Материал: Проектирование железобетонных конструкций многоэтажного промышленного здания

Проектирование железобетонных конструкций многоэтажного промышленного здания

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального

образования «Норильский индустриальный институт»

Кафедра Строительства и теплогазоводоснабжения

УТВЕРЖДАЮ:

Зав. кафедрой СиТ

_____________О.П. Рысева

«_____» ___________ 2012 г.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по дисциплине

«Железобетонные и каменные конструкции»

на тему: «Проектирование железобетонных конструкций многоэтажного промышленного здания»

Автор проекта ____________ Куцкая Е.И.

Специальность «Промышленное и гражданское строительство»

Руководитель проекта

______________                Рысева О.П.

Обозначение КП-2061926-270102.65-31-12 Группа ПС-09

НОРИЛЬСК - 2012

ВВЕДЕНИЕ

В данном курсовом проекте необходимо спроектировать железобетонные конструкции многоэтажного промышленного здания. Расчет состоит из двух частей.

В первой части проектируется монолитное железобетонное перекрытие, опирающееся на кирпичные стены многоэтажного промышленного здания. Конструктивная схема здания смешанная (по периметру здания - несущие кирпичные стены, внутри здания - монолитные колонны каркаса).

Во второй части проекта необходимо рассчитать сборные железобетонные элементы такого же здания. В этом случае конструктивная схема здания каркасная.

Для расчета принимаем следующие исходные данные:

длина - 4 х 6,6 м:

ширина - 3 х 6,0 м;

высота - 4 х 4,2 м;

нагрузка - 7300 Н/м2;

количество второстепенных балок в пролете - 2;

класс бетона - В15;

класс арматуры (для сборных элементов) - А300;

R0=0,26 МПа;

район строительства - г. Норильск.

1. КОМПОНОВКА МОНОЛИТНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ

В данном курсовом проекте необходимо скомпоновать монолитное железобетонное перекрытие, опирающееся на кирпичные стены многоэтажного промышленного здания. Монолитное ребристое железобетонное перекрытие с балочными плитами состоит из трех элементов:

)главная балка;

)второстепенная балка;

)плита.

Главные и второстепенные балки формируют балочную клетку, на которую опирается плита. Соединение между собой всех трех элементов осуществляется при непрерывном бетонировании путем отливки бетонной смеси в заранее приготовленную опалубку.

Балочная клетка опирается на систему колонн внутри здания и наружные стены. Конструктивная схема данного здания смешанная: по периметру здания - несущие кирпичные стены, внутри здания - монолитные колонны каркаса. Торцы главных и второстепенных балок заделываются в наружные стены на 25÷30 см. В данном курсовом проекте глубину заделки принимаем 25 см. Пролеты главных балок lгл принимаются равными расстояниям между осями колонн и наружных стен. Второстепенные балки опираются на наружные стены и главные балки. Второстепенные балки размещаются по осям колонн и в третях пролета главной балки. Для плиты перекрытия (балочной плиты) необходимо в пролетах главных балок поставить по две второстепенные балки.

Размеры колонн принимаем hk×bk=4040 см.

2. РАСЧЕТ МОНОЛИТНОЙ ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЯ

Монолитное ребристое перекрытия компонуем с главными поперечными балками и продольными второстепенными балками. Второстепенные балки размещаются по осям колонн и в третях пролета главной балки, при этом пролеты плиты между осями ребер равны А=6/3=2 м (рис. 1).

Предварительно задаемся размером сечения балок:

- главная балка , ;

второстепенная балка ; , окончательную ширину второстепенной балки принимаем b=300 мм.

Расчетный пролет плиты равен расстоянию в свету между гранями ребер (рис. 2.1):

l0=А-bвт.б.=2 - 0,3=1,7 м; l=В-bгл.б.=6,6 - 0,3=6,3 м.

Отношение пролетов 6,3/1,7=3,71>2, поэтому плиту рассчитываем как работающую по короткому направлению. Расчетная схема - многопролетная неразрезная балка. Толщину плиты принимаем равной 6 см. Рис. 2.1 Расчетные пролеты l и l0

Подсчет нагрузок на 1 м2 перекрытия сводим в таблицу 2.

Таблица 2

Нагрузка на 1 м2 перекрытия

Постоянная: - от собственного веса плиты =60 мм, =2500 кг/м3;

от слоя цементного раствора (цементная стяжка), =20 мм, =2200 кг/м3;

от керамических плиток, =13 мм, =1800 кг/м3;

,1

,3

,1

С учетом коэффициента надежности по назначению здания =0,95g=2479,4х0,95=2355 Н/м2

Для расчета многопролетной плиты выделяем полосу шириной 1 м.

(g+v)*а=10680х1=10680 Н/м

Изгибающие моменты определяем по формулам:

в первом (конечном) пролете и на первой (конечной) опоре

, Нм (1)

 Нм;

в средних пролетах и на средних опорах

, Нм (2)

 Нм.

Эпюра распределения моментов представлена на рисунке 2.2.

Рис. 2.2 Эпюра распределения моментов

Характеристика прочности бетона и арматуры. Бетон тяжелый класса В15, призменная прочность Rb=8,5 МПа, прочность при осевом растяжении Rbt=0,75 МПа. Коэффициент условий работы бетона =0,90. Проволочная арматура класса В500 диаметром 5 мм, Rs=415 МПа.

Подбираем сечение продольной рабочей арматуры.

В средних пролетах и на средних опорах расчетная высота сечения определяется по формуле:

h0= h - a= 6 - 1,2= 4,8 см.

Определяем коэффициент  по формуле:

 (3)

.

По табл. 3.1 [3] с учетом величины  подбираем значение коэффициента

 методом интерполяции:

=0,9405.

Затем находим площадь сечения одного арматурного стержня по формуле:

 (4)

.

По прил. 6 [3] принимаем 7 Ø 5 В500 с Аs=1,37 см2 с шагом 125 мм. По прил. 9 [3] выбираем продольную монтажную арматуру Ø 3 В500 с шагом 125 мм.

В крайних пролетах и на крайних опорах расчетная высота сечения

h0= h - a= 6 - 1,2= 4,8 см.

Определяем коэффициент  по формуле (3):

.

По табл. 3.1 [3] с учетом величины  подбираем значение коэффициента

 методом интерполяции:

=0,913.

Площадь сечения одного арматурного стержня находим по формуле (4):

.

По прил. 6 [3] принимаем 7 Ø 6 В500 с Аs=1,98 см2 с шагом 125 мм. По прил. 9 [3] выбираем продольную монтажную арматуру Ø 3 В500 с шагом 125 мм.

Получаем сетки следующих отправочных марок:

С1 (1800х6300 мм): ;

С2 (1800х6300 мм): ;

С3 (1100х6300 мм): ;

С4 (1100х6300 мм): .

Сетки должны быть сварены точечной сваркой в заводских условиях согласно указанным данным.

3. РАСЧЕТ ВТОРОСТЕПЕННОЙ БАЛКИ

Второстепенная балка рассчитывается как многопролетная неразрезная балка с расчетным пролетом l0=6,6 - 0,3=6,3 м.

Расчетные нагрузки на 1 м длины второстепенной балки сводим в таблицу 3.

Таблица 3

Нагрузка на 1 м второстепенной балки

Расчетные усилия.

Изгибающие моменты:

в первом пролете по формуле (1):

;

на первой опоре по формуле:

 (5)

;

в средних пролетах и на средних опорах по формуле (2):

.

Поперечные силы:

на крайне опоре (стене) по формуле:

Q1=0,4(g+v)l0 (6)

Q1=0,4х25665,5х6,3=64,7 кН;

на первой опоре слева по формуле:

Q2=0,6(g+v)l0 (7)

Q2=0,6х25665,5х6,3=97,02 кН;

на первой опоре справа по формуле:

Q3=0,5(g+v)l0 (8)

Q2=0,5х25665,5х6,3=80,8 кН.

Характеристики прочности бетона и арматуры. Бетон используем тот же, что и для плиты, так как перекрытие монолитное. Бетон тяжелый класса В15, призменная прочность Rb=8,5 МПа, прочность при осевом растяжении Rbt=0,75 МПа, начальный модуль упругости Еb=24000 МПа. Коэффициент условий работы бетона =0,90. Арматура продольная класса А300 с Rs=270 МПа.

Определение высоты сечения балки. Высоту рабочего сечения подбираем по опорному моменту (наибольшему) по формуле, см:

 (9)

При =0,35 по табл. 3.1 [3] =0,289, так как на опоре момент определяется с учетом образования пластического шарнира. Ширина ребра b=30 см.

.

Высоту сечения определяем как сумму высоты рабочего сечения и толщины защитного слоя, а=3,5 см: h=h0+a= 33,13+3,5=36,63 см.

Учитывая требования к унификации размеров элементов, принимаем h=40 см.

Пересчитаем b: , b=20 см.

Тогда h0= h- a= 40-3,5=36,5 см.

Расчет прочности по сечениям, нормальным к продольной оси балки. Расчет по прочности проводим для таврового сечения (рис.3). В пролете балка имеет расчетное сечение тавр, а на опорах - прямоугольное расчетное сечение.

При h’f/h=6/40=0,15 > 0,1, b’f= l0/3=630/3=210>180см.

) Сечение в первом пролете.

;

По табл. 3.1 [3] подбираем =0,05, откуда находим высоту сжатой зоны: х=хh0=0,05х36,5=1,825 см;

х=1,825 см < h’f=6 см, значит, нейтральная ось

проходит в сжатой полке, =0,975.

Рис. 3 Схема расчетного сечения второстепенной балки

.

По прил. 6 [3] принимаем 2 Ø 25 А300 с Аs=9,82 см2.

) Сечение во втором (среднем) пролете.

,

следовательно, =0,03; =0,985;

, по прил. 6 [3] принимаем 2 Ø 22 А300 с Аs=7,6 см2.

) Сечение на первой опоре.

; =0,767;

, по прил. 6 [3] принимаем 5 Ø 16 А300 с Аs=10,05 см2.

) На средних опорах сечение работает как прямоугольное.

; =0,806;

, по прил. 6 [3] принимаем 5 Ø 16 А300 с Аs=10,05 см2.

Над опорами необходимо установить надопорную арматуру в виде гнутых сварных сеток С5 (на первой и на средних опорах) марки:

Расчет прочности по сечениям, наклонным к продольной оси.

Расчетное усилие

=Qmax=97,02 кН.

Диаметр поперечных стержней устанавливаем из условия сварки с продольными стержнями (по прил. 9 [3]) при d=25 мм принимаем dsw=8 мм класса В500, Rsw=300 МПа. Число каркасов - два.