Проект многоэтажного промышленного здания с неполным каркасом

Содержание

 

Введение.

Железобетон представляет собой комплексный строительный материал, состоящий из бетона и стальных стержней, работающих в конструкции совместно в результате сил сцепления.

Известно, что бетон хорошо сопротивляется сжатию и значительно слабее растяжению, а стальные стержни имеют высокую прочность как при растяжении, так и при сжатии. Основная идея железобетона и состоит в том, чтобы рационально использовать лучшие свойства составляющих материалов при их совместной работе. Поэтому арматуру располагают так, чтобы возникающие в железобетонном элементе растягивающие усилия воспринимались в большей степени арматурой.

В изгибаемых элементах, например в плитах, балках, настилах и др., основную арматуру размещают в нижней, растянутой зоне сечения, а в верхней, сжатой зоне её либо совсем не ставят, либо ставят совсем небольшое количество, необходимое для конструктивной связи стержней в единые каркасы и сетки. В элементах, работающих на сжатие, например в колоннах, включение в бетон небольшого количества арматуры также значительно повышает их несущую способность.

Курсовой проект предусматривает проектирование основных конструкций многоэтажного здания с неполным каркасом и железобетонными перекрытиями, поддерживаемыми внутренними колоннами.

В проекте выполнены расчет и конструирование плиты сборного перекрытия, железобетонной колонны и фундамента под колонну.

Основные данные для проектирования содержаться в задании на проектирование, а также представлены в пояснительной записке.

 

 

 

Содержание работы:

1. Требуется выполнить проект многоэтажного промышленного здания с неполным каркасом.

2. Статическому и конструктивным  расчётам подлежат: плита и второстепенная балка монолитного ребристого перекрытия, колонна 1ого этажа; монолитный фундамент под колонну.

3. Выполнить рабочие чертежи всех проектируемых конструкций.

Исходные данные для выполнения проекта:

1) Размеры  здания в плане: длина 45 м; ширина 22м

2) Количество этажей- 3

3) Высота этажей -3,7 м

4) Район строительства-

5) Полная нормативная временная нагрузка на перекрытие,=7.

6) Нормативное сопротивление грунта = 0,2МПа

Здание с неполным каркасом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Проектирование монолитного ребристого перекрытия с балочными плитами

Требуется запроектировать плиту и второстепенную балку монолитного ребристого балочного перекрытия при исходных данных (Приложение 1).

Перекрытие-представляет собой систему балок, распределенных в двух взаимно перпендикулярных направлениях и объединенных монолитной плитой.

Назначаем:

направление главных балок перпендикулярно продольным разбивочным осям, что обеспечивает большую жесткость здания в поперечном направлении;

пролеты главных балок (шаг колонн в поперечном направлении)

lmb=7,3 м;

пролеты второстепенных балок (шаг колонн в продольном направлении) lpb =5 м;

шаг второстепенных балок (пролет плиты)

lpl =2,4 м;

Компоновка конструкций перекрытия представлена на рис. 2.1.

Рис. 1. – Конструктивная схема монолитного ребристого перекрытия:

1 – главные балки; 2 – второстепенные  балки; 3 – условная полоса шириной 1 м для расчета плиты

Назначение размеров основных конструктивных элементов перекрытия производится из условия минимизации расхода материалов.

1. толщина плиты принимается в зависимости от заданной временной нагрузки и шага второстепенных балок (табл. 1)

Таблица 1

Рекомендуемые минимальные толщины hpl балочных плит перекрытий, мм

v, кН/м2	Шаг второстепенных балок (м)					Примечание
	2,0	2,4	2,8	3,2	3,6
2,5	50…60	50…60	60…70	70…80	80…90	плита проектируется как балочная (lp :lf ≥ 2,0); промежуточные значения определяются интерполяцией
3,5	50…60	50…60	60…70	70…80	80…90
4,5	50…60	60…70	70…80	70…80	80…90
6,0	50…60	60…70	70…80	80…90	90…100
8,0	60…70	60…70	70…80	80…90	90…100
10,0	60…70	70…80	80…90	90…100	90…100

 

hpl=70мм.

2. поперечное сечение балок принимается тавровым с высотой полки hf = hpl, общей высотой ориентировочно равной:

для второстепенных балок – =350 мм;

для главных балок   –   =500 мм.

Ширина ребра bpb = (0,4…0,5) hpb=175 мм;

bmb = (0,3…0,5) hmb=200 мм.

(Индекс  “pb” – для второстепенных балок, а “mb” – для главных балок).

При этом полученные величины округляют до ближайших значений, кратных 50 мм, которые не должны быть меньше величин, указанных в табл. 2.

Таблица 2

Минимальные значения размеров поперечного сечения балок

ребристых перекрытий, (мм)

Полная нагрузка (g + v), кН/м	Расчетный пролет, м				Примечание
	5,0	6,0	7,0	8,0
10	200 × 350	200 × 400	200 × 450	200 × 500	нагрузка от собственной массы элементов перекрытия определяется по ориентировочным размерам; погонная нагрузка равна нагрузке на 1 м2, умноженной на шаг балок
14	200 × 400	200 × 450	200 × 500	200 × 550
18	200 × 400	200 × 450	250 × 500	250 × 550
20	200 × 450	200 × 450	250 × 500	250 × 550
24	200 × 450	250 × 500	250 × 550	250 × 600
28	250 × 450	250 × 500	250 × 550	250 × 600
32	250 × 500	250 × 550	250 × 600	300 × 600
36	250 × 500	250 × 550	250 × 600	300 × 600

 

Поперечное сечение главных балок принимают, как правило, больше поперечных размеров второстепенных: по ширине – не менее 5 см; по высоте – 10…15 см.

2. Расчет и конструирование балочной плиты

2.1 Расчет балочной  плиты

Необходимо определить арматуру монолитной балочной плиты для перекрытия, компоновка которого приведена на рис. 1, при следующих нагрузках:

• временная (полезная, по заданию) – 7 кН/м2;

Для определения расчетных пролетов плиты и второстепенных балок, а также нагрузок от их собственной массы производят предварительное назначение основных геометрических размеров сечений перекрытия:

• толщина плиты (см. табл. 2) – 70 мм;
• сечение второстепенных балок (см. табл. 2)

=350 мм

bpb = (0,3…0,5) hpb = 0,5 ×350 = 175 мм;

а) конструктивная схема

б) расчетная схема

в) эпюра моментов (условная, перераспределенная)

г) армирование плиты рулонными сетками с продольной рабочей арматурой

д) армирование плиты плоскими сетками с поперечной рабочей арматурой

Рис. 2Расчет балочной плитысечения главных балок (см. табл. 2)

мм,

bmb = (0,4…0,5) hmb = 0,4×500= 200 мм;

• заделка плиты в стену принимается не менее высоты ее сечения; вкирпичных стенах – кратной размеру кирпича (а = 120 мм).

Вычисление расчетных пролетов плиты

l0f, 1 = lf1 – 0,5bpb – 250 + 0,5a = 2400 – 0,5 · 175 – 250 + 0,5  ·120 = 2122,5мм;

l0f, 2 =l0f, 3 = … = lf2 – bpb = 2400 – 175 = 2225мм.

Расчетный пролет плиты в перпендикулярном направлении

l0р = lр – bmb = 5000 – 200 = 4800 мм.

Проверяем соотношение расчетных пролетов плиты

4800 : 2225 = 2,16> 2, т.е. плита рассчитывается как балочная.

Нагрузки на плиту перекрытия

Согласно рис. 2расчетная схема плиты представляется многопролетной балкой шириной b = 100 см. Принимаем толщину плиты, равной hpl = 70 мм (табл. 2) и расчет нагрузок представим в табл.3

Таблица 3

Нормативные и расчетные нагрузки на 1 м2 плиты

№ пп	Вид нагрузки	Подсчет	Нормативное значение, кН/м2	Коэффициент надежности γf	Расчетная нагрузка, кН/м2
1	Постоянная, gf
	вес пола		0,5	1,2	0,6
	собственный вес плиты
	(толщина – 0,07 м,	0,07 · 1,0 · 1,0 · 25	1,75	1,1	1,925
	объемная масса – 25кН/м3)
	Итого, постоянная gf	–	2	–	2,525
2	Временная, v (по заданию)		7,0	1,2	8,4
	Полная, q = gf + v	–	qn = 9		q =10,925

 

2.2 Определение усилий в расчетных сечениях

Момент от расчетных значений нагрузок:

1. в крайних пролетах и на первых промежуточных опорах

кНм;

2. в средних пролетах и на средних промежуточных опорах

кНм.

Уточнение высоты сечения плиты

Целесообразно (по экономическим критериям), чтобы относительная высота сжатой зоны плиты ξ находилась в диапазоне значений 0,1 … 0,2. Принимаем: бетон класса В15, тяжелый, естественного твердения, арматура класса В500 (Вр-I), ξ = 0,15. По СП [2] для принятых материалов находим нормируемые характеристики сопротивляемости и условий работы

Rb = 8,5 МПа; Rbt = 0,75 МПа; Еb= 23000 МПа; γb1 = 0,9

(с учетом  длительности действия нагрузок, п. 5.1.10 [2])

Rs = 415 МПа; Rsw = 300 МПа; Еs= 2,0 · 105 МПа;

ξR = 0,652 (см. Прил. 2).

Для ξ = 0,15 находим αm = ξ (1 – 0,5 ξ) = 0,139. Тогда рабочая высота плиты

мм

hpl = h0f + a = 61,1+ 15 = 76,1мм.

Окончательно принимаемhpl = 7,0 см; h0 f = 5,5 см.

2.3 Определение площади рабочей арматуры

Требуемая площадь рабочей арматуры определяется для расчетного прямоугольного сечения плиты с размерами hpl × b = 7 × 100 см. При этом площадь сечения стержней сетки непрерывного армированияС – 1 определяется для М = М1 = 3,87кНм, а сеткиС – 2 дополнительного армирования крайних пролетов и над первыми промежуточными второстепенными балками на величину М1 – М2 = 3,97 – 3,67 = 0,3кНм

.

Для αm = 0,013 находим <ξR= 0,502

мм2.

Принимаем сетку по сортаменту (Прил. 4). Итак, С – 2 принята какС№ 31 (As=48,2 мм2).

Определяем сеткуС – 1

.

Этому значению αm соответствует ξ = 0,169<ξR = 0,652

мм2.

Принимаем сетку С-1– с площадью продольной арматуры Аs= 171,9 мм2 (Прил. 4). L – длина сетки, мм; С1 и 20 – длина свободных концов продольных и поперечных стержней сетки.

Расположение сеток в плите производится по схеме, представленной на рис. 2.г.

3. Расчет и конструирование второстепенной балки

Исходные данные: необходимо произвести расчет и конструирование второстепенной балки для перекрытия, представленного на рис. 2, при действии нагрузок, указанных в табл. 3.

3.1Определяем расчетные пролеты балки

l01 = 5000 – 0,5 · 200 – 250 + 0,5 · 120 = 4710 мм;

l0pb1 = 5000 – 200 = 4800 мм.

3.2 Определение  расчетных усилий

Вычисляем расчетную нагрузку на 1 м.п. второстепенной балки:

• постоянная нагрузка от собственного веса плиты и пола (см. табл. 3)

gfB = 2,525 · 2,4 = 6,06 кН/м;

• постоянная нагрузка от собственного веса ребра балки