Курсовая работа: Монолитный пространственный каркас многоэтажного промышленного здания

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

(СИБСТРИН)

Кафедра железобетонных конструкций

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

«МОНОЛИТНЫЙ ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ КАРКАС МНОГОЭТАЖНОГО ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ»

Вариант-02

Выполнил:

студентгр.427

Колесникова Д.А.

Проверил:

Адищев В.В.

Содержание

Введение

1. Компоновка перекрытия, определение размеров и расчетных пролетов его элементов

2. Расчет и конструирование плиты перекрытия

3. Расчет и конструирование второстепенной балки

4. Расчет и конструирование главной балки

5. Расчет и конструирование колонны

6.Расчет и конструирование фундамента

Литература

Введение

Многоэтажными бывают не только жилые дома, но также здания производственного, административно-бытового и общественного назначения. Подобные здания чаще всего выполняют каркасными. Каркас - это пространственный остов, несущий вертикальные и горизонтальные нагрузки. Если основные несущие элементы перекрытий по крайним осям опираются на колонны, каркас называется полным, если на несущие (чаще кирпичные) стены, - неполным.

Ребристое перекрытие с балочными плитами (длинная сторона поля плиты превышает короткую в 2 и более раз) состоит из плиты, работающей по короткому направлению, второстепенных и главных балок. Все элементы перекрытия монолитно связаны между собой и выполняются из бетонов классов В15…В25. Сущность конструкции монолитного ребристого перекрытия в том, что бетон в целях экономии удален из растянутой зоны сечений, где сохранены лишь ребра, в которых сконцентрирована растянутая арматура. Полка ребер - плита, с пролетом, равным расстоянию между гранями соседних второстепенных балок, работает на местный изгиб. Толщину плиты по экономическим соображениям принимают возможно меньшей, но не менее 60 мм.

Второстепенные балки опираются на монолитно связанные с ними главные балки, а те, в свою очередь, - на колонны и наружные стены. Колонна каждого этажа воспринимает нагрузку от колонн вышележащих этажей. Следовательно, самые нагруженные - колонны первого этажа, они опираются на фундаменты, через которые и передается на основание нагрузка от здания.

Главные балки располагают обычно поперек здания с пролетами 6…8 м. второстепенные балки размещают так, чтобы ось одной из балок совпадала с осью колонны. Пролеты второстепенных балок составляют 5…7 м, плиты - 1,2…2,5 м. при этом длина стороны каждого поля плиты должна превышать ширину в 2 или более раза.

Кроме вертикальных на здание действуют и горизонтальные нагрузки: ветровое давление, от торможения внутрицехового транспорта, а также случайные воздействия, не всегда поддающиеся учету. Совместное действие вертикальных и горизонтальных нагрузок может привести потере общей устойчивости здания, если не обеспечить его пространственную жесткость. В зданиях с монолитными перекрытиями ее обеспечивают жесткие узлы каркаса, которые в отличие от шарнирных способны воспринимать не только продольные и поперечные силы, но и изгибающие моменты. В зданиях с неполным каркасом ветровая нагрузка воспринимается в основном продольными и поперечными стенами.

Задачи курсового проекта

Целью работы является проектирование несущих конструкций неполного каркаса трехпролетного многоэтажного здания с монолитными ребристыми перекрытиями с балочными типами. В составе проекта рассчитываем и конструируем плиту перекрытия, два пролета второстепенной и главной балок, среднюю колонну первого этажа. Каждую конструкцию нужно рассчитать только по прочности и разработать чертежи.

Исходные данные:

размеры здания в плане: длина - 47,6 м., ширина - 16,5м;

расстояния между продольными и поперечными разбивочными осями (сетка колонн) - ;

количество этажей - ;

высота этажей - 4,2 м;

место строительства - г. Омск;

полная временная нормативная нагрузка на междуэтажные перекрытия - 12 кПа, длительная часть - 6 кПа;

Класс арматуры - А400,Вр500

Сопротивления грунта основания - R0 =0,3 МПа

1. Компоновка перекрытия, определение размеров и расчетных пролетов его элементов

Привязку внутренних граней стен к крайним разбивочным осям принимаем 250 мм, направление главных балок - поперечное, второстепенных - продольное с шагом а = 1375 мм. Толщину плиты hпл принимают не менее 60 мм, должна быть кратной 10 мм.

Принимаем толщину плиты:

Глубину отпирания плиты на кирпичную стену назначают не менее 120мм.

Высоту сечения второстепенных балок принимают.

Принимаем:

Где: lвтб - расстояние между осями соседних главных балок. Высота сечения второстепенных балок должна быть кратна 50 мм.

Ширину сечения второстепенных балок принимают:

Длину площадки опирания второстепенной балки на кирпичную стену принимают 250 мм.

Высоту сечения главных балок принимают:

Принимаем:

Где: lглб- расстояние между осями колонн

Ширину сечения главных балок принимают:

Принимаем:

При этом высота главной балки должна превышать высоту второстепенной не менее, чем на 50 мм.

hг.б.-hвт.б.?50 мм.;

600-300=300мм?50 мм.- условие выполняется.

Размеры hглб и bглб должны быть кратными 50 мм. При hглб> 600 мм высоту сечения главных балок принимают кратной 100 мм. Длина площадки опирания главной балки на кирпичную стену принимают 380 мм.

Определение расчетных пролетов элементов

1.Для расчета плиты условно вырезают полосу шириной 1 м поперек второстепенных балок. Эту полосу рассматривают как многопролетную балку, промежуточными опорами которой являются второстепенные балки, а крайними - стены (Рис.1).

Рис. 1 - Конструктивная схема плиты

Расчетные пролеты плиты определяют следующим образом:

с=250 мм.- привязка внутренних граней стен к осям;

dn=120 мм.- глубина опирания плиты на стену. Расчетная схема плиты показана на рис. 1.

2.Второстепенную балку рассматриваем как многопролетную, промежуточными опорами которой являются главные балки, а крайними - стены (Рис.2).

Рис. 2 - Конструктивная схема второстепенной балки

Расчетные пролеты второстепенной балки:

3. Главную балку рассматривают как многопролетную, промежуточными опорами которой являются колонны, а крайними - стены (Рис 3).

Рис. 3 - конструктивная схема главной балки

Расчетные пролеты главной балки

.

Таблица 1 - Нагрузки на перекрытия

Таблица 2 - Нагрузки на покрытие

Где: pp = 1,5 кПа =Sg (г. Омск- III снеговой район по [2, т10,1]).

2. Расчет и конструирование плиты перекрытия

Проектные размеры - ширина полосы b= 1000 мм, высота сечения h=hпл =70 мм.

Принимаем тяжелый бетон класса В25 c расчетным сопротивлением сжатию Rb = 14,5 МПа по [табл.13,1]. При (т.к.расчет ведем при непродолжительном(кратковременном) действии нагрузки

МПа по [табл.23,1]. Продольная арматура - проволока Вр500 с расчетным сопротивлением Rs = 415МПа

К нагрузкам на плиту добавляем нагрузку от ее собственного веса

Изгибающие моменты в сечениях плиты определяются по формулам, учитывающим образование пластических шарниров на опорах и перераспределение изгибающих моментов:

- для средних пролетов и промежуточных опор:

- для крайних пролетов и первой от края опоры:

Поскольку ,для подбора арматуры в средних пролетах и над промежуточными опорами моменты М2 принимаем на 20% меньше. То есть:

Подбор арматуры в средних пролетах.

Предположим использование проволоки Вр500.Защитный слой а=20 мм по ([2]).Тогда:

Полезная высота сечения:

Вычислим коэффициент:

Относительная высота сжатой зоны:

Для сечений, в которых предусмотрено образование пластического шарнира, должно выполняться условие:

- условие выполняется.

Значение xR граничной относительной высоты сжатой зоны определяют по формуле:

, где:

b2 - относительная деформация сжатого бетона при напряжениях, равных Rb.,s,el - относительная деформация растянутой арматуры при напряжениях, равных Rs

Значения относительных деформаций b2 для тяжелого, мелкозернистого и напрягающего бетонов принимают: -при непродолжительном действии нагрузки; -для бетонов класса по прочности на сжатие В60 и ниже b2 = 0,0035.

Определяем требуемую площадь сечения растянутой арматуры:

Принимаем по [Муп-m, прил.2] для сетки С15Ш4 Вр500 с шагом 200 мм и с площадью: As1 = 0,628 см2 = 62,8 мм2.

Так как:

-конструктивные требования соблюдены

Проверяем прочность при подобранной арматуре:

Прочность достаточна, арматура подобрана правильно.

Подбор арматуры в крайних пролетах

Рис. 4 - Подбор арматуры в средних пролетах

Вычислим коэффициент:

Относительная высота сжатой зоны:

-условие выполняется

Высота сжатой зоны:

Определяем требуемую площадь сечения растянутой арматуры:

Сетка С2 должна иметь арматуру с площадью:

Принимаем для сетки С253 Вр500 с шагом 200 мм и с площадью As2 =0,353 см2 = 35,3 мм2по [Муп-m, прил.2]. Тогда суммарная площадь сечения растянутой арматуры в крайних пролетах и над первыми промежуточными опорами:

Так как:

-конструктивные требования соблюдены.

Проверяем прочность при подобранной арматуре:

-Прочность достаточна, арматура подобрана правильно.

3. Расчет и конструирование второстепенной балки

Проектные размеры-шаг второстепенных балок a=1375 мм, их ширина bвб = 200 мм и высота сечения hвб = 400 мм , крайние=6,525 м и средние

Принимает тяжелый бетон класса В25 c расчетными сопротивлениями при сжатию; и растяжению (табл.13[1]). Продольная арматура - стержни класса А400 с расчетным сопротивлением

Rs = 340 МПа по (табл.22, [1]); поперечная - также из стержней класса А400,

Rsw =280

Нагрузки и воздействия

К нагрузкам на плиту добавляем нагрузку от собственного веса 1м ребра балки , выступающего под плитой:

Тогда погонная расчетная нагрузка на балку с полосы шириной 1,375, м и с учетом коэффициента надежности по назначению:равна:

Постоянная:

временная:

полная:

Определяем максимальные пролетные и минимальные опорные изгибе моменты (рис 3):

в крайнем пролете

на грани первой промежуточной опоры при средней величине соседних пролетов

в средних пролетах и на гранях средних опор

Остальные ординаты огибающей эпюры изгибающих моментов вычисляем по зависимости:

Где: - коэффициенты, принимаемые в зависимости от отношения (табл.2):

При построении верхней ветви огибающей эпюры М можно использовать ближайшее из приведенных с шагом 0,5 значение . Более точный результат получаем, интерполируя значения, между которыми лежит.

Величины поперечных сил на гранях опор:

свободной А:

первой промежуточной В слева:

первой промежуточной Всправа:

всех остальных слева и справа:

Рис. 5 - Эпюры моментов и поперечных сил второстепенной балки

Изгибающие моменты в сечениях второстепенной балки

Моменты для нижней ветви огибающей эпюры:

Моменты для верхней ветви огибающей эпюры:

Значения коэффициентов для верхней огибающей эпюры

Рис. 6 - К построению огибающей эпюры моментов второстепенной балки

Расчеты прочности нормальных сечений

На положительные изгибающие моменты в пролете балка работает как тавровое сечение с полкой в сжатой зоне .При ширину сжатой полки принимаем равной расстоянию между осями второстепенных балок а = 1375мм. На отрицательные изгибающие моменты балка работает как прямоугольная с шириной b = 200 мм.