Железобетонные и каменные конструкции

1 2

---

Содержание

Введение 9 1. Расчет сборного балочного перекрытия 10 1.1. Компоновка конструктивной схемы. 10 1.2. Определение расчетного усилия, нормативной и расчетной характеристики бетона и арматуры 10 1.3 Расчет плит по предельным состояниям по первой группе 11 1.3.1 Расчет прочности нормальных сечений 11 1.3.2 Расчет прочности наклонных сечений при действии поперечных сил 13 1.4. Расчет плит перекрытия для второй группе предельных состояний 14 1.4.1. Определении характеристик геометрических в поперечном сечении 14 1.4.2. Определение потерь предварительного напряжения 14 1.4.3. Расчеты образования нормальных трещин 16 2. Расчет неразрезного ригеля 18 2.1. Данные для проектирования 18 2.2 Расчеты прочности ригеля по сечению наклонной и продольной оси. 21 2.3. Расчет плиты по прогибам 23 2.4. Построение эпюры материалов 25 3. Проектирование монолитного перекрытия с балочными плитами 29 3.1. Компоновка конструктивной схемы 29 3.2. Расчет и конструирование монолитной плиты 30 3.3. Армирование рулонными сетками 31 4. Расчет второстепенной балки 34 4.1. Крайний пролет балки. Армирование пролетного сечения 35 4.2. Крайний пролет балки. Армирование опорного сечения балки 37 4.3. Расчет наклонного сечения 38 Заключение 40 Библиографический список 41

Введение

Целью выполнения курсовой работы являются закрепление теоретической базы знаний по курсу «Каменные и железобетонные конструкции», развитие навыков при практическом конструировании. расчет и проектирование железобетонных зданий. Необходимо В соответствии с заданием в курсовой работе выполнить расчет основных несущих конструкций многоэтажного здания с неполным железобетонным каркасом и конструктивной жесткой схемой. При проектировании здания все вопросы конструирования и расчета следует рассматривать при учете эффективной экономии материальных ресурсов, т.к. качество проектных решений определяются также и экономическими показателями. Расчеты конструкций производим В соответствии с положениями СП.

1. Расчет сборного балочного перекрытия

1.1. Компоновка конструктивной схемы.

Рис.1.1 – Компоновка плит перекрытия Исходя из результатов компоновки конструктивной схемы перекрытий принимаются ширина плиты номинальная — 1500 мм. Вычисляем пролет плиты расчетный при опирании поверху на ригель: l_0=l_1-0.5*b_р=6150-0.5*250=6025 мм. Сбор нагрузки на 1 кв.м. перекрытия приведем в таблице 1.1.

1.2. Определение расчетного усилия, нормативной и расчетной характеристики бетона и арматуры

Собираем нагрузки на 1 м2 перекрытия (таб. 1.1) Таблица 1.1 — Нагрузки на 1 кв.м. плиты

Вид нагрузки	Нагрузка нормативная. кН/м2.	По нагрузке коэф-нты надежности γf	Нагрузка расчетная. кН/кв.м.
Нагрузки  постоянные
1. Плита перекрытия	3.0	1.1	3.3
2. Пол наливной δ = 20 мм	0.46	1.3	0.598
3. стяжка армированная цементно-песчаная δ = 40 мм	0.54	1.3	0.7
4. Засыпка песчаная δ=60мм	0.24	1.3	0.31
4.Временная Длительная Кратковременная	10.5 8.0 2.5	1.2 1.2 1.2	12,6 9,6 3,0
Расчетная полная:	17,5

  Рассчитаем нагрузку на плиты для выполнения расчета по первой группе предельных состояний: Прочностные характеристики бетона и применяемой арматуры: Арматура А600 R_s=870 МПа R_sn=565 МПа E_s=2*〖10〗^5МПа Бетон В20 R_b=22.0 МПа γ_b=0.9 R_bt=1.40 МПа E_b=36*〖10〗^(-3) Мпа

1.3 Расчет плит по предельным состояниям по первой группе

1.3.1 Расчет прочности нормальных сечений

Рис. 1.2 – Сечение плиты

Рис.1.3 –Расчетное сечение плиты К геометрическим характеристикам расчетного сечения относят: ширина плиты по верху b_f^’=BF^’-40=1500-40=1460мм; высота плиты h=220 мм; h_f^’=30 мм; M≤M_n=〖γ_b1*R〗_b*b_f^’*h_f^’*(h_0-0.5*h_f^’) 119,11≤0.9*22*〖10〗^3*1.66*0.03*(0.19-0.5*0.031)=172.06 кН*м Условие выполнено, т.е. нейтральная ось проходит в ребре и сечение рассчитываются как тавровое. α_m=M/(γ_b1*R_b*b_f^’*h_0^2 )=119,11/(0.9*22*〖10〗^3*1.66*〖0.19〗^2 )=0.09 h_0=h-a=220-30=190 мм Проверка условияξ<ξ_R: ξ=1-√(〖1-2*α〗_m )=1-√(1-2*0.09)=0.09 ξ_R=0.8/(1+〖400+0.4*R〗_s/700)=0.8/(1+(400+0.4*870)/700)=0.387 ξ=0.09<ξ_R=0.387 Условие выполнено Необходима площадь арматуры: A_sp=(〖〖γ_b1*R〗_b*b〗_f^’*ξ*h_0)/(R_s*γ_S3 )=(0.9*22*〖10〗^3*1.66*0.09*0.19)/(870*〖10〗^3*1.1)=5.8*〖10〗^(-4) м^2=580 〖мм〗^2 В соответствии с перечнем сортамента арматуры принято 5 стержней Ø d = 14 мм. с расчетной площадью в поперечном сечении при всем числе стержней. A_sp=769〖мм〗^2

1.3.2 Расчет прочности наклонных сечений при действии поперечных сил

Q_max≤0.3*γ_b1*R_b*b*h_0; 79,08≤0.3*0.9*22*〖10〗^3*0.07*0.19=133.056 кН Q_b≥0.5*R_bt*b*h_0=0.5*1.4*〖10〗^3*0.388*0.19=51.6 кН Q_b≤2.5*R_bt*b*h_0=2.5*1.4*〖10〗^3*0.388*0.19=258.02 кН s_1≤1/2*h_0=95 мм; 〖 принято s〗_1=90; s_2≤300 мм. В соответствии с перечнем сортамента арматуру принято А600 в четырех каркасах Ø d = 5 мм. шаг〖 s〗_sw1=90 мм и расчетная площадь в поперечном сечении при всех количествах стержней A_sw=100.4 〖мм〗^2. Проверка прочности наклонного сечения: Q≤Q_b+Q_sw Q_b=M_b/c=(1.5*R_bt*b*〖h_0〗^2)/c c=√(M_b/q_1 )=√((1.5*R_bt*b*〖h_0〗^2)/q_1 )=√((1.5*1.4*〖10〗^3*0.388*〖0.19〗^2)/15.92)=1.36 м q_1=q-0.5*V=34.3-0.5*16.32=15.92 кН/м c≥h_0 1.36≥0.19 c≤2h_0 1.36≤0.38 c=0.38 м Q_b=M_b/c=(1.5*R_bt*b*〖h_0〗^2)/c=(1.5*1.4*〖10〗^3*0.388*〖0.19〗^2)/0.38=45.96 кН Q_max= >Q_b=45.96 Условия не выполняются Q_sw=0.75*q_sw*c q_sw=(R_sw*A_sw)/s_1 =(300*〖10〗^3*100.4*〖10〗^(-6))/0.16=188.25 кН q_sw>0.25*R_bt*b=0.25*1.4*〖10〗^3*0.388=135.8 94.125>24.5 Условие выполнено Q_sw=0.75*94.125*0.64=53.65 Q≤Q_b+Q_sw 79,08≤45.96+53.65=99.61 Условие выполнено.

1.4. Расчет плит перекрытия для второй группе предельных состояний

Определении характеристик геометрических в поперечном сечении Площади в поперечном сечении принято Момент статический относительно нижней грани принято Расстояние до центра тяжести сечения от нижней грани принято Момент инерции принято Моментом сопротивления в отношении верхних и нижних волокон Определение потерь предварительного напряжения Напряжения предварительные Принято Потери первоначальные при способе натягивания арматуры электротермическом. Потеря от релаксации напряжения нагрузок в арматуре Принято потерю от температурных перепадов по причине того, что натянутая арматура и устройства, воспринимающие натяжения, расположены в пропарочной потере. Потери, принятые от деформаций стальной формы не учитываются при электротермическом методе. Потерю от деформации принято Принято усилие предварительного обжатия от первых потерь От вторых потерь. Для бетона В15 потеря от усадки бетон Прочность передаточная бетона Напряжения сжатия максимальные для бетонов от усилий предварительных обжатий Потеря от ползучести бетона где (2. табл. 2.6); Напряжения в бетоне на уровне крайне сжатого волокна от усилия предварительных обжатий Полные потери Принято сумму всех потерь 132.8 МПа Расчеты образования нормальных трещин а) в зоне верхней от усилия предварительных обжатий. Трещина не образуется при выполнении требований: Трещина в верхней зоне может образоваться во время изготовления от усилия обжатия бетона P1. . где см. кН. Т.к. . то в верхней зоне трещина не образуется. б) а в нижней зоне от нагрузки при эксплуатации Т.к. . то в нижней зоне трещина не образуется. Расчет неразрезного ригеля Для многопролетного перекрытия неразрезной ригель – это элемент рамной конструкции. При опирании конца ригеля свободно на наружную стену и при равных пролетах ригель можно принимать как балку неразрезную. Так же при этом возможен контроль пластических деформаций, которые приводят к перераспределениям и выравниванию между отдельными сечениями изгибающих моментов. Данные для проектирования Бетон В20 R_b=22.0 МПа γ_b=0.9 R_bt=196МПа E_b=36*〖10〗^(-3) Мпа Арматура А400 R_s=350 МПа R_sn=400 МПа E_s=2*〖10〗^5МПа Высота и ширина сечения ригеля h=(1/10÷1/12)*l_2=1/10*615=615 мм.принято h=600 мм; b=(0.3÷0.5)*h=0.4*600=240 мм.принято b=300 мм. Сбор нагрузок: Постоянные нагрузки: От сборного перекрытия q_расч*l_1*γ_n=4.57*6.15*1.0=28.334 кН/м От веса ригеля b*h*ρ*γ_f*γ_n=0.3*0.7*25*1.1*1.0=5.775 кН/м g=28.334 +5.775=34.11 кН/м Временная нагрузка: V=V_расч*l_1*γ_n=9.6*6.15*1.0=59.52 кН/м; q=g+V=34.11 +59.52=93.629 кН/м. Рис. 3 – Эпюра огибающих моментов Сечение в пролете 1: α_m=M_4/(R_b*b*h_0^2 )=472.1/(22*〖10〗^3*0.3*〖0.64〗^2 )=0.17 h_0=h-a=700-60=640 мм Проверка условияξ<ξ_R: ξ=1-√(〖1-2*α〗_m )=1-√(1-2*0.17)=0.19; ξ_R=0.8/(1+R_s/700)=0.8/(1+350/700)=0.53; ξ=0.19<ξ_R=0.53 Условие выполнено. Необходима площадь арматуры: A_s=b*ξ*h_0*R_b/R_s =300*0.19*640*22/350=2293.03 〖мм〗^2. В соответствии с перечнем сортамента арматура принимается в 4 стержнях Ø d = 28 мм. при расчетной площади в поперечном сечении при общем числе стержней. A_s=2463 〖мм〗^2 Сечение в пролете 2: α_m=M_5/(R_b*b*h_0^2 )=217.4/(22*〖10〗^3*0.3*〖0.64〗^2 )=0.08; h_0=h-a=700-60=640 мм. Проверка условияξ<ξ_R: ξ=1-√(〖1-2*α〗_m )=1-√(1-2*0.08)=0.08; ξ_R=0.8/(1+R_s/700)=0.8/(1+350/700)=0.53; ξ=0.08<ξ_R=0.53 Условие выполнено Площадь арматуры, которая необходима: A_s=b*ξ*h_0*R_b/R_s =300*0.08*640*22/350=965.49 〖мм〗^2. В соответствии с перечнем сортамента арматура принимается в 4 стержнях Ø d = 18 мм. при площади в поперечном сечении расчетной при числе стержней общем A_s=1018 〖мм〗^2 На опоре: α_m=M_2/(R_b*b*h_0^2 )=327.7/(22*〖10〗^3*0.3*〖0.655〗^2 )=0.12; h_0=h-a=600-45=555 мм. Проверка условияξ<ξ_R: ξ=1-√(〖1-2*α〗_m )=1-√(1-2*0.12)=0.13; ξ_R=0.8/(1+R_s/700)=0.8/(1+350/700)=0.53; ξ=0.13<ξ_R=0.53 Условие выполнено Площадь арматуры, которая необходима: A_s=b*ξ*h_0*R_b/R_s =300*0.13*555*22/350=1605.68 〖мм〗^2. В соответствии с перечнем сортамента арматуру принято 2 стержня Ø d = 32 мм. и площадь в поперечном сечении расчетной при всех числах стержней. A_s=1609 〖мм〗^2 α_m=M_1/(R_b*b*h_0^2 )=208.92/(22*〖10〗^3*0.3*〖0.655〗^2 )=0.07; h_0=h-a=500-45=555 мм. Проверка условияξ<ξ_R: ξ=1-√(〖1-2*α〗_m )=1-√(1-2*0.07)=0.07; ξ_R=0.8/(1+R_s/700)=0.8/(1+350/700)=0.53; ξ=0.07<ξ_R=0.53 Условие выполнено Площадь арматуры, которая необходима : A_s=b*ξ*h_0*R_b/R_s =300*0.7*555*22/350=864.6 〖мм〗^2. В соответствии с перечнем сортамента арматура принимается в двух стержнях Ø d = 25 мм. с площадью в поперечном сечении расчетной для всех чисел стержней. A_s=986 〖мм〗^2 Для арматуры монтажной принято А400 в двух стержнях Ø d = 12 мм. и площадь в поперечном сечении расчетная для всех числах стержней A_s=223〖мм〗^2

2.2 Расчеты прочности ригеля по сечению наклонной и продольной оси.

где Rbt – значение расчетное по предельным состояниям первой группы сопротивления бетона. В20. ; Принято нагрузку: ; где q – нагрузка полная на ригель; qv – нагрузка временная на ригель; Выполняем расчеты шаг поперечной арматуры: Принято: S1 = 150 мм; S2 = 250 мм. Проверку шага максимального S1 принято: Подбор Ø поперечной арматуры Для армирования ригеля в поперечном направлении принимаем арматуру А240. с сопротивлением растяжению поперечной арматуры расчетным Rsw = 170 МПа. Принято необходимую площадь сечения арматур: Принято два стержня. Ø 8 мм. и фактическая площадь поперечных стержней 157 мкв.м. При выборе части ригеля длиной L1. на который будут устанавливать поперечную арматуру. необходимо удовлетворить конструктивные и расчетные требования. Требования конструктивные: Длина участка, на котором поперечную арматуру устанавливают с шагом S1. Принята равной 1.75 м. Выполняем расчеты изгибающий момент. Который воспринимается в расчетных сечениях, но фактически принято арматуру.

2.3. Расчет плиты по прогибам

Точный расчет прогиба плиты состоит в определении прогиба от продолжительного и непродолжительного действий нормативной (f = 1,0) нагрузки, и также учетов выгиба плиты при предварительном ее обжатии. Для упрощения связанных с вычислением искривления плиты при различных расчетных загружениях, в проекте предусмотрен расчет только основных компонентов, и именно – прогибе от продолжительных воздействий длительной и постоянной нагрузок. Определение промежуточных параметров, входящих в зависимости, предусмотренные нормами проектирования. M = Ml = 119.11 кН∙м Ntot = P = 255 кН мм < 1, где момент кНм Находим значение коэффициента ls, учитывая его влияние от продолжительности действия. Для бетона класс В30 и арматура А800 класса ls = 0,8. Должно при этом выполняться условие, для относительного эксцентриситета внешнего воздействия ; < При этом принимаем для дальнейших расчетов Коэффициент неравномерности напряжений вычисляем в арматуре в сечении без трещины и в сечении с трещиной < 1 Для определения относительной высоты сжатой зоны и плеча внутренней пары сил в стадии II напряженно-деформированного состояния производим вычисления где f – влияние свеса сечения, определяем по формуле Относительную высоту сжатой зоны рассчитываем где коэффициент  = 1,8 Плечо внутренней пары сил в стадии II НДС равно мм Значение коэффициента упругости принимаем ν = 0,15, и значение в сжатом бетоне коэффициента неравномерности напряжения ψb = 0,9. Вычислим кривизну плит при действии длительных и постоянной нагрузок продолжительно мм-1 Вычислим прогиб от продолжительного действия нагрузок мм < мм, где коэффициент, учитывающий равномерно распределенный характер внешнего воздействия по длине плиты. Построение эпюры материалов Сечения в крайнем пролете. В пролете стержни и продольная арматура четыре стержня Ø 28. Высоту сжатой зоны бетона выполняем расчеты по формуле: Стержни в пролет и продольная арматура — две штуки Ø 28. Сечение в пролет и арматуру в верхнюю зону. две штуки Ø 12. Сечение у опоры с арматурой в верхнюю зону. две штуки Ø 32. Сечения в среднем пролете. Стержней в пролете и продольная арматура — четыре стержня Ø 25. Высоту сжатой зоны бетона выполняем расчеты по формуле:Стержень в пролете и продольная арматура две штуки Ø 25: Сечение в пролете и арматура в верхней зоне. две штуки Ø 28: Анкеровка арматуры:

---

1 2