Компановка сборного перекрытия

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

 

Кафедра «Строительные конструкции и материалы»

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Строительные конструкции».

на тему «Несущие конструкции многоэтажного промышленного здания»

 

 

Выполнил: студент гр.1291

Сухоруков М.В. Проверил: профессор Сеськин И.Е.

 

 

 

 

 

САМАРА 2012

 

Содержание

1. Исходные данные………….………………………………………………………...3

2. Компоновка сборного перекрытия…………………………………………………3

3. Расчет плиты перекрытия…………………………………………………………...4

Поперечное сечение плиты…………………………………………………………..4

Сбор нагрузок………………………………………………………………………....5

Статический расчет плиты…………………………………………………………...5

Расчет плиты по предельным состояниям первой группы……………...………....6

Данные для расчета……………………………………..............................................6

Расчет прочности нормальных сечений…………………………………………….7

Расчет плиты на действие поперечной силы…………………………………….....9

Расчет плиты на местный изгиб………………………............................................11

Расчет плиты по предельным состояниям второй группы……………..…...……13

Расчет по раскрытию трещин нормальных к продольной оси элемента…..…....13

Расчет прогиба плиты……………………………………………………………….14

4. Расчет ригеля……………………………………………….....................................17

Расчетная схема и поперечное сечение ригеля………............................................17

Сбор нагрузок…………………………………………………………………….….17

Определение расчетных усилий………………………............................................18

Расчет прочности нормальных сечений……………………………………….…..19

Расчет прочности наклонных сечений……………………………………………..20

Построение эпюры материалов………………………………………………….…22

5. Расчет колонны……………………………………………......................................24

Подсчет нагрузок………………………………………............................................24

Определение расчетных усилий…………………………………………………....25

Расчет несущей способности……………………………………………………….26

6. Расчет фундамента…………………………………………………………...…….28

Определение нагрузок……………………………………………………………....29

Определение площади подошвы и размеров тела фундамента……………….…30

Армирование фундамента……………………………………………………….….31

 

Список использованных источников…………………………………………...…….32

 

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

 

Длина здания 30 м.

Ширина здания 15 м.

Высота этажа 4,2 м.

Количество этажей 4.

Вес пола 0,85 кН/м².

Длительная полезная нагрузка 11,5 кН/м².

Кратковременная полезная нагрузка 1,5 кН/м².

Условное расчетное давление на грунт 0,45 МПа.

Бетон В20.

Арматура АIV.

Вес плиты 2.5 кН/м².

Следует запроектировать сборные перекрытия многоэтажного промышленного здания с неполным каркасом, состоящее из следующих элементов:

- плита ребристая;

- ригель;

- колонны;

- фундамент мелкого заложения.

КОМПАНОВКА СБОРНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ

В данном проекте необходимо запроектировать основные конструкции многоэтажного здания с несущими наружными стенами из кирпича. При такой конструктивной схеме горизонтальные нагрузки воспринимаются наружными стенами, а вертикальные – несущими железобетонными конструкциями.

Компоновку сборного перекрытия начинаем с «разбивки» сетки колонн и привязки наружных стен к осям.

Компоновка сборного перекрытия заключается:

- в выборе направления ригелей и формы их поперечных сечений;

- в выборе типа панели перекрытия и ее номинальной толщины.

Расположение ригелей выбираем поперечное. Этот выбор диктуется архитектурными, конструктивными, технологическими и экономическими соображениями. При поперечном расположении ригелей повышается жесткость здания в продольном направлении.

Форму сечения ригеля принимаем прямоугольную, при этом плита перекрытия будет опираться на него сверху.

Высота ригеля ориентировочно равна:

,м. (2.1)

где L – пролет ригеля.

Ширина ригеля ориентировочно равна:

в=(0.35-0.5)h, м. (2.2)

Принимаем:

h=0,5м.;

в=0,25м.

 

РАСЧЕТ ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЯ

Поперечное сечение плиты

Ширина плиты перекрытия равна 1,4 м., длина – 6 м, высота 0,42 м.

Рис. 1. Поперечное сечение плиты

Для выполнения расчетов фактическое поперечное сечение ребристой плиты заменяется расчетным.

Рис. 2. Расчетное поперечное сечение

 

Сбор нагрузок

Подсчет нагрузок ведем в табличной форме.

Таблица 1

Нагрузки, действующие на перекрытия

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м^2	Коэффициент надеж-ности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН/м^2
Вес пола	gn=0,85	1,2	g=1,02
Собственный вес плиты	Gn=2,5	1,1	G=2,75
Длительная полезная нагрузка	Pn=11,5	1,2	P=13,8
Итого длительно действующей нагрузки	qn=14,85		q=17,57
Кратковременная полезная нагрузка	Vn=1,5	1,4	V=2,1
Полная нагрузка	gn=16,35		g=19,67

 

Статический расчет плиты

Статический расчет заключается в определении усилий: изгибающих моментов и поперечных сил в сечениях панели.

Расчетная схема плиты принимается как для свободно опертой балки, загруженной равномерно-распределенной нагрузкой.

 

= 6 – 0,25/2=5,875 (м).

Для расчета плиты по первой и второй группам предельных состояний требуется вычислить следующие значения изгибающих моментов и поперечных сил.

1. Изгибающий момент от полной расчетной нагрузки

, кН*м (3.1)

2. Изгибающий момент от полной нормативной нагрузки

, кН*м (3.2)

3. Изгибающий момент от постоянной и длительной нагрузки

, кН*м (3.3)

где В – ширина в метрах, переводит нагрузку от 1 м² в нагрузку на 1 пог. м. длины плиты;

γ_п - коэффициент надежности по назначению (0.95).

4. Поперечная сила от полной расчетной нагрузки

, кН (3.4)

(кН*м);

(кН*м);

(кН*м);

(кН).

 

Данные для расчета

Для выполнения по предельным состояниям первой и второй групп требуются следующие характеристики материалов:

R_в и R_{в, ser} - расчётные сопротивления бетона осевому сжатию для предельных состояний, соответственно, первой и второй группы R_в =11,5 МПа, R_{в, ser} = 15,0 МПа;

R_вt и R_{вt, ser} - расчётное сопротивление бетона осевому растяжению для предельных состояний, соответственно, первой и второй группы R_вt=0,90 МПа и R_{вt, ser} = 1,40 МПа;

R_s и R_sw - расчётное сопротивление растяжению, соответственно, продольной и поперечной арматуры R_s =510 МПа R_sw= 405 МПа.

Расчёт прогиба плиты

Расчёт сводится к проверке условия: f ≤ f_n.

где f – фактический прогиб плиты;

f_n – предельно допустимый прогиб.

При пролётах плиты 5 ≤ l_o ≤ 10м, f_n = 2,5 см.

Прогиб железобетонных элементов, имеющих трещины в растянутой зоне, определяют:

(3.32)

где - для простой балки на 2-х опорах;

- полная величина кривизны от нормативных нагрузок, определяемой по формуле:

(3.33)

где - кривизна от непродолжительного действия всей нагрузки (М_n),

- кривизна от непродолжительного действия постоянных и

длительных нагрузок (М’_n),

- кривизна от продолжительного действия постоянных и

длительных нагрузок (М’_n).

Кривизна ; ; определяются по формуле:

(3.34)

 

 

 

где М_i – изгибающий момент от нормативной нагрузки,

ν – коэффициент, при определении , - ν = 0,45; .

Разрешается принять тогда

Коэффициент ψ_s определяют из выражения: но не более 1.

φ_ts – коэффициент, учитывающий длительность действия нагрузки, принимается при определении:

φ_ts = 1,1,

а при определении φ_ts = 0,8.

Коэффициент φ_m определяется по формуле:

(3.35)

где W_pl – момент сопротивления приведённого сечения с учётом неупругих свойств

растянутого бетона

(3.36)

где γ = 1,75 – для таврового сечения с полкой в сжатой зоне;

W_red – момент сопротивления приведённого сечения в нижней зоне.

(3.37)

, (3.38)

(3.39)

где (3.40)

(3.41)

1,265<2,5 см.

Условие выполняется.

 

РАСЧЕТ РИГЕЛЯ

Следует запроектировать разрезной ригель, произвести расчёт по первой группе предельных состояний и выполнить арматурный чертёж с построением эпюры материалов.

 

Сбор нагрузок

Расчётная постоянная нагрузка на 1 м. длины ригеля с учётом коэффициента надёжности по назначению:

(4.1)

где q – постоянная нагрузка на 1 м² перекрытия,

l₂ – шаг колонн в продольном направлении (пролёт плиты),

G_p – нагрузка от веса ригеля (сечение h x в, плотность железобетона

ρ = 25 кН/м³),

γ_f – коэффициент надёжности γ_f = 1,1 (по нагрузке),

γ_n – коэффициент надёжности γ_n = 0,95 (по назначению).

(4.2)

где ρ- плотность железобетона, r= 25 кН/м³.

Временная нагрузка

 

 

Полная погонная нагрузка, действующая на ригель

 

 

Построение эпюры материалов

Эпюра материалов строится с целью определения мест обрыва рабочей продольной арматуры. Обрыв стержней проводят в соответствии с эпюрой изгибающих моментов.

Площадь сечения продольной рабочей арматуры принимается по максимальному моменту. По мере от этого сечения ординаты эпюры изгибающих моментов уменьшаются и следовательно может быть уменьшена площадь сечения арматуры. Поэтому в целях экономии стали часть продольной арматуры (не более 50%) может не доводиться до опоры, а обрываться в пролёте.

Для построения эпюра материалов необходимо под схемой армирования ригеля вычертить в масштабе эпюры М и Q. После чего определить фактические изгибающие моменты, воспринимаемые ригелем при армировании его рабочей продольной арматурой. А_s1 (50% от принятой) и А_s2 (100% от принятой) по формуле:

(4.20)

А_s1=11,405см².

А_s2=22,81 см².

 

 

где x_i – высота сжатой зоны бетона:

(4.21)

Полученные значения несущей способности наложить на эпюру М. Точка пересечения эпюры несущей способности с этой эпюрой М называют точками теоретического обрыва стержней. Однако обрываемые стержни следует заводить за указанные точки на величину W, которая определяется:

(4.22)

где Q_wi – поперечная сила вместе теоретического обрыва стержня. Определяется графически по эпюре Q,

d_s – диаметр обрываемого стержня,

g_sw – усилие на 1 пог. м, воспринимаемое поперечными стержнями

вместе обрыва.

Необходимо помнить, что величина заделки за точку теоретического обрыва должна быть не более 20 d_s.

 

 

РАСЧЕТ КОЛОННЫ

Следует выполнить расчёт и конструирование первого этажа. Колонна рассчитывается как стоика, равной высоте этажа, с шарнирно – неподвижными опорами на концах.

Расчётная длина стойки l₀ = H_эт=4,2 м, где Н_эт – высота этажа.

 

 

Подсчёт нагрузок

На колонну первого этажа действуют усилия от суммы нагрузок от покрытия, междуэтажного перекрытия вышерасположенных этажей и собственного веса колонны.

Подсчёт нагрузок удобнее вести в табличной форме (таблица 2).

 

Таблица 2

Нагрузка на колонну, кН/м²

 

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка	Коэффициент надёжности по нагрузке	Расчётная нагрузка
I. На покрытие.
Постоянная:			6,21
1.Собственный вес кровли.	3,0	1,2	3,6
2.Собственный вес ригеля.	0,67	1,1	0,74
3.Собственный вес панели покрытия.	1,7	1,1	1,87
Временная:
Снеговая (кратковременная).	1,5	1,4	2,1
II. На перекрытие.
Постоянная:			4,51
1. Вес пола.	0,85	1,2	1,02
2. Вес панели перекрытия.	2,5	1,1	2,75
3. Собственный вес ригеля.	0,67	1,1	0,74
Временная:
1. Длительная полезная.	11,5	1,2	13,8
2. Кратковременная полезная.	1,5	1,4	2,1

Расчёт несущей способности

Подбор арматуры при известных значениях в, h, l_o, R_в, R_sc, N_l, N проводится в следующей последовательности:

1. Приняв φ = η =1; μ = 0,01 уточняют требуемую площадь бетонного сечения колонны.

(5.9)

(см²),

и размеры поперечного сечения

(5.10)

см

Принимаем размеры поперечного сечения колонны 350*350

2. В зависимости от отношений определяют значения φ_в и φ_r.

,

φ_в =0,866 и φ_r=0,886.

3. Приняв = 0,01A_в=0,01·1225=12,25 см², вычисляем φ:

4. Определяют требуемую площадь продольной арматуры:

,см (5.11)

(см²).

5. Назначить количество и диаметр продольной арматуры.

Принимаем арматуру кл. АIV, 4 ст Ø 22, с см².

6. Определить фактический процент армирования:

(5.12)

%=1,2%.

Сечение можно считать подобранным удовлетворительно, если: .

μ=1,2% - условие выполняется.

Определение высоты колонны

Полная высота колонны первого этажа принимается равной, м:

 

м.

 

Высота верхней части составляет, м:

 

м.

 

Соответственно высота нижней части колонны, м;

 

 

Рис.9. К определению высоты колонны: H - полная высота колонны первого этажа; H_B - высота верхней части колонны; H_H - высота нижней части колонны; h_p - высота ригеля; h_п - высота плиты; h₃ - глубина заделки колонны в фундамент

 

 

РАСЧЁТ ФУНДАМЕНТА

Следует запроектировать железобетонный фундамент под центрально нагруженную колонну первого этажа. Такие фундаменты проектируют квадратными в плане, а в разрезе имеют, как правило, ступенчатую форму. Колонны заделывают в стакан фундамента на глубину (1 ÷ 1,5) h_к. Предварительно глубину фундамента назначают из условия:

(6.1)

h_з=(1 ÷ 1,5) h_к=35 см. (6.2)

 

Рис. 7. К расчёту фундамента.

 

Количество ступеней в фундаменте определяют в зависимости от высоты h_ф:

- при h_ф ≤ 400 мм. проектируют одноступенчатый фундамент;

- при 400 < h_ф ≤ 900 мм. – двухступенчатый;

- при h_ф > 900 мм. – трёхступенчатый.

В любом случае общая высота должна быть такой, чтобы не требовалось по расчёту армирования фундамента поперечными стержнями.

 

Определение нагрузок

Фундамент рассчитывается на действие нормативных нагрузок, передаваемых колонной, и нагрузок от собственного веса фундамента и грунта, находящегося на его уступах.

Нормативная нагрузка, действующая на фундамент на уровне обреза фундамента (-0,150), определяется путём деления расчётной нагрузки в нижнем сечении колонны (с учётом собственного веса колонны) N на усреднённый коэффициент надёжности по нагрузке γ_n = 1,2, т.е.:

(6.3)

(кН).

Нагрузка же от собственного веса фундамента и грунта на его уступах определяется путём уменьшения условного расчётного сопротивления грунта R₀ на величину

Здесь ρ_m = 20кН/м³ – усреднённая плотность материала фундамента (бетона) и грунта на его уступах.

 

Армирование фундамента

Армирование подошвы фундамента определяют расчётом на изгиб по нормальным сечениям I – I и II – II.

Значениям моментов в этих сечениях:

(6.9)

(кН/м);

(6.10)

(кН/м).

Требуемая площадь сечения продольной арматуры в соответствующих сечениях при η = 0,9: м. (6.11)

(см²)

м. (6.12)

(см²)

Принимаем 20 стержней Ø12, с см², шаг армирования – 15см.

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

 

Кафедра «Строительные конструкции и материалы»

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Строительные конструкции».

на тему «Несущие конструкции многоэтажного промышленного здания»

 

 

Выполнил: студент гр.1291

Сухоруков М.В. Проверил: профессор Сеськин И.Е.

 

 

 

 

 

САМАРА 2012

 

Содержание

1. Исходные данные………….………………………………………………………...3

2. Компоновка сборного перекрытия…………………………………………………3

3. Расчет плиты перекрытия…………………………………………………………...4

Поперечное сечение плиты…………………………………………………………..4

Сбор нагрузок………………………………………………………………………....5

Статический расчет плиты…………………………………………………………...5

Расчет плиты по предельным состояниям первой группы……………...………....6

Данные для расчета……………………………………..............................................6

Расчет прочности нормальных сечений…………………………………………….7

Расчет плиты на действие поперечной силы…………………………………….....9

Расчет плиты на местный изгиб………………………............................................11

Расчет плиты по предельным состояниям второй группы……………..…...……13

Расчет по раскрытию трещин нормальных к продольной оси элемента…..…....13

Расчет прогиба плиты……………………………………………………………….14

4. Расчет ригеля……………………………………………….....................................17

Расчетная схема и поперечное сечение ригеля………............................................17

Сбор нагрузок…………………………………………………………………….….17

Определение расчетных усилий………………………............................................18

Расчет прочности нормальных сечений……………………………………….…..19

Расчет прочности наклонных сечений……………………………………………..20

Построение эпюры материалов………………………………………………….…22

5. Расчет колонны……………………………………………......................................24

Подсчет нагрузок………………………………………............................................24

Определение расчетных усилий…………………………………………………....25

Расчет несущей способности……………………………………………………….26

6. Расчет фундамента…………………………………………………………...…….28

Определение нагрузок……………………………………………………………....29

Определение площади подошвы и размеров тела фундамента……………….…30

Армирование фундамента……………………………………………………….….31

 

Список использованных источников…………………………………………...…….32

 

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

 

Длина здания 30 м.

Ширина здания 15 м.

Высота этажа 4,2 м.

Количество этажей 4.

Вес пола 0,85 кН/м².

Длительная полезная нагрузка 11,5 кН/м².

Кратковременная полезная нагрузка 1,5 кН/м².

Условное расчетное давление на грунт 0,45 МПа.

Бетон В20.

Арматура АIV.

Вес плиты 2.5 кН/м².

Следует запроектировать сборные перекрытия многоэтажного промышленного здания с неполным каркасом, состоящее из следующих элементов:

- плита ребристая;

- ригель;

- колонны;

- фундамент мелкого заложения.

КОМПАНОВКА СБОРНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ

В данном проекте необходимо запроектировать основные конструкции многоэтажного здания с несущими наружными стенами из кирпича. При такой конструктивной схеме горизонтальные нагрузки воспринимаются наружными стенами, а вертикальные – несущими железобетонными конструкциями.

Компоновку сборного перекрытия начинаем с «разбивки» сетки колонн и привязки наружных стен к осям.

Компоновка сборного перекрытия заключается:

- в выборе направления ригелей и формы их поперечных сечений;

- в выборе типа панели перекрытия и ее номинальной толщины.

Расположение ригелей выбираем поперечное. Этот выбор диктуется архитектурными, конструктивными, технологическими и экономическими соображениями. При поперечном расположении ригелей повышается жесткость здания в продольном направлении.

Форму сечения ригеля принимаем прямоугольную, при этом плита перекрытия будет опираться на него сверху.

Высота ригеля ориентировочно равна:

,м. (2.1)

где L – пролет ригеля.

Ширина ригеля ориентировочно равна:

в=(0.35-0.5)h, м. (2.2)

Принимаем:

h=0,5м.;

в=0,25м.

 

РАСЧЕТ ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЯ

Поперечное сечение плиты

Ширина плиты перекрытия равна 1,4 м., длина – 6 м, высота 0,42 м.

Рис. 1. Поперечное сечение плиты

Для выполнения расчетов фактическое поперечное сечение ребристой плиты заменяется расчетным.

Рис. 2. Расчетное поперечное сечение

 

Сбор нагрузок

Подсчет нагрузок ведем в табличной форме.

Таблица 1

Нагрузки, действующие на перекрытия

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м^2	Коэффициент надеж-ности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН/м^2
Вес пола	gn=0,85	1,2	g=1,02
Собственный вес плиты	Gn=2,5	1,1	G=2,75
Длительная полезная нагрузка	Pn=11,5	1,2	P=13,8
Итого длительно действующей нагрузки	qn=14,85		q=17,57
Кратковременная полезная нагрузка	Vn=1,5	1,4	V=2,1
Полная нагрузка	gn=16,35		g=19,67

 

Статический расчет плиты

Статический расчет заключается в определении усилий: изгибающих моментов и поперечных сил в сечениях панели.

Расчетная схема плиты принимается как для свободно опертой балки, загруженной равномерно-распределенной нагрузкой.

 

= 6 – 0,25/2=5,875 (м).

Для расчета плиты по первой и второй группам предельных состояний требуется вычислить следующие значения изгибающих моментов и поперечных сил.

1. Изгибающий момент от полной расчетной нагрузки

, кН*м (3.1)

2. Изгибающий момент от полной нормативной нагрузки

, кН*м (3.2)

3. Изгибающий момент от постоянной и длительной нагрузки

, кН*м (3.3)

где В – ширина в метрах, переводит нагрузку от 1 м² в нагрузку на 1 пог. м. длины плиты;

γ_п - коэффициент надежности по назначению (0.95).

4. Поперечная сила от полной расчетной нагрузки

, кН (3.4)

(кН*м);

(кН*м);

(кН*м);

(кН).