Реферат: Железобетонные конструкции

Курсовая работа

Выполнил студент: Осокин Евгений Группа4016/1

Санкт-Петербургский Государственный Технический Университет

Санкт-Петербург 1997

СОДЕРЖАНИЕ

Техническоезадание

1.Компоновкабалочногоперекрытияиназначениеосновныхразмеровэлементов

2.Расчетбалочнойплиты

2.1.Статическийрасчетбалочнойплиты

2.2.Определениеплощадисеченияарматурывплите

3.Расчетглавныхбалок

3.2.Статическийрасчетглавныхбалок

3.3.Определениеплощадисеченияпродольнойарматуры

3.4.Подборпоперечнойарматурывглавнойбалке

4.Проектирование колонн и фундаментов ребристого перекрытия

4.1.Основные требования к проектированию колонн

4.2.Расчетколонны

4.3.Проектирование фундамента

4.4.Расчетфундамента

4.5.Армирование фундамента

Литература

Техническое задание

Разработатьпроект плоского железобетонного ребристого перекрытия по заданному плануперекрываемого помещения. Проект перекрытия составить в двух вариантах: вмонолитном и сборном железобетоне.

Состав проекта

По варианту вмонолитном железобетоне:

схемубалочной клетки,

расчет плиты,

арматурныйчертеж плиты.

По варианту всборном железобетоне:

схему разбивкиперекрытия на сборные элементы,

расчетэлементов настила и прогона,

арматурныйчертеж настила и прогона,

деталь узласопряжения прогона с колонной.

Исходные данные

Полезнаянагрузка Р= 17 кН / м2

Схема перекрываемого помещения

L= 54 м

H= 38 м

1. Компоновкабалочного перекрытия и назначение основных размеров элементов

где L=54м, Н=38 м

lгл=6м, lвт=5,4 м

Определение толщины плиты

hпл=>lпл /30, где lпл= 2 м

hпл=>2 /30 = 0,066 = 0,07 м = 7 см

Определениепараметров главных и второстепенных балок

hгл=(от 1/8до 1/12) lгл , hвт=(от 1/10 до 1/15) lвт ,

где lгл=6м где lвт=5,4 м

назначаемhгл=60 см назначаем hвт=50 см

bгл=( от 0,3до 0,5 ) hгл bвт=( от 0,3 до 0,5 ) hвт

назначаемbгл=30 см назначаем bвт=25 см

Сечение балки

2. Расчет балочной плиты

2.1. Статический расчет балочной плиты

При расчетеиз перекрытия мысленно вырезается (перпендикулярно второстепенным балкам )полоса шириной 1м, которая и рассматривается как многопролетная неразрезнаябалка, несущая постоянную и временную нагрузки.

Постояннаянагрузка в большинстве случаев бывает равномерно распределенной, а временная (полезная ) может быть распределенной по любому закону или сосредоточенной. Внашем случае примем ее также равномерно распределенной.

Все нагрузкисведем в таблицу № 1.

Таблица № 1.

Нагрузка

gn кН / м2

g кН / м2

g* кН / м Вес плиты 1,68 1,1 1,85 1,85 Пол 1,62 1,2 1,95 1,95 Сумма 3,8 Полезная 17 1,2 20,4 20,4

где gnпл=hпл* g бетона=0,07*2400=1,68 кН / м2,

тип пола“чистый цементный пол по шлакобетону”

При обычномстатическом расчете неразрезных балок предполагается шарнирное опирание их наопоры, не препятствующее повороту опорных сечений. Плита же ребристого перекрытия,будучи монолитно связанной с балками, не может свободно поворачиваться напромежуточных опорах. Это упругое защемление плиты на промежуточных опорахотражается главным образом на изгибающих моментах средних пролетов. Длякосвенного учета упругого защемления плиты во второстепенных балках в качествеусловной расчетной постоянной и временной нагрузок принимают

q’=g*+p*/2=3,8+20,4/ 2= 14 кН / м

p’=p*/2=20,4/ 2= 10,2 кН / м

Статическинеопределимая многопролетная неразрезная сводится к расчету пяти пролетнойбалки если фактическое число пролетов больше или равно пяти. Таким образом, вплите с пятью и пролетами и более необходимо найти пять значений изгибающихмоментов: М1, М2, М3, МВ, МС.

Изгибающиемоменты в расчетных сечениях определим из формулы:

М=a *q’l2пл + b *p’l2пл,

где a*- коэф. влияния от действия постоянной нагрузки q’

b*- коэф. влияния от действия временной нагрузки p’

Расчетыпредставлены в таблице № 2.

Таблица № 2.

Сечение Схема загружения a*

a*q’l2пл кН / м

b*p’l2пл кН / м

М=Мq’+Mp’ кН / м 1 1 0,0779 4,3624 0,0989 4,03512 8,39752 2 2 0,0329 1,8424 0,0789 3,21912 5,06152 3 1 0,0461 2,5868 0,0855 3,4884 6,0752 В 3 -0,1053 -5,8968 -0,1196 -4,87968 -10,77648 Вгр -7,75148 С 4 -0,0799 -4,4744 -0,1112 -4,53696 -9,01136 Сгр -5,98636

Значениямоментов по граням второстепенных балок Вгр и Сгр рассчитываем по формуле:

Мгр = — Мос+(( q’+ p’ )* lпл* bвт ) / 4

где Мос — значение момента по оси опоры

lпл — пролетплиты

bвт — ширинавторостепенной балки

2.2. Определение площади сечения арматуры в плите

Для элементовмонолитного ребристого перекрытия принимаем бетон марки М 400 и стержневуюарматуру из стали класса А-III. Призменная прочность для бетона марки М 400 Rпр=17.5МПа ( табл.1 (1)). Определим расчетное сопротивление арматуры по табл.2(1). Дляарматуры класса А-III, Rа= 340 МПа.

Расчетарматуры сведен в таблицу №3.

Таблица №3

Сече-ние М кН/м

h0 см

А0

Fа расч

см2

Сортамент

Fа факт

см2

m% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 8,39752 6 0.139 0.925 4.45 7Æ9 4.45 0.747 2 5,06152 6 0.080 0.960 2.58 7Æ7 2.69 0.448 3 6,07520 6 0.096 0.950 3.13 5Æ9 3.18 0.530

Вгр

-7,75148 6 0.123 0.935 4.06 8Æ8 4.02 0.670

Сгр

-5,98636 6 0.095 0.950 3.08 8Æ7 3.08 0.513

Пример расчета первой строки:

Полезнуювысоту плиты уточним по наибольшему пролетному или моменту по грани опоры.Задавшись процентом армирования m%=( от 0.6 до 0.9 )%= 0.8% определим относительную высоту сжатой зоны:

где xR — граничноезначение относительной

высоты сжатойзоны ( табл. 3 прил. III )

/>/>

Затем по тойже таблице найдем соответствующее x значение А0и подсчитаем полезную высоту плиты:

где b = 100см

Полная высотаплиты h = h0+ a ( a = 15-20 мм )

Подобраннуювысоту плиты сохраняем во всех пролетах, предварительно округлив ее до целогосантиметра h0= 6 см. Затем определяем параметр А0:

и соответствующееему значение h ( табл. 3 прил. III )

h=0.925

Площадьарматуры найдем из зависимости:

По сортаментуподбираем количество и диаметр стержней с таким расчетом, чтобы отклонение Faфакт от Fа в большую сторону было не более чем на 10%, а вменьшую не превышало 3%. Стержней должно быть не менее пяти.

Фактическийпроцент армирования определяем по формуле:

/>/>

3.2. Статический расчет главных балок

Статическийрасчет главных балок монолитных ребристых перекрытий следовало бы выполнить сучетом влияния жесткости колонн, т.е. как ригелей рамной конструкции. Однаковследствии того, что погонные жесткости колонн, как правило, значительно меньшепогонных жесткостей главных балок, последние обычно рассчитываются без учетазащемления в колоннах.

Нагрузка наглавную балку передается от второстепенных балок в виде сосредоточенных сил G иP.

G = Gпол+ Gпл + Gвт + Gгл ,

где

Gпол= lпл * gнпол * n * lвт=

= 2м *1.62кН/м2 * 1.3 * 5.4м = 22.75 кН = 2275 кг

где n=1.2 — 1.3

gнпол — нормативная нагрузка от собственного веса

1 м2пола ( см. Табл. №1 )

Gпл= lпл * hпл * g * n * lвт=

= 2м * 0.08м* 2400кг/м3 * 1.1 * 5.4м = 2281 кг

где n = 1.1

g = 2400кг/м3<sub/>, плотность железобетона

Gвт= ( hвт — hпл ) * bвт * g * n * lвт =

= ( 0.5м — 0.08м ) * 0.25м * 2400кг/м3 * 1.1 * 5.4м = 1497 кг

где n = 1.1

g = 2400кг/м3<sub/>, плотность железобетона

Gгл= ( hгл — hпл ) * bгл * g * n * lпл =

= ( 0.6м — 0.08м ) * 0.3м * 2400кг/м3 * 1.1 * 2м = 824 кг

где n = 1.1

g = 2400кг/м3<sub/>, плотность железобетона

G = 2275кг +2281кг + 1497кг + 824кг = 6877 кг

Расчетнуюполезную нагрузку Р определим из зависимости

Р = pн* n * lпл * lвт= 17кН/м2 * 1.2 * 2м * 5.4м =220.32 кН = 22032 кг

где n = 1.2

pн — нормативная полезная нагрузка, действующая на

1м2перекрытия ( см. Табл. №1 )

Дляпостроения огибающих эпюр М и Q достаточно определить их значения в точкахприложения грузов и над опорами. Подсчет значений ординат огибающих эпюр М и Qпроизведем в табличной форме.

Таблица № 4.

Сече

Х l

Влияние q Влияние p Расчетные моменты ни a* Mq

b*max

b*min

Mp max

Mp min

Mmax

Mmin

А 0.00 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.1 0.33 0.240 9903 0.287 -0.047 37940 -6213 47843 3690 1.2 0.66 0.146 6024 0.240 -0.094 31726 -12426 37750 -6402 В 1.00 -0.281 -11594 0.038 -0.319 5023 -42169 -6571 -53763 2.1 1.33 0.076 3136 0.205 -0.129 27100 -17052 30236 -13916 2.2 1.66 0.099 4085 0.216 -0.117 28554 -15466 32639 -11381 С 2.00 -0.211 -8706 0.086 -0.297 11389 -39261 2683 -47967 3.1 2.33 0.123 5075 0.228 -0.105 30140 -13880 35215 -8805 3.2 2.66 0.123 5075 0.228 -0.105 30140 -13880 35215 -8805

Таблица № 5.

Сече

Х l

Влияние q Влияние p Расчетные поперечн. силы ни g* Qq

d*max

d*min

Qp max

Qp min

Qmax

Qmin

А 0.719 4945 0.860 -0.140 18948 -3084 23893 1861 B 1 -1.281 -8810 0.038 -1.319 837 -29060 -7973 -37870 B 1 1.070 7358 1.262 -0.191 27805 -4208 35163 3150 C 2 -0.930 -6396 0.274 -1.204 6037 -26527 -359 -32923 C 2 1.000 6877 1.242 -0.242 27364 -5332 34241 1545

Расчетнымимоментами в пролетах считаются максимальные положительные моменты, а на опорах- моменты у граней колонн, определяемые по формуле :

Мгр= -Мос + !Q! * bк /2 ,

где bк — ширина колонны,

/>!Q! — наименьшая по модулю поперечная

сила справаили слева от опоры

3.3. Определение площади сечения продольной арматуры

Полезнуювысоту балки определяем по формуле :

где М — наибольший расчетный пролетный или изгибающий

момент пограни опоры,

b — ширинаребра балки,

где m — процент армирования ( 1,5% — 2%)

Пополученному значению x определим А0( табл. 3 прилIII ). А0= 0.314

/>см

Полученнуювысоту округляем до 5 см в большую сторону.

Принимаювысоту h = 60 см, h0= 57 см.

Уточнивгеометрические размеры сечения балки, приступим к определению площади сеченияпродольной арматуры. На участках отрицательных изгибающих моментов ( у опор ),где плита попадает в растянутую зону, площадь арматуры определяют как впрямоугольном сечении ( см. п. 2.2. )

На участкахже положительных моментов ( в пролетах ), где плита попадает в сжатую зону,площадь арматуры определяется так же, как в балках таврового сечения. Преждевсего выбирается расчетная ширина полки ( если hпл/hгл=>0.1 то b’<=lпл ).

hпл/hгл= 8 / 57 = 0.133 > 0.1

Следовательнопринимаю b’= 200 см. Теперь установим положение нейтралиной оси. Если Мполки=> М то нейтральная ось проходит в полке и, следовательно, сечениерасчитывается как прямоугольное с шириной равной bп’ ( см. п. 2.2. )

Мполки=b’*h’*Rb*(h0-hпл/2 ) = 200*8*1750*( 57 — 4 ) = 1.456*108Н/см

145600 кг / м> 52567 кг / м

Мполки> М

Расчетпродольной арматуры выполняю в табличной форме.

Таблица № 6.

Сече-ние М кН/м

h0 см

А0

Fа расч см2

Сортамент

Fа факт

см2

m% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 ÿ 57 2 Т 478.43 57 0.051 0.973 25.73

3Æ20

3Æ28

9.42

+18.47

27.89

1.63

3 ÿ

4 ÿ

525.67 57 0.308 0.810 33.49

3Æ20

6Æ22

9.42

+22.81

32.23

1.88 5 Т 326.39 57 0.029 0.985 17.07 6Æ20 18.85 1.10

6 ÿ

7 ÿ

479.13 57 0.280 0.830 29.78

3Æ20

+6Æ22

9.42

+22.81

32.23

1.88 8 Т 352.15 57 0.031 0.987 18.41

3Æ20

3Æ22

9.42

+11.4

20.82

1.21 9 ÿ 479.13 57 0.280 0.830 29.78

3Æ20

+6Æ22

9.42

+22.81

32.23

1.88

Расчетвыполняется аналогично расчёту площади сечения арматуры в плите ( см. п. 2.2.).

3.4. Подбор поперечной арматуры в главной балке.

Главная балкаармируется пространственными сварными каркасами выполненными из плоскихкаркасов. Для удобства армирования число плоских каркасов во всех пролетахглавной балки должно быть одинаковым. Диаметр поперечной арматуры равен:

dsw= ( 1/3 — 1/4 ).ds= 8 мм

Максимальныйшаг хомутов расчитывается по формуле:

затем всоответствии с нормами назначается действительный шаг хомутов. Так для первогопролета Qmax=379 кН; Umax=74 см , но в соответствии снормами на опорном участке шаг хомутов 0.5>U<h/3

при h>450,поэтому принимаю (Lоп=2м) U1 = 200 мм ;

в серединепролета 0.5>U<3h/4, принимаю U2 = 450 мм.

Дляостальных пролетов принимаем такие же значения для шагов хомутов U1= 200 мм для Lоп=2м и U2=500 мм

Выполнимпроверку

Где n — числосрезов хомута

b — ширинаребра балки

fx — площадьодной ветви хомута

Rax — расчетное сопротивление хомута

Rвт — расчетное сопротивление бетона на разрыв

/>/>

6115 >1800

условиевыполнено!!!

4. Проектирование колонн и фундаментов ребристигоперекрытия.

4.1. Основные конструктивные требования кпроектированию колонн.

Колонныпредназначены для поддержания железобетонного перекрытия. Будучи жесткосвязанными с главными балками, они фактически представляют собой стойки рамнойконструкции. Поэтому в них в общем случае возникают сжимающие усилия,изгибающие моменты и поперечные силы. Однако при пролетах, незначительноотличающихся друг от друга, средние колонны ребристого перекрытия, как правило,испытывают незначительный изгиб и их практически можно считать центральносжатыми.

Армированиежелезобетонной колонны осуществляется стержневой продольной арматурой ихомутами.

Поперечноесечение центрально сжатых колонн обычно имеет форму квадрата. Размеры сеченийколонн следует принимать кратными 5 см. Минимальные размеры поперечного сеченияколонн из монолитного железобетона 300 X 300 мм.

4.2. Расчет колонны.

Грузоваяплощадь для одной колонны равна

Fгр пл= lгл + lвт = 6 * 5.4 = 32.4 м

Усилиедействующее на колонну от собственного веса перекрытия:

G = gсв* Fгр пл = 3.8 кН/м2 * 32.4 м2 = 123.12 кН

Нагрузка отсобственного веса колонны:

Gсвк= bк2 * hк * 3Hк * gб * n =0.352 * 3 * 4 * 24 = 35.28 кН

Нагрузка отвеса главной балки:

Gгл= ( 0.6 — 0.08 ) * 0.3 * 24 * 6 * 1.1 = 24.7 кН

Нагрузка отвеса второстепенных балок:

3Gвт= (( 0.5 — 0.08 ) * 0.25 * 24 * 5.4 * 1.1) * 3 = 45 кН

Суммарнаянагрузка:

Gкол = Gпол +Gгл + 3Gвт = 123.12 + 24.7 + 45 = 193 кН

Сжимающаясила N действующая на колонну в сечении 1-1:

N1-1= 3Gкол + Gсв к + 2P = 3*193+ 35.28 + 2*661 = 1936.3 кН

где Р = р * Fгрпл = 20.4 * 32.4 = 660.96 кН

При заданномсечении колонны площадь арматуры определяется по формуле :

здесь m=1 (т.к. bк > 20 см )

j — коэф.продольного изгиба,определяется из формулы

j = jб + 2(jж — jб)RsAs/RбAб=

= 0.91 + 2(0.92 — 0.91 ) * 34000 * 15.2/1350*1225 = 0.91625

jж = 0.92 jб = 0.91 (табл. 6 [1] )

зададимсядиаметром и числом старжней арматуры 4Æ 22, тогда Аs= 15.2 см2.

Принимаем дляколонны 4Æ 22 с сечением 15.2 см2.

Дляобъединения продольной арматуры в общий каркас и придания ему жесткости, атак-же для предотвращения выпучивания стержней арматуры вследствии ихпродольного изгиба, колонна армируется сварными каркасами. Расстояние междухомутами принимаю L=0.4 м, диаметр арматуры для хомутов dсв = 8 мм.

Приизготовлении колонн, продольные стержни у основания колонн стыкуются свыпусками из фундамента, а вверху — со стержнями колонн вышележащего этажа.

4.3. Проектирование фундамента.

Фундаментздания состоит из отдельных монолитных железобетонных фундаментов ступенчатойформы ( рис. 19 [1] ).

Высота каждойступени и общая высота фундамента принимаются кратными 150 мм. Размеры ступеней( за исключением нижней ) назначаются так, чтобы входящие углы уступоврасполагались на плоскости, проведенной под углом 45’ от основания колонны.Глубина заложения фундаментов Нз = 1.2 — 1.5 м диктуется глубиной промерзания.

Впроизводственных зданиях глубина заложения фундаментов часто определяетсяотметкой основания оборудования.

4.4. Расчет фундамента.

Площадьподошвы фундамента:

где nср=1.15- усредненный коэффициент перегрузки,

Rгр=300кН/м2 — расчетное сопротивление грунта,

gср=20 кН/м2 — усредненная плотность фундамента и грунта,

Нз — глубина заложения фундамента.

Ширинафундамента равна:

аф= bф = Fф1/2 = 2.5 м

Высотуфундамента определяю по формуле:

принимаювысоту Hф=75 см

Проверяюусловие: