Курсовая работа: Расчет и конструирование монолитного перекрытия многоэтажного каркасного здания

Москва, 2016

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

“НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ”

Институт строительства и архитектуры

Кафедра Железобетонных и каменных конструкций

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине “Железобетонные и каменные конструкции”

Тема: “Расчет и конструирование монолитного перекрытия многоэтажного каркасного здания”

Выполнил студент ИСА IV-41 Хомяков Ф.Г.

Направление подготовки 08.03.01 “Строительство”

Руководитель проекта:к.т.н., доц. Ванус Д.С.

• Оглавление
• Введение
• 1. Компоновка конструктивной схемы монолитного перекрытия
• 2. Расчет и конструирование плиты монолитного перекрытия
• 2.1 Расчетные пролеты и нагрузки
• 2.2 Определение усилий
• 2.3 Расчет прочности на действие изгибающих моментов
• 3. Расчет и конструирование второстепенной балки монолитного перекрытия
• 3.1 Расчетные пролеты и нагрузки
• 3.2 Определение усилий от внешней нагрузки
• 3.3 Расчет прочности второстепенной балки по нормальным сечениям
• 3.4 Конструирование балки
• 3.5 Расчет поперечного каркаса

Библиографический список

Введение

монолитный каркасный перекрытие плита

В курсовой работе требуется запроектировать ребристое монолитное перекрытие с балочными плитами.

Несущую систему монолитного каркасного здания образуют, в основном, перекрытия, колонны и фундаменты. Перекрытия совместно с колоннами представляют собой рамные конструкции, способные воспринимать вертикальные и горизонтальные нагрузки. Наружные стены в этом случае самонесущие на один этаж. В здании с неполным каркасом наружные стены не несущие.

Состав курсового проекта:

· пояснительная записка - 26 стр.

· графическая часть - 1 лист формата А2.

1. Компоновка конструктивной схемы монолитного перекрытия

Монолитные ребристые перекрытия состоят из плит, второстепенных и главных балок, которые бетонируются вместе и представляют собой единую конструкцию. Плита опирается на второстепенные балки, а второстепенные балки - на главные, опорами которых служат колонны и стены.

Пролеты плит принимаются 1,7 - 2,7 м, второстепенных балок 5 - 7 м, главных балок 6 - 8 м. Толщина плиты при полезной нагрузке принимается 7 - 8 см, но не менее пролета плиты. Высота сечения второстепенных балок составляет пролета. Высота сечения главных балок - пролета. Ширина сечений балок . Высота балок принимается кратной 5 см при и кратной 10 см при ; ширина балок принимается кратной 5 см.

Рис. 1. Монолитное ребристое перекрытие с балочными плитами: 1 - главная балка; 2 - второстепенная балка; 3 - колонна; 4 - плита.

В курсовой работе наружные несущие стены выполняются из кирпича, привязка стен к разбивочным осям проводится по внутренней стороне несущих стен, колонны монолитные железобетонные. Размеры здания в плане с шагом колонн м.

Рис. 2. Конструктивная схема монолитного ребрисотого перекрытия

Принимаем поперечное расположение главных балок (в направлении большего пролета). Второстепенные балки размещаются в продольном направлении с шагом так, чтобы соотношение пролетов плиты перекрытия было больше двух. Плита в этом случае рассчитывается как балочная в направлении короткого пролета.

Принимаем глубину опирания на стены плиты 0,12 м (площадка опирания на кирпичную стену), второстепенных балок - 0,25 м, главных балок - 0,38 м (полтора кирпича).

Задаемся предварительно размерами сечений:

· Плиты: ;

· Второстепенные балки: , ;

· Главные балки: , .

Расчет перекрытия состоит из последовательных расчетов его элементов: плиты, второстепенных и главных балок. При расчете элементов перекрытия можно ограничиться расчетом по несущей способности, так как при назначенных предварительно размерах поперечных сечений жесткость элементов, как правило, достаточна. В данной курсовой работе согласно заданию на проектирование, расчет и конструирование главной балки не выполняются.

Материалы для перекрытия

Бетон тяжелый класса B15 по прочности на сжатие:

- коэффициент условия работы бетона.

Арматура:

Для армирования плит:

обыкновенная арматурная проволока класса B500, или стержневая арматура класса A500C, .

Для армирования второстепенных балок:

продольная арматура класса A500C , поперечная арматура A240, , арматура сеток - проволока класса B500C.

По степени ответственности здание относится к классу II (коэффициент надежности по назначению ).

2. Расчет и конструирование плиты монолитного перекрытия

2.1 Расчетные пролеты и нагрузки

Для крайних пролетов расчетным пролетом является расстояние от грани крайней балки до оси опоры плиты на стене:

В коротком направлении:

где - пролет плиты между осями балок;

- привязка стен, равная нулю (по внутренней стороне несущих стен), м;

- ширина второстепенной балки;

- размер площадки опирания плиты.

В длинном направлении:

Для средних пролетов плиты расчетным является расстояние в свету между балками:

В коротком направлении (между второстепенными балками):

В длинном направлении (между главными балками):

Так как соотношение пролетов:

плиту рассчитываем как балочную в направлении коротких пролетов.

Расчет балочной плиты, загруженной равномерно распределенной нагрузкой, производится как расчет многопролетной неразрезной балки с условной шириной 100 см, крайними опорами которой являются кирпичные стены, а средними - второстепенные балки. Расчетная схема плиты показана на рис. 4.

Определение нагрузок на плиты приведены в таблице 1.1:

Таблица 1. Нагрузки на 1 м² перекрытия

Таким образом, полная погонная нагрузка, действующая на многопролетную плиту шириной 1 м (100 см) равна:

Рис. 3. Конструктивная схема монолитной плиты и схема опирания плиты на наружную стену

Рис. 4. Расчетная схема плиты и эпюры моментов.

2.2 Определение усилий

В первом пролете и на первой промежуточной опоре:

В средних пролетах и на средних опорах:

Изгибающие моменты в средних пролетах и над средними опорами снижаются на 20% за счет благоприятного влияния распора (при опирании плит по четырем сторонам).

2.3 Расчет прочности на действие изгибающих моментов

1. В средних пролетах плит, не окаймленных по контуру:

Рис. 5. Расчетное сечение плиты

Определяем граничное значение относительной высоты сжатой зоны:

где - относительная деформация арматуры растянутой зоны, вызванная внешней нагрузкой при достижении в этой арматуре напряжения, равного ;

- относительная деформация сжатого бетона при напряжениях, равных .

Для арматуры с физическим пределом текучести значение определяется по формуле:

Определяем площади рабочей арматуры:

Принимаем сетку с рабочей арматурой с шагом 100 мм ( на 1м2), .

2. В первом пролете и над первой промежуточной опорой:

(так как в первом пролете и над первой промежуточной опорой расположены 2 сетки)

Принимаем сетку с рабочей арматурой с шагом 200 мм ( на 1 м2), .

3. В средних пролетах и на средних опорах плит, окаймленных по контуру:

Принимаем сетку с рабочей арматурой с шагом 100 мм ( на 1 м2), .

Конструктивная арматура во всех сетках с шагом 250 мм.

Рис. 6. Армирование многопролетной балочной плиты

3. Расчет и конструирование второстепенной балки монолитного перекрытия

3.1 Расчетные пролеты и нагрузки

Для крайних пролетов расчетным пролетом является расстояние от грани крайней балки до оси опоры на стене:

Для средних пролетов плиты расчетным является расстояние в свету между балками:

где - привязка наружной стены,

- размер площадки опирания балки на стену.

Нагрузка на второстепенную балку собирается с грузовой полосы, ширина которой равна шагу второстепенных балок: .

Расчетные нагрузки на 1 метр погонный длины балки:

От собственной массы плиты и пола:

От собственной массы балки:

Итого постоянная нагрузка:

Временная нагрузка:

Полная нагрузка:

Второстепенную балку рассчитываем как многопролетную неразрезную балку таврового сечения.

Рис. 7. Конструктивная схема балки

3.2 Определение усилий от внешней нагрузки

Расчетные усилия в балке определяем с учетом их перераспределения вследствие пластических деформация железобетона.

Расчетные изгибающие моменты в сечениях балки вычисляются следующим образом:

В крайних пролетах:

На первой промежуточной опоре:

На средних пролетах и опорах:

При расчете второстепенной балки кроме основного загружения учитываются еще дополнительные загружения.

- в четных пролетах;

- в нечетных пролетах.

Рис. 8. Дополнительное загружение

Отрицательные моменты в средних пролетах определяются в зависимости от соотношения временной нагрузки к постоянной:

на расстоянии от опоры.

При соотношении 16 (метод интерполяции).

Расчетные поперечные силы определяются из следующих соотношений:

На крайней опоре:

На первой промежуточной опоре слева:

На первой промежуточной опоре справа и на всех остальных средних опорах:

3.3 Расчет прочности второстепенной балки по нормальным сечениям

Задаемся размерами поперечного сечения балки:

Проверяем высоту сечения по на опоре.

При оптимальном армировании относительная высота сжатой зоны :

Принятая высота достаточна для тех участков балки, где действует положительный изгибающий момент, растянуто нижнее волокно, сжато верхнее, и, следовательно, расчетное сечение тавровое.

Рис. 9. Расчетное сечение второстепенной балки при расчете на положительный изгибающий момент

Вводимую в расчет ширину сжатой полки принимают из условия, что ширина свеса в каждую сторону от ребра должна быть не более :

Таким образом, принимаем .

Для участков балки, где действуют отрицательные изгибающие моменты, за расчетное принимаем прямоугольное сечение шириной .

Рис. 10. Расчетное сечение второстепенной балки при отрицательном изгибающем моменте

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны - для арматуры класса А500C при .

Определяем требуемую площадь сечения продольной арматуры:

a. Сечение в крайнем пролете при и положительном изгибающем моменте

Следовательно, граница сжатой зоны проходит в полке, и расчет сечения балки ведем как для прямоугольного сечения с шириной .

Принимаем с .

b. Сечение в среднем пролете при и положительном изгибающем моменте

Принимаем с .

На отрицательные моменты сечение работает как прямоугольное

c. В среднем пролете:

Принимаем , .

d. На первой промежуточной опоре арматура представляет собой две сетки:

Рис. 11. Схема расположения сеток на опорах второстепенных балок

Принимаем , .

e. На второй и последующих опорах:

Принимаем и , .

3.4 Конструирование балки

В пролетах второстепенная балка армируется пространственными каркасами, состоящими из двух плоских каркасов. Рабочая нижняя продольная арматура в первом пролете , в среднем пролете . Верхняя арматура в первом пролете принимается конструктивно , во втором пролете - по расчету.

Поперечная арматура во всех пролетах , на приопорных участках длиной 1,5 м с шагом , на остальных участках с шагом .

На первой промежуточной опоре балка армируется двумя сетками с рабочей арматурой .