Проект основных несущих железобетонных конструкции здания.

Содержание
Введения…………………………………………………….
СОСТАВ ПРОЕКТА И ЕГО ВЫПОЛНЕНИЕ……………………………
1. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ РЕБРИСТОЙ ПАНЕЛИ
ПЕРЕКРЫТИЯ ……………………………………
1.1. Эскиз сборного балочного перекрытия ………………………..
1.2. Конструирование ребристой панели перекрытия и последовательность
ее расчета
1.3. Расчет и конструирование плиты панели
1.3.1. Определение расчетной схемы плиты
1.3.2. Определение значений расчетных нагрузок на плиту панели
перекрытия
1.3 .3. Определение расчетных усилий в сечениях плиты
1.3.4. Определение толщины плиты
1.3.5. Определение площади сечения арматуры
1.3.6. Конструирование плиты панели
1.4. Поперечное ребро панели
1.5. Расчет и конструирование продольных ребер панели
1.5.1. Назначение расчетной схемы
1.5.2. Определение расчетных нагрузок
1.5.3. Определение расчетных усилий
1.5.4. Определение площади сечения продольной рабочей арматуры………
1.5.5. Расчет прочности продольного ребра панели по наклонному
сечению
1.5.6. Некоторые конструктивные требования к поперечному армированию
изгибаемого элемента
1.5.7. Конструирование арматуры ребра
2. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ РИГЕЛЯ
2.1. Назначение размеров и определение расчетной схемы
2.2. Определение расчетной нагрузки и расчетных усилий в ригеле
2.3. Определение площади сечения арматуры
2.4. Конструирование арматуры ригеля
3. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ КОЛОННЫ
3.1. Назначение предварительных размеров колонны и определение
расчетной схемы …………………………
3.2. Определение расчетных значений нагрузок и усилия в колонне…….
3.3. Расчет сечения колонны …………………………
3.4. Конструирование арматуры колонны…………………………………..







4. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТА
4.1. Общие сведения
4.2. Определение размеров фундамента
4.2.1. Предварительное определение высоты фундамента
4.2.2. Определение размеров подошвы фундамента
5. Уточнение размеров фундамента……………………..
6. Расчет на действие поперечной силы
6.1. Расчет прочности фундамента на изгиб по нормальным сечениям ….
6.2. Конструирование сеток фундамента

I. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ РЕБРИСТОЙ ПАНЕЛИ ПЕРЕКРЫТИЯ
1.1. ЭСКИЗ СБОРНОГО БАЛОЧНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ
В состав сборного балочного перекрытия входят панели перекрытия и поддерживающие их балки, называемые ригелями. Ригели могут опираться на колонны (в зданиях с полным каркасом) или на внутренние колонны и наружные несущие стены (в зданиях с неполным каркасом) (рис. 2). Панели крепятся к прогонам путем сварки закладных деталей, а швы между панелями заполняются мелкозернистым бетоном. Ригели также крепятся к колоннам посредством сварки закладных деталей с замоноличиванием стыков бетоном.
Направление ригелей может быть продольным (вдоль здания) и поперечным (рис.2). Устройство ригелей поперек здания обеспечивает его повышенную пространственную жесткость. Именно такое направление ригелей принято в курсовом проекте (рис.2).

Ригели в панели перекрытия пролетом до 6 м обычно выполняют без предварительного напряжения. Класс бетона панелей и ригелей BI5...B30.
...

1.3.1. Определение расчетной схемы плиты
Отдельные части плиты рассчитываю на прочность, как плиты, работающей в двух направлениях. Расчет выполняю по методу предельного равновесия.
Расчетные длины сторон отдельных плит панели (l01;l02) назначаю по внутренним граням ребер, где в предельном состоянии образуются опорные шарниры пластичности.

Рисунок4. Схема плиты панели с указанием направления действия расчетных усилий
---- места образования пластических шарниров

R0=0,40мПа; S0=1,5мПа; q0=10,0мПа; Rs=355мПа; толщину плиты p=2200Кг/м3; ᵞf=1,1; ᵞn=1.
1.3.2. Определение значений расчётных нагрузок на плиту панели перекрытия
Расчёт плиты выполняю на действие равномерно распределённых по площади постоянных g и временных V нагрузок.
К постоянным нагрузкам относится собственный вес плиты и пола.
...

1.3.3. Определение расчетных усилий в сечениях плиты
Значения моментов в сечениях плиты существенно зависят от соотношения расчетных длин сторон плиты. В предельном состоянии плита рассматривается как система жестких дисков, соединенных друг с другом по линиям излома пластическими шарнирами (см. рис.4).
Сумма пролетных и опорных моментов, действующих в пластических шарнирах, должна соответствовать выражению, полученному из условия равенства работ внешних и внутренних сил на перемещениях в условиях предельного равновесия. Расчетная формула:

где q- расчетное значение нагрузки на 1 м2 плиты панели, кН/м;
М1, М2, МI, MII, M|II – значение расчетных погонных моментов в пластических шарнирах плиты в предельном состоянии;
μ= 0,8 — коэффициент, учитывающий явление распора.
Для определения усилий все моменты выражаю через М1 с помощью табл. и подставляют в формулу. После решения уравнения по соотношениям, приведенным в табл.1, определяю значения остальных моментов.
...

1.3.4. Определение толщины плиты
Толщину плиты h1 определяю по наибольшему значению изгибающего момента М1 в следующей последовательности:
I. Задаю значением характеристики статического момента сжатой зоны бетона А0 = 0,1-0,2. Принимаю 0,15. Эти значения обеспечивают экономически наиболее выгодные толщины плит.
II. Определяю требуемую рабочую высоту сечения (из условия прочности сечения, составленного по моменту относительно оси, проходящей через центр тяжести растянутой арматуры).

h01 ≥ √M1/ Rb · αm · b, м

h01 ≥ √0,2417/11,5 ·103 · 0,15 · 1 = 0.0118 м

h= h01 + a1 , a1= (d1/2) + a = 4/2+10= 12мм =0.012м

h= 0,0118 + 0,012 = 0,0238 м

где a1 -расстояние от центра тяжести нижнего ряда стержней сетки до растянутой грани сечения (рис.5);
d-диаметр арматуры, предварительно принимаемый 3-5 мм;
ае-защитный слой бетона для рабочей арматуры, принимаемый по п. 5.4,5.5 .
Для сеток плиты ав =1 см. Полученное значение к округляют до I см.
...

1.3.5. Определение площади сечения арматуры
После определения толщины плиты определяю требуемую площадь сечения арматуры As1 и As2и в расчетных сечениях на действие пролетных моментов М| и М2. Для этого определяю окончательное значение коэфицента статического момента сечения αm| для обоих случаев:
αmi= Mi / Rb·b·h012
α1= 0,2417/ 11,5·103·1·0,0242 =0.0372
α2= 0,223/ 11,5·103·1·0,0242 =0.0336
• Определяю значений относительной высотой

ξ= 1-√1-2αmi
ξ 1= 1-√1-2·0.0372 = 0.038 м
ξ 2= 1-√1-2·0.0336= 0.034 м

η1= 1-0.5ξ1 = 1 – 0,5·0.038 = 0.986 м
η2= 1-0.5ξ2 = 1 – 0,5·0.034 = 0.982м
При этом проверяю выполнение условия

ξ≤ξR = 0,038 ≤ 0,627 условия выполняется

если условие выполнено, то
Asi = Mi / Rs·n1·h01 или Asi =ξ·Rь·b·h01/Rs Asi
При этом необходимо соблюдать условие
Asi ≥ Asmin
Asmin= b·h01·µmin
As1 = M1 / Rs·n1·h01=0,2417/415·103·0,985·0,028= 0,2109 см2
Asmin 1 =(1·0,028)·0,001=0.28 см2

0,2278<0,28
условие не выполняется.
...

1.3.6. Конструирование плиты панели
После определения площадей конструирую арматурную сетку плиты панели. Армирую плиту плоскими (арматура А-I) или рулонными (арматура Вр-I) сетками с рабочими стержнями в обоих направлениях. Расстояние между осями стержней в сетке (шаг стержней) назначаю равным 100 мм. Рабочую арматуру сеток подбираю двумя способами:
-задаваясь диаметром арматуры, определяю требуемый шаг и количество стержней на I м ширины расчетного сечения;
-задаваясь шагом стержней, определяю количество стержней и диаметр арматуры.
Удобно задаваться типовым шагом и определять количество стержней на I м ширины расчетного сечения. Делением значения теоретической площади сечения арматуры (As1и As2)на число стержней определяют площадь сечения одного стержня. По приложению 5 принимаю такой диаметр стержня, площадь которого равна или минимально превышает требуемое значение. После этого снова меняю шаг стержней, принимаю другой диаметр и определяю перерасход арматуры.
...

1.5.2.Определение расчетных нагрузок
Погонную (на I м длины) расчетную нагрузку определяю по выражению
q1 = q·l1+g=8,187·1,245+2,863=12,876 кН/м
где q -то же, что и в выражении (4) = 8,187 кН/м2;
l1=b’f расчетная ширина панели;
g- собственный вес продольных и поперечных ребер, приходящийся на 1п.м. длины балки.
g = (V·p·yf·yn·9.81/l)10-3 = 2,683кН/м2

где p – плотность железобетонна, принимаю равной 2200 кг/м3 ;
yf – коэффициент надежности по нагрузке принимаю равным 1,1;
yn – коэффициент надежности по назначению сооружения (для производственных зданий равный 1)

V - объем продольных и поперечных ребер (подсчитывают по предварительно принятым размерам);

V = Vпрод +Vпопер=0,098+0,015=0,113 м3

1.5.3. Определение расчетных усилий
Максимальное значение изгибающего момента определяю по формуле
M = (q1 · l02 )/ 8 =(12,876 · 5,752 )/ 8=53,214 кН ·м
Расчетное значение поперечной силы Q определяю в приопорной зоне из выражения
Q = (q1 · l0 )/ 2 = (12,876 · 5,75) / 2 = 37,018 кН

1.5.4.
...

1.3.3. Определение расчетных усилий в сечениях плиты
Значения моментов в сечениях плиты существенно зависят от соотношения расчетных длин сторон плиты. В предельном состоянии плита рассматривается как система жестких дисков, соединенных друг с другом по линиям излома пластическими шарнирами (см. рис.4).
Сумма пролетных и опорных моментов, действующих в пластических шарнирах, должна соответствовать выражению, полученному из условия равенства работ внешних и внутренних сил на перемещениях в условиях предельного равновесия. Расчетная формула:

где q- расчетное значение нагрузки на 1 м2 плиты панели, кН/м;
М1, М2, МI, MII, M|II – значение расчетных погонных моментов в пластических шарнирах плиты в предельном состоянии;
μ= 0,8 — коэффициент, учитывающий явление распора.
Для определения усилий все моменты выражаю через М1 с помощью табл. и подставляют в формулу. После решения уравнения по соотношениям, приведенным в табл.1, определяю значения остальных моментов.
...

1.5.5. Расчет прочности продольного ребра панели по наклонному сечению.

Расчет сводится к определению требуемых диаметра и шага стержней поперечной арматуры и выполняется в следующей последовательности .
В первую очередь проверяю выполнение условия
Q ≤ φb3 (1+ φf) · Rbt · b · h0 , кН
где φb3 - коэффициент, зависящий от вида бетона. (Для тяжелого бетона
φb3=0,75;)
φf - коэффициент, учитывающий влияние сжатых полок в тавровых элементах. В курсовом проекте принимаю равным 0,5;
37,018 кН = Q ≤ Qb =0,6(1+0,676)·0,9·103·0.9·0.35·0.14 = 39,91 кН
37.018кН<39,91кH условия выполнено. Так как условия выполнено дополнительный расчёт не провожу, диаметр поперечных стержней (хомутов) и шаг стержней назначаю конструктивно.
1.5.6.
...

2.1. Назначение размеров и определение расчетной схемы
Номинальный пролет ригеля l равен шагу колонн в направлении продольной оси ригеля
Высоту поперечного сечения ригеля h назначаю в пределах (1/10 – 1/12)l, кратной 0,05 м при h<0,5 м и кратной 0,1м при h>0,5 м. Ширину ребра ригеля в принимаю в пределах (1/2-1/З)l. Обычно она равна (0,2-0,25) м.
h = 6,6 / 12 = 0,55 = 0,6м
Толщину полки таврового сечения hf принимаю (0,1м). Ширину полки ригеля b|f назначаю из условия опирания плит и устойчивости при монтаже (0,4 - 0,5) м.
bf = 0,5 ширина полки ригеля
b - принимаю 0,25 м
Ригель рассчитывают, как изгибаемый элемент таврового сечения с полкой в сжатой зоне. Расчетной схемой является балка на двух шарнирных опорах, загруженная равномерно распределенной нагрузкой от собственного веса
Рис. 10. Расчетная схема и поперечное сечение ригеля

L0 = l - hcol- ac
hcol=0,3 M
ac – вылет консоли= 0,25 м
L0 = 6,6 – 0,4 – 0,25 =5,95 м
2.2.
...

2.2. Определение расчетной нагрузки и расчетных усилий в ригеле
Значение погонной расчетной нагрузки от собственного веса ригеля l0 определяю по формуле (16). При этом объем ригеля V определяю по принятым в п.21 размерам. Значения сосредоточенных сил, действующих на ригель (рис. 10), определяю суммой значений опорных реакций продольного ребра панели перекрытия, численно равных максимальному значению поперечной силы Q , определяемой по выражению (18),
В этом случае
F = 2Q кН.
F = 2 · 37,0185=74,037 кН.
В случае, если количество опираемых на ригель панелей равно четырем и более, то эквивалентная равномерно распределенная нагрузка q определяю из выражения
q = (4·74,037)/5,95+3,806=53,69 кН/м

Значение сосредоточение

Q = q1 · l0 /2 =53,69 ·5,95/2=159,72 кН

В этом случае F = 2Q= 2 · 159,72= 319,45 кН

М = q · l02/8 = 53,69, · 5.952/8 =237,595 кН/м

2.3.
...

СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции. Нормы проектирования. -М.: Стройиздат, 1985,

СНиП 2.03.07-85. Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования. - М.: Стройиздат, 1986.

Попов Н.Н., Забегаев А.В. Проектирование и расчет железобетонных конструкций. - М.: Высшая школа, 1985.

Цай Т.Н. Строительные конструкции. Том 2. Железобетонные конструкции. -М.: Стройиздат, 1985.

Естифеев В.Г. Железобетонные и каменные конструкции. В 2 ч . Ч 1. Железобетонные конструкции - Издательский центр Академия 2011г.