Расчетно-графическая работа

по дисциплине "Строительных конструкций" по разделу "Железобетонные конструкции" для специальности № 270103 "СиЭЗиС".

Цель расчетно-графической работы - закрепление и углубление теоретических знаний, и приобретение учащимися самостоятельных навыков в расчетах и конструировании несущих элементов зданий с использованием нормативных, справочных источников и учебной литературы.

В состав работы входят: графическая часть и пояснительная записка.

1.ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ задания разрабатывается в виде рабочих чертежей проектируемых конструкций на чертежной бумаге формата А1 (594*841 мм) или на нескольких форматах А3 (297х420 мм) и содержит:

· расчетные схемы проектируемых элементов (М1:10);

· опалубочные и сборочные чертежи (М1:20,1:50);

· арматурные чертежи (М1:20,1:50);

· чертежи арматурных изделий (М1:10,1:20,1:50);

· узлы и детали (М1:5,1:10);

· спецификацию арматурных изделий и выборку арматурных стержней по классу.

2. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к заданию должна быть написана на листах писчей бумаги стандартного формата А4 (297*210 мм). Ориентировочный объем пояснительной записки 15-20 листов, ее текст необходимо снабдить эскизами и чертежами.

ЛИТЕРАТУРА

1. В.И. Сетков, Е.П. Сербин. Строительные конструкции. –М.: ИНФРА-М, 2005.

2. А.П. Мандриков. Примеры расчета железобетонных конструкций. -М.:Стройиздат, 1989.

3. В.В. Доркин. Сборник задач по строительным конструкциям. -М.:Стройиздат, 1986.

4. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия.

5. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции.

6. СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений.

7. А.Ф. Гаевой, С.А. Усик. Курсовое и дипломное проектирование. -Л.:Стройиздат, 1987.

На каждом листе пояснительной записки (кроме первого) выполняется основная надпись. Форму и заполнение смотрите на данном листе.

						РГР 270103 - СК 09	Лист

СОДЕРЖАНИЕ

Лист

1 Задание на проектирование

2 Расчет плиты перекрытия с круглыми пустотами

2.1 Исходные данные

2.2 Сбор нагрузок на плиту

2.3 Определение расчетной схемы плиты

2.4 Определение расчетного сечения плиты

2.5 Подбор сечения продольной рабочей арматуры

2.6 Расчет сечения на поперечную силу

2.7 Армирование верхней полки плиты

2.8 Расчет монтажных петель

3 Расчет ленточного фундамента под среднюю стену

3.1 Сбор нагрузок на блок-подушку фундамента

3.2 Определение ширины подошвы фундамента

3.3 Расчет площади сечения арматуры

4 Литература

1 Задание на проектирование

Требуется рассчитать и сконструировать сборные железобетонные конструкции для 3-х этажного жилого дома: плиту перекрытия с круглыми пустотами марки ПК 60-15 серия 1.141-1 и ленточный фундамент под внутреннюю стену. Стены дома выполнены из кирпича: наружные толщиной 640 мм, внутренние – 380 мм, крыша скатная. Жилой дом запроектирован в г. Стерлитамаке. Нагрузка от снега для V района принимается по п.5.1. [4] и составляет: полная расчетная - Sg= 3,2 кН/м², нормативная - Sgⁿ = 0,7 Sg = 0,7• 3,2 = 2,24 кН/м², где 0,7 – переходной коэффициент от расчетной снеговой нагрузки к нормативной.

В соответствии с заданием на РГР по таблице (стр.1 МУ) принимаем:

Поперечный пролет здания L₁ = 6000 мм, высота этажа 3,0 м.

Состав перекрытия в жилых помещениях:

Линолеум на мастике δ = 5 мм, g = 16 кН/м³

Стяжка на цементном растворе δ =20 мм, g = 20 кН/м³

Керамзитобетон δ = 50 мм, g = 15 кН/м³

Железобетонная плита перекрытия δ = 220 мм, g = 3,2 кН/м²

Кровля скатная с нежилым чердачным пространством. Состав:

Металлочерепица δ=0,7 м, g=0,074 кН/м²

Обрешетка 50х50 мм; S=350 мм, g=5 кН/м³

Стропильная нога 80х180 мм; S=900 мм, g=5 кН/м³

Известково-песчаная корка δ=15 мм, g= 16 кН/м³

Утеплитель керамзит δ=100 мм, g=9 кН/м³

Пароизоляция g=0,1 кН/м²

Железобетонная плита перекрытия δ=220 мм, g=3,2 кН/м²

Условное расчетное сопротивление грунтов основания R_о = 0,25 МПа. По степени ответственности – здание II класса, g_n=0,95.

2 Расчет плиты перекрытия с круглыми пустотами

Несущим элементом перекрытия является многопустотная железобетонная плита с круглыми пустотами, имеющая номинальную длину 6,0 м, ширину 1,5 м (конструктивные размеры 5980х1490 мм) и высоту 22 см. Плита опирается на кирпичные стены.

2.1 Исходные данные

1. Нормативная временная полезная нагрузка для жилых зданий 1,5 кН/м²:

· длительная – 0,3 кН/м²;

· кратковременная – 1,5 - 0,3 = 1,2 кН/м²

2. Класс бетона для плиты – В25

3. Класс рабочей арматуры для плиты – A _т -V

Расчетные характеристики материалов:

Бетон тяжелый класса В25:

· Расчетное сопротивление сжатию R_b=14,5 МПа=1,45 кН/см²

· Расчетное сопротивление растяжению R_bt= 1,05 МПа =0,105 кН/см²

· Коэффициент условий работы бетона g_b2=0,9

Арматура:

· Предварительно напряженная продольная рабочая класса A _т -V R_S=680 МПа = 68 кН/см²

· Продольная конструктивная класса Æ3Вр-I, R_s= 410 МПа = 41 кН/см²

· Поперечная арматура каркасов класса Æ3Вр-I,R_sw= 290 МПа = 29 кН/см²

· Арматура сетки класса Æ3Вр-I, R_s= 410 МПа = 41 кН/см²

· Монтажных петель класса А-I, R_s= 225 МПа = 22,5 кН/см²

2.2 Сбор нагрузок на плиту

Нагрузка на 1 м² плиты вычисляется исходя из принятой схемы пола перекрытия. Зная конструкцию перекрытия и вид помещения, определяется нагрузку на 1 м² перекрытия, таблица 1.

Нагрузка на 1м² перекрытия

Таблица 1

Полная расчетная нагрузка на 1 погонный метр плиты с номинальным размером ширины 1,5 м равна q = 7,06•1,5 = 10,6 кН/м. С учетом коэффициента γ_п = 0,95

q = 10,6 •0,95 = 10,07 кН/м.

2.3 Определение расчетной схемы плиты

Расчётная схема представляет собой однопролётную балку, загруженную равномерно распределённой нагрузкой интенсивностью q=10,07 кН/м, рисунок 1.

Расчётный пролёт равен расстоянию между центрами площади опирания плиты на стены l₀ = L_н – (а₁+ а₂)/2 = 6000-(200+190)/2=5805 мм, рисунок 2.

Максимальный изгибающий момент от полной расчетной нагрузки определяется по формуле

М = q l₀²/8, (1)

где q—нагрузка на 1 п.м. плиты, кН/м;

l₀—расчетный пролёт плиты, м.

М = q l₀²/8=10,07•5,805²/8=42,4 кН×м.

Максимальная поперечная сила от полной расчетной нагрузки определяется по формуле

Q = q l₀/2= 10,07•5,805/2=29,2 кН. (2)

2.4 Определение расчётного сечения плиты

Пустотная плита приводится к расчётному двутавровому сечению. При изгибе работа бетона в растянутой зоне не учитывается и окончательно принимается тавровое сечение. Круглые пустоты заменяют квадратом со стороной 0,9d, где d—диаметр пустот, рисунок 3.

Толщина полки приведённого сечения определяется по формуле

h_f^’ = (h-0,9 d)/2, (3)

где h - высота приведённого сечения плиты, мм.

h_f^’ = (220-0,9•159)/2=38,5 мм.

Для определения расчетной ширины полки приведённого сечения определятся отношение h_f^’/h. Если h_f^’/h < 0,1, то b_f^’ = 12 h_f^’+b. Если h_f^’/h ³ 0,1, то ширина полки равна ширине плиты. Так как h_f^’/h = 38,5/220 = 0,175 > 0,1, тогда b_f^’=1490 мм, рисунок 4.

Ширина ребра приведённого таврового сечения определяется по формуле

b = b_f^’-n 0,9 d, (4)

где n - число пустот в плите.

b = b_f^’-n 0,9 d = 1490-7•0,9•159 = 488 мм.

2.5 Подбор сечения продольной рабочей арматуры

Защитный слой бетона для напрягаемой арматуры принимается a = 35 мм. Рабочая высота сечения h₀ = h - a = 220-35 = 185 мм. Изгибающий момент, соответствующий всей сжатой полки:

М_сеч = R_b g_b2 b_f^’ h_f^’ (h₀-h_f^’/2), (5)

где R_b - призменная прочность бетона, кН/см² (см. пункт 2.1);

g_b2 - коэффициент условий работы бетона (см. пункт 2.1).

М_сеч = 1,45•0,9•149•3,85(18,5-3,85/2) = 12408 кН см = 124,1 кН м.

Так как М_сеч = 124,1 кН м > М = 42,4 кН м (формула 1), то нейтральная ось проходит в полке. Тавровое сечение рассчитывается как прямоугольное шириной b_f^’=1490 мм:

А₀ = М/(R_b g_b2 b_f^’ h₀²), (6)

А₀ = 4240/(1,45•0,9•149•18,5²) = 0,064.

По таблице 3.1 [1] исходя из А₀ = 0,064 определяется коэффициент h=0,967.

Требуемая площадь напрягаемой арматуры определяется по формуле

А_sp = M/(R_s h₀ h), (7)

где R_s — расчётное сопротивление продольной рабочей арматуры класса А _т -V, кН/см² (см. пункт 2.1).

А_sp = 4240/(68•18,5•0,967) = 3,49 см².

Исходя из требуемой площади сечения арматуры можно принять 5Æ10 A _т -V, A_sp = 3,93 см² > 3,см². (см. стр. 446 [1]). Расстояние между напрягаемой арматурой должно быть не более 600 мм (п.5.20 СНиП [5]), рисунок 5. Предварительно напряженные стержни в графической части обозначены позицией номер 4.

Для плит шириной 1000 мм:

Для плит шириной 1200 мм:

Для плит шириной 1500 мм:

2.6 Расчет сечения на поперечную силу

Проверяем условие постановки поперечных стержней:

Q £ Q_b = j_b3 R_bt g_b2 (1+j_f+j_n) b h₀, (8)

где j_b3 - определяется по п. 3.31 СниП [5] (0,6—для тяжёлого бетона);

R_bt—расчётное сопротивление бетона осевому растяжению, кН/см²;

j_f и j_n—находится по п. 3.31 СниП [5] (j_f+j_n принимается равным 0,5).

Так как Q_b = 0,6•0,105•0,9•×48,8•1,5•18,5 = 76,8 кН > Q = 29, 2кН, условие выполняется, следовательно, наклонные трещины не образуются, арматура устанавливается конструктивно в соответствии п.5.27 [5]. Поперечные стержни принимаются Æ 3 Вр-I c шагом не более h/2 = 220/2 = 110 мм. Окончательно принимается шаг кратным 50 мм – S = 100 мм (количество каркасов на плиту см, стр.8 МУ). Плоские сварные каркасы в графической части имеют обозначение Кр-1 (позиция 3).

2.7 Армирование верхней полки плиты

Верхняя полка плиты рассматривается как многопролётная неразрезная балка, загруженная равномерно распределённой нагрузкой. Для обеспечения прочности полки плиты на местный изгиб в пределах пустот в верхней зоне сечения предусмотрена сетка марки 200/300/3/3/.

где 200 - шаг продольных стержней, 3 - диаметр стержней, мм;

300 - шаг поперечных стержней, 3 - диаметр стержней, мм.

Плоская сварная сетка в графической части имеют обозначение С-1 (позиция 1).

2.8 Подбор диаметра монтажных петель

Нормативное усилие на одну петлю с учетом коэффициента динамичности определяется по формуле

N = q k_д b l/n, (8)

где q – нормативный вес одного м² плиты, кН/м (см. табл.1 МУ);

k_д - коэффициент динамичности (1,6 - при транспортировании);

l - длина плиты, м;

b - ширина плиты, м;

n=3 – считается, что вес плиты передается на три петли.

N = 3,2•1,6•1,5•6/3=15,4 кН.

В зависимости от величины усилия монтажные петли принимаются Æ14 A-I при N = 19,1 кН. Монтажные петли в графической части обозначены позицией номер 5.

3 Расчёт фундаментной блок – подушки

Требуется выполнить расчет и проектирование ленточного фундамента. Железобетонный ленточный фундамент под кирпичные стены запроектирован в сборном варианте. Внутренние стены толщиной 380 мм. Количество этажей – 3. Условное расчетное сопротивление грунтов основания R_о = 0,24 МПа. По степени ответственности – здание II класса, g_n=0,95.

3.1 Расчётные характеристики материалов

Бетон класса В15.

Расчётное сопротивление растяжению R_bt = 0,75 МПа=0,075 кН/см²;

Коэффициент условий работы бетона g_b2 = 0,9.

Арматура класса A-III.

Расчётное сопротивление растяжению R_s = 365 МПа = 36,5 кН/см².

3.2 Сбор нагрузки на фундаментную блок-подушку

За расчётный участок принимается фундамент длиной 1,0 м. Нагрузку на фундамент от перекрытий собирается с грузовой площади А_гр = 1,0(L+L₁)/2 = 1,0(6+6)/2 = 6 м², где L, L₁ – размеры поперечных пролетов здания.

	Рисунок 6. К расчету фундамента

Таблица 2 Сбор нагрузок на ленточный фундамент

Нормативная нагрузка на 1 п.м. фундамента составляет N_н = 233,74 кН, расчётная N = 272,67 кН.

3.3 Определение ширины подошвы фундаментной блок - подушки

Принимаем расположение блоков в плане вплотную один к другому.

При длине блока l=1 м требуется ширина:

b=N_н g_п/(R₀-g_m d₁), (9)

где b—требуемая ширина блока, м;

N_н—нормативная нагрузка, кН/м;

R₀—расчётное сопротивление грунта, кН/м²;

g_п=0,95 – коэффициент степени ответственности;

g_m—средний удельный вес материала фундамента и грунта на его обрезах (g_mf =20 кН/м³);

d₁ — глубина заложения фундамента, м (см. рис.6).

b = N_н g_п/(R₀-g_m d)=233,74•0,95/(240-20•1,51) = 1,06 м.

Принимаем ширину блок – подушки b=1200 мм, кратно 200 мм.

		Марка Размеры, мм Расход бетон, м3 Сталь, кг Масса, т Марки петли l В Н ФЛ 8.12 ФЛ 8.24 ФЛ 10.8 ФЛ 10.12 ФЛ 10.24 ФЛ 12.8 ФЛ 12.12 ФЛ 12.24 ФЛ 14.12 ФЛ 14.24 ФЛ 16.12 ФЛ 16.24 II80     0,22 0,46 0,17 0,26 0,55 0,20 0,31 0,65 0,36 0,76 0,41 0,86 1,7 3,4 1,7 2,7 5,3 3,4 5,1 10,2 7,2 15,1 10,6 21,1 0,55 1,15 0,42 0,65 1,38 0,5 0,78 1,63 0,91 1,90 1,10 2,15 М10-150 М10-150 М 8-100 М10-150 М12-150 М 8-100 М10-150 М12-150 М10-150 М12-150 М10-150 М14-150 ФЛ 20.12 ФЛ 24.12 ФЛ 28.12 ФЛ 32.12       0,78 0,91 1,13 1,29 10,2 17,5 24,8 37,1 1,95 2,30 2,82 3,23 М12-150 М10-150 М16-200 М16-200
	Эскиз фундаментной плиты

3.4 Расчёт площади сечения арматуры

Изгибающий момент в консольной части подушки у грани фундаментных блоков от расчётных нагрузок равен

M=0,5 p с², (10)

где с - величина вылета консольной части подушки: с = (b-b_бл)/2 = (1200-400)/2 = 400 мм = 0,4 м (см. рис. 7 и 8);

р - давление под подошвой фундамента:

p = N g_n/(l b) = 272,3 •0,95/(1•1,2) = 215,6 кН/м².

M = 0,5•215,6•0,3² = 17,25 кН×м = 1725 кН×см.

Минимальная рабочая высота фундаментного блока

h₀=c p/(j_b3 R_bt g_b2 l), (11)

где j_b3 - определяется по п. 3.31 СНиП [5] (0,6 - для тяжёлого бетона);

R_bt - расчётное сопротивление бетона осевому растяжению, кН/см² (см. пункт 3.1).

h₀ = 0,4•215,6/(0,6•750•0,9•1) = 0,21 м = 21 см.

Защитный слой а=4 см. Окончательно принимаем h=30 см и h₀=h-a = 30-4=26 см.

Площадь сечения арматуры

A_s = M/(0,9 h₀ R_s)= 1725/(0,9•26•36,5)=2,02 см² (12)

Принимаем рекомендуемый минимальный шаг стержней 200 мм, тогда по длине блока в 1 м укладывают 5 Æ 10 А-III, A_s=3,93 см² > 2,02 см².

Процент армирования

m=A_s 100/(l h₀)=3,93•100/(100•26) = 0,15 % > m_min = 0,1 %.

Армирование фундаментного блока показано на рисунке 8.

4. ЛИТЕРАТУРА

1. В.И. Сетков, Е.П. Сербин. Строительные конструкции. -М.:ИНФРА-М, 2005.

2. Мандриков А.П. Примеры расчета железобетонных конструкций. -М.:Стройиздат, 1989.

3. Доркин В.В. Сборник задач по строительным конструкциям. -М.:Стройиздат, 1986.

4. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия.

5. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции.

6. СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений.

7. Гаевой А.Ф., Усик С.А. Курсовое и дипломное проектирование. -Л.:Стройиздат, 1987.

Поиск по сайту: