Проектирование железобетонной конструкции

Введение 

     Железобетон в строительстве России занимает ведущее место. Масштабность применения железобетона обусловлено его высокими физико-механическими показателями, долговечностью, хорошей сопротивляемостью температурным и влажностным воздействиям.

     При прохождении курса «ЖБК и каменные конструкции» необходимо закрепление приобретенных знаний и получение практического опыта в расчете железобетонных конструкций.

Целями  выполнения курсового проекта является:

• закрепление пройденного теоретического материала;
• освоение практических методов самостоятельного расчета и конструирования наиболее распространенных видов конструкций: монолитного ребристого  перекрытия с балочными плитами, балочного сборного перекрытия, сборной железобетонной колонны и фундамент под колонну;
• развитие начальных навыков оптимального проектирования конструкций с использованием ЭВМ.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       

       

1 Монолитное ребристое перекрытие с балочными плитами. 

Шаг колонн в продольном направлении – 6.00 м;

Шаг колонн в поперечном направлении – 6.60 м;

Врем. нормат. нагр. на перекрытие – 6,0 кН/м²;

Пост. нормат. нагр. от массы пола – 1,2 кН/м²;

Класс бетона монол. констр. и фундамента – В15;

Класс арм-ры монол. констр. и фундамента – А-II;

Влажность окружающей среды – 70%;

Класс ответственности здания – I. 

           1.1 Компоновка конструктивной схемы 

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

     Проектирование  монолитного перекрытия включает в  себя компоновку конструктивной схемы, расчет плит, второстепенных и главных балок, их конструирование. [7, стр. 176]

     При компоновке конструктивной схемы главные  балки располагаются в поперечном направлении здания, т. е. по наибольшему шагу колонн. Привязка наружных кирпичных стен - 250 мм от разбивочных осей до внутренних граней стен, ширина полосы опирания плиты на стену равна 120 мм.

Расстояния  между второстепенными  балками  назначаются с учетом проектирования плиты балочного типа. Размеры поперечных сечений балок соответствуют унифицированным.

     Принимаем конструктивную схему монолитного  ребристого перекрытия согласно рис. 1.1. 
 
 

Рисунок. 1.1  Конструктивная схема монолитного перекрытия

1 –  главные балки; 2 – второстепенные  балки; 

3 –  условная полоса шириной 1 м  для расчета плиты 

     Назначаем предварительно следующие значения геометрических размеров элементов перекрытия:

• высота и ширина поперечного сечения второстепенных балок

,

;

• высота и ширина поперечного сечения главных балок

• толщину плиты  примем 70 мм при максимальном расстоянии между осями второстепенных балок 2200 мм.

 

        1.2. Расчет балочной плиты

Вычисляем расчетные пролеты и нагрузки на плиту.

Согласно  рис. 1.1 и 1.2 получим в коротком направлении:

,

;

а в  длинном направлении

. 
 
 
 
 
 
 

 

 
 

 

Рисунок-1.2 К расчету неразрезной монолитной плиты:

                           а – расчетные  пролеты и схема армирования; б – расчетная схема;

                           в – эпюра изгибающих моментов. 

     Поскольку отношение пролетов > 2, то плита балочного типа.

     Для расчета плиты в плане перекрытия условно выделяем полосу шириной 1м (см. рис. 1.1). Плита будет работать как неразрезная балка, опорами которой служит второстепенная балка и наружные кирпичные стены. При этом нагрузка на 1 пог. м. плиты будет равна нагрузке на 1 м² перекрытия. Подсчет нагрузок дан в таблице 1. 
 
 
 
 
 

Таблица 1.1-Нагрузки на 1 м² плиты монолитного перекрытия

     С учетом коэффициента надежности по назначению здания расчетная нагрузка на 1 м плиты равна кН/м (так как класс ответственности здания по заданию - 1 , то ).

     Определим изгибающие моменты с учетом перераспределения усилий (рис. 1.2):

в средних  пролетах и на средних опорах

в первом пролете и на первой промежуточной  опоре

     Так как для плиты отношение , то в средних пролетах, окаймленных по всему контуру балками, изгибающие моменты уменьшаем на 20%, т.е. они будут равны .

     По [2] определяем прочностные и деформативные характеристики бетона заданного класса с учетом влажности окружающей среды.

Бетон тяжелый, естественного твердения, класса В15, при влажности 70%:

 

Подбор сечений  продольной арматуры сеток.

• в средних пролетах, окаймленных по контуру балками, и на промежуточных опорах:

,

по приложению IV находим

,

тогда

по приложению III принимаем сетку С1 номер 37 марки с фактической несущей способностью .

• в первом пролете и на первой промежуточной опоре:

 

по приложению IV находим

,

тогда

,

дополнительная  сетка должна иметь несущую способность  продольной арматуры не менее 64761.99 – 36598 = 28163 Н; принимаем сетку С2 номер 33 марки с фактической несущей способностью . 

      1.3. Расчет второстепенной балки 

     Второстепенную  балку рассчитывают как неразрезную  конструкцию, опирающуюся на главные балки и наружные стены на равномерно распределенную нагрузку, передаваемую плитой, и нагрузку от собственной массы балки.

     Вычисляем расчетный пролет для крайнего пролета  балки, который равен расстоянию от оси опоры на стене до грани главной балки (рис. 1.3):

.

 

Рисунок-1.3 К расчету второстепенной балки. 

     Определим расчетную нагрузку на 1 пог. м второстепенной балки, собираемую с грузовой полосы шириной, равной максимальному расстоянию между осями второстепенных балок (2,4 м).

Постоянная  нагрузка:

     от  собственного веса плиты и пола (см. расчет плиты)   кН/м;

     от  веса ребра балки    кН/м;

     Итого: g = 8,16 кН/м.

     

     Временная нагрузка: кН/м;

     Итого с учетом коэффициента надежности по назначению здания

кН/м.

     (так  как класс ответственности здания по заданию - 1 , то )

     Изгибающие  моменты с учетом перераспределения  усилий в статически неопределимой системе (рис.1.3, б) будут равны:

• в первом пролете
• на первой промежуточной опоре

Максимальная  поперечная сила (на первой промежуточной  опоре слева) равна

     Согласно  задания продольная рабочая арматура для второстепенной балки класса А-II( МПа).

     Проверим правильность предварительного назначения высоты сечения

или . 

Расчет прочности сечений, нормальных к продольной оси балки, на действие изгибающих моментов.

Рисунок-1.4

а –  расчетное сечение в пролете

б –  расчетное сечение на опоре 

Сечение в пролете (рис.1.4, а) М=71,39 кН·м.

Определим расчетную ширину полки таврового  сечения согласно п. 3.16 [2]:

при

и (расстояние между осями второстепенных балок), так как

принимаем

Вычислим 

Так как ,

то граница  сжатой зоны проходит в полке, и расчет производим как для   прямоугольного   сечения   шириной .

Вычислим