство по образованию РФ

ГОУВПО Кубанский государственный технологический университет

Кафедра «Строительных конструкций и гидротехнических сооружений»

П О Я С Н И Т Е Л Ь Н А Я З А П И С К А

к курсовому проекту № 1

по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции»

Тема проекта: «Проектирование конструкций многоэтажного здания

с неполным каркасом»

Выполнила студентка: 4 курса 06-С-ПГ2 группы

Мишина Маргарита Дмитриевна

Руководитель Д.Ш. Османова

Защита _________________ Оценка _________________

Члены комиссии_______________________________________________

_____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________

Краснодар, 2009 г.

Реферат

Пояснительная записка к курсовой работе.

53 с., 19 рис., 3 табл., 8 источников.

Иллюстрированная часть курсовой работы два листа формата А1.

АРМАТУРА, БЕТОН, ПРОЧНОСТЬ, ДЕФОРМАЦИИ, ПЛИТА, РИГЕЛЬ, КОЛОННА, СТАКАН.

Целями данного курсового проекта является получение знания и опыта конструирования железобетонных каркасов, компоновка различных железобетонных элементов, расчет железобетонных элементов как по первой так и по второй группам предельных состояний. Также курсовое проектирование дает опыт графического представления армирования элементов.

С одержание

1 Компоновка конструктивной схемы сборного перекрытия. 2 Расчет многопустотной преднапряжённой плиты перекрытия по двум группам предельных состояний. 2.1 Расчет плиты по предельным состояниям первой группы. 2.1.1 Расчетный пролет и нагрузки. 2.1.2 Усилия от расчетных и нормативных нагрузок. 2.1.3 Характеристики прочности бетона и арматуры. 2.1.4 Расчёт прочности плиты по сечению, нормальному к продольной оси. 2.1.5 Определение потерь предварительного напряжения арматуры. 2.1.6 Расчет прочности плиты по наклонным сечениям. 2.2 Расчёт многопустотной плиты по предельным состояниям II группы 2.2.1 Геометрические характеристики приведённого сечения. 2.2.2 Расчет по образованию трещин нормальных к продольной оси. 2.2.3 Расчет по раскрытию трещин, нормальных к продольной оси. 2.2.4 Расчет плиты по деформациям, определение прогиба. 3 Расчет четырехпролетного неразрезного ригеля. 3.1 Материалы ригеля и их расчетные характеристики. 3.2 Статический расчет ригеля. 3.3 Подбор арматуры ригеля. 3.4 Расчёт прочности ригеля по сечениям, наклонным к продольной оси. 3.5 Построение эпюры арматуры. 3.6 Расчет стыка элементов ригеля. 4 Расчёт прочности колонны. 4.1 Сбор нагрузок на колонны. 4.2 Определение расчётной продольной нагрузки на колонну 4.3 Расчет прочности колонны. 4.4 Расчёт консоли колонны. 4.5 Расчёт стыка колонн. 4.6 Расчёт сборных элементов многоэтажной колонны на воздействия в период транспортирования и монтажа. 5 Расчет трехступенчатого центрально-нагруженного фундамента. 6 Расчёт и конструирование монолитного перекрытия 6.1 Расчёт многопролётной плиты монолитного перекрытия. 6.1.1 Расчётный пролёт и нагрузки. 6.1.2 Характеристики прочности бетона и арматуры. 6.1.3 Подбор сечений продольной арматуры. 6.2 Расчет многопролетной второстепенной балки. 6.2.1 Расчетный пролет и нагрузки. 6.2.2 Статический расчет балки. 6.2.3 Характеристики прочности бетона и арматуры. 6.2.4 Расчет прочности второстепенной балки по сечениям, нормальным к продольной оси. 6.2.4 Расчет прочности второстепенной балки по сечениям, наклонным к продольной оси. Литература.

5 6 6 6 7 9 9 10 12 14 14 14 15 17 20 20 20 26 28 29 33 35 35 35 37 39 40 41 43 46 46 46 48 48 49 49 49 50 50 51 53

1 Компоновка конструктивной схемы сборного перекрытия

Выбираем поперечное расположение ригелей относительно длины здания, за счет чего достигается повышение жесткости, что необходимо в зданиях с большими проемами. На средних опорах ригели опираются на консоли колонн, а по краям заделываются в несущие стены.

Выбираем продольное расположение плит относительно длины здания.

Поскольку нормативная нагрузка (4,5кПа) меньше 6 кПа, принимаем многопустотные плиты номинальной шириной 1600мм. Связевые плиты шириной 1600мм располагаем по рядам колонн. В крайних пролётах помимо основных плит принято по одному доборному элементу шириной 800 мм.

Принимаем нулевую привязку осей по горизонтали и 120мм по вертикали.

В продольном направлении жесткость здания обеспечивается вертикальными связями, устанавливаемыми в одном среднем пролете по каждому ряду колонн.

В поперечном направлении жесткость здания обеспечивается по рамно-связевой системе: ветровая нагрузка через перекрытия, работающие как горизонтальные жесткие, передается на торцевые стены, выполняющие функции вертикальных связевых диафрагм, и поперечные рамы. Поперечные же рамы работают только на вертикальную нагрузку.

2 Расчет многопустотной преднапряженной плиты по двум группам предельных состояний

2.1 Расчет многопустотной плиты по I группе предельных состояний

2.1.1 Расчетный пролет и нагрузки

Для установления расчетного пролета плиты задаёмся размерами сечения ригеля:

Ширина ригеля:

При опирании на ригель по верху расчётный пролёт равен:

где - расчётный пролёт плиты при опирании по верху ригелей

- расстояние между разбивочными осями

Рисунок 1 – К определению расчетного пролета плиты

Определяем высоту плиты:

Высоты полок: . Тогда размер пуансонов:

Ширина ребер: средних 35мм, крайних 83,5мм. С учетом минимально допустимых размеров ребер плиты определяем количество пустот в сечении:

, принимаем ближайшее наименьшее целое значение-9 пустот. Шаг пустот примем S=16,5см, тогда

см

Приведенная толщина бетона плиты:

›11см

Собственный вес 1м² плиты составит: g=2500·9,86·0,112=2760,8 Н

Расчетная нагрузка на 1м длины плиты при ширине ее 1,6м с учетом коэффициента надежности по назначению здания

Нормативная на 1 м:

полная-

длительно-действующая-

а)

б)

в)

Рисунок 2- Поперечное сечение плиты

а) фактическое;

б) вводимое в расчет по прочности;

в) вводимое в расчет по деформациям.

2.1.2 Усилия от расчетных и нормативных нагрузок.

Рисунок 3 - Расчётная схема плиты

Т аблица 1 - Нагрузка на 1м² междуэтажного перекрытия

№ п/п	Вид нагрузок	Нормативная нагрузка, кПа	Коэф. надёжности по нагрузке γ1	Расчётная нагрузка. кПа
1	Постоянная от веса: 1) плиты с hred=11,2см; γ0=2500кг/м3; 2)цементно-песчаной стяжки δ =15мм; γ0=1800кг/м3; 3) бетонного пола из плиток δ = 25 мм ИТОГО:	2,8 0,27 0,55	1,1 1,3 1,1	3,08 0,351 0,605
		3,62	-	4,036
2	Временная: постоянная (по заданию) в том числе -длительная(30%) -кратковременная	4,5 1,35 3,15	1,2 1,2 1,2	5,4 1,62 3,78
3	Полная нагрузка в том числе: -постоянная и длительная -кратковременная	8,12 4,97 3,15	– – 1,2	9,436 5,656 3,78

От расчетной нагрузки:

От нормативной нагрузки:

От нормативной постоянной и длительной нагрузки:

2.1.3 Характеристики прочности бетона и арматуры

Многопустотную предварительно напряженную плиту армируем высокопрочной проволочной арматурой класса А1000. К трещиностойкости плиты предъявляют требования 3-й категории. Изделие подвергаем тепловой обработке при атмосферном давлении.

Бетон тяжелый класса В 40, соответствующий напрягаемой арматуре.

Призменная прочность нормативная , расчетная ,коэффициент условий работы бетона ; нормативное сопротивление при растяжении расчетное начальный модуль упругости бетона

Арматура продольная – класса А1000 нормативное сопротивление , расчетное сопротивление модуль упругости

2.1.4 Расчёт прочности плиты по сечению, нормальному к продольной оси

Сечение тавровое с полкой в сжатой зоне. Расчет ведем в предположении, что сжатой ненапрягаемой арматуры не требуется.

Условие: :

Ненапрягаемая арматура: в полке панели сварные сетки из проволоки класса А240 R_s = 218 МПа, E_s = 210⁵ МПа; d = 6 мм, R_sw = 170МПа.

т.к. условие выполняется, т.е. нижняя граница сжатой зоны располагается в пределах полки.

Вычисляем:

_{По таблице 3.1[1] находим:}

Значит

_{-сжатой арматуры действительно не требуется по расчету.}

В ычисляем площадь сечения растянутой арматуры:

Принимаем 6 стержней арматуры диаметром 10мм, Аs=471мм2.

2.1.5 Определение потерь предварительного напряжения арматуры

Предварительное напряжение арматуры принимаем не более 0,9R_sn для класса А1000. При расчете предварительно напряженной конструкции следует учитывать снижение предварительных напряжений в следствие потерь этого напряжения:

а) до передачи усилий натяжения на бетон(первые потери);

б) после передачи усилий на бетон ( вторые потери).

_{Первые потери включают потери от релаксации предварительных напряжений в арматуре , потери от температурного перепада при термической обработке конструкции , потери от деформации стальной формы , потери от деформации анкеров .}

_{Вторые потери включают в себя потери от усадки бетона и от ползучести .}

Способ натяжения арматуры электротермический. Технология изготовления плиты- агрегатнопоточная с применением пропаривания.

Площадь приведенного сечения:

_{Статический момент площади приведенного сечения относительно нижней грани:}

_{Расстояние от нижней грани до центра тяжести сечения:}

Момент инерции приведенного сечения:

_{Назначаем}

_{Определим первые потери:}

По агрегатнопоточной технологии изделие при пропаривании нагревается вместе с формой и упорами, поэтому температурный перепад между ними равен нулю

_{Потери от деформации формы при электротермическом натяжении равны нулю}

_{Сумма первых потерь равна:}

Усилие обжатия с учётом первых потерь:

_{В связи с отсутствием в верхней зоне напрягаемой арматуры, эксцентриситет приложения усилия обжатия:}

_{Максимальные сжимающие напряжения в бетоне при условии, что момент от собственного веса равен нулю:}

Вторые потери:

Нагрузка от веса плиты:

Полные потери:

П редварительное напряжение с учетом всех потерь:

Усилие обжатия с учетом всех потерь в данном случае:

2.1.6 Расчёт прочности плиты по сечению, наклонному к продольной оси

При ширине плиты 1,6м нагрузки на 1 погонный метр:

2,5R_btbh_o = 2,5·1,4·320·170 = 190,4·10³ Н = 190,4 кН > Qmax = 42,3 кН, т.е. условие выполняется.

Проверим условие, принимая значение с равным М_b/Q_crc. Для этого определим геометрические характеристики приведенного сечения, принимая α= E_s/E_b = 2·10⁵/36·10³ = 5,56 и A_sp = 471 мм² (6Æ10):

площадь

расстояние от центра тяжести до низа

момент инерции

статический момент части сечения, расположенной выше оси, проходящей через центр тяжести

Поскольку Q_max = 42,3 кН < Q_crc = 88 кН, прочность наклонного сечения с длиной проекции с = М_b / Q_crc заведомо обеспечена.

Проверим условие, принимая значение c равным длине приопорного участка l₁ без нормальных трещин. Значение l₁ определим из решения уравнения

О пределим момент М_сrс принимая и

e₀ = y - a = 129 - 30 = 99 мм;

М_сrс = R_btW_pl + P(e₀ + r) = 1,4·4,303·10⁶ + 228788,25(99 + 31,7) = 35,93·10⁶ Н·мм = 35,93 кН·м.

Из вышеприведенного квадратного уравнения находим с = l₁:

Определяем коэффициент φ_n согласно п.3.32.

Ширину свесов сжатой полки определим как сумму сторон квадратов а_к, эквивалентных по площади сечению пустот, а их толщину h'_f как расстояние между эквивалентным квадратом и верхней гранью, т.е.

Тогда А₁ =320·200 = 64000 мм²;

Поскольку с = l₁ = 1,53 м > 3h_o = 3·0,17 = 0,51 м, принимаем Q_b = Q_b,_min = 0,5φ_nR_btbh_o = 0,5·1,228·1,4·320·170 = 46,76·10³ Н = 46,76 кН.

Поперечная сила в конце наклонного сечения равна

Q = Q_max - q₁c = 42,3 - 7,68·1,53 = 30,55кН < Q_b = 46,76 кН

т.е. условие выполняется для любых наклонных сечений. Следовательно, поперечную арматуру в плите можно не устанавливать.

2 .2 Расчет плиты по второй группе предельных состояний

2.2.1 Определение геометрических характеристик приведенного сечения

Рисунок 4- Приведенное сечение для расчета по 2 ГПС.

Вычисляем геометрические характеристики сечения, пренебрегая А_sp в веду малости значения величины α А_sp :

A_red=

y₀=0,5h=100мм.

Вычисляем статический момент сечения относительно нижней грани сечения:

S_red=

2.2.2 Расчет по образованию трещин нормальных к продольной оси

.

М=53,69 кНм ,момент от нормативной нагрузки.

_где

е_ор - эксцентриситет усилия обжатия Р, т.к. в плите располагается в основном напрягаемая арматура, точка приложения силы Р совпадает с центром тяжести арматуры.

е_ор =у₀-а=100-30=70мм, е_оs=0,тогда

Условие не выполняется - трещины в нижней зоне образуются, значит нужно выполнять расчет на ширину раскрытия трещин.

2.2.3 Расчет по раскрытию трещин нормальных к продольной оси

Ш ирина раскрытия трещин:

где а_crc1-ширина раскрытия трещины при действии постоянных и длительных нагрузок, при

а_crc2-ширина раскрытия трещины при действии всех нагрузок, при

а_crc3-ширина раскрытия трещины, при

Коэффициент учитывающий неравномерность деформаций

l_s-значение базового расстояния между трещинами

_, где А_bt-площадь сечения растянутого бетона. Высота растянутой зоны у_t определяется по формуле у_t=ky₀.

приращение напряжений в растянутой арматуре

Рассчитаем , когда М=М_nl=32,85кНм

_,

_,

_{По та}блице 4.2. находим , тогда

Рассчитаем , когда М=М_tot=53,69кНм=M_s

_{По та}блице 4.2. находим , тогда

Находим продолжительное раскрытие трещин:

Непродолжительное раскрытия трещин:

условие не удовлетворяется. Поэтому уменьшим значение коэффициента _.

Рассчитаем , когда М=М_crc=50,62кНм

_{По та}блице 4.2. находим , тогда

,тогда

Непродолжительное раскрытие трещин: