_ЖБК2 КП. Курсовой проект по учебному курсу Железобетонные и каменные конструкции 2 Вариант 1С, 2Д, 3т студент

• Название: Курсовой проект по учебному курсу Железобетонные и каменные конструкции 2 Вариант 1С, 2Д, 3т студент
• Дата: 14.12.2021
• Размер: 0.79 Mb.
• Имя файла: _ЖБК2 КП.docx
• Тип: Курсовой проект; #303092
• страница: 8 из 8

4. Проектирование монолитного железобетонного перекрытия с балочными плитами

4.1 Компоновка конструктивной схемы ребристого монолитного перекрытия с балочными плитами

Оси координат составляют собой сетку с размерами l₁x l₂ = 6,15 х 6,1 м. Расположение ГБ – в поперечном сечении, опирание ГБ производится на стены продольного направления (толщина стен составляет 510 мм).

Для стены, расположенной в продольном направлении (толщина 510мм), привязки составляют 250 мм – торцевая ось, 120 мм – продольная ось. Для таких элементов как главные балки значения длины располагаются в диапазоне (1/8...1/15) l₁, примем их длину равной l₁/10 = 6150/10 = 615 мм. Для такого элемента как второстепенные балки значения длины располагаются в диапазоне (1/12...1/20) l₂, примем их длину равной l₂/12 = 6100/12 = 508 мм, то есть 500 мм. Для такого параметра как ширина диапазон значений составляет (0,3...0,5)h. Примем для главной балки значение ширины 0,5h – 300 мм, для второстепенной - 250 мм.

Расположение балок второстепенного типа осуществляется следующим образом: вдоль здания по осям координат продольного типа расположение балок происходит с шагом, принятым в l₁/3 = 2050 мм, между ними еще две балки.

Для такого конструктивного элемента как плита примем значение ширины равной 80 мм.



Рис. 4. Расчетный пролет плиты

4.2 Расчет монолитной плиты перекрытия
4.2.1 Расчетная схема и усилия в плите
Произведем расчет такого конструктивного элемента как плита. Рассмотрим полосу перекрытия (ширина которой составляет 1 м), расположение которой – поперек ВБ. Для плиты схема расчета будет следующая: неразрезная балка многопролетного типа. Для определения расчетного плитного пролета установим расстояние между ВБ в свету. Его значение будет составлять l₀ = 2,05 - 0,25 = 1,8 м. Для пролета, расположенного с краю пролета, при рассмотрении от центра площадки опирания до ВБ значение расстояния в свету будет составлять l₀ = 2,05 - 0,25/2 - 0,12/2 = 1,865 м.

Далее в табличном виде (таблица 3) приведен расчет нагрузки на плиту.
Таблица 3 – Нормативные и расчетные нагрузки на 1 м² перекрытия

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке, 	Расчетная нагрузка, кН/м2
Вес плиты Наливной пол δ=25 мм 20∙0,025=0,5 Армированная бетонная стяжка δ=45 мм 25∙0,045=1,125	2,0 0,5 1,125	1,2 1,3 1,3	2,4 0,65 1,463
Итого постоянная	3,63		4,51
Временная:	10,5	1,2	12,6
Полная нагрузка	14,13		17,11

Для полосы (ширина принята равной 1м) плиты значение расчетной погонной нагрузки будет составлять 17,11 кН/м (расчет далее):

q = (g + v)·1·γ_n= 17,11·1·1 = 17,11 кН/м.

Расчет изгибающих моментов производится как для элемента балка неразрезного типа многопролетная. При этом должен быть учтено явление пперераспределения моментов:

- значения момента будут составлять для первой опоры промежуточного характера, а также в первом пролете

M = ql²/11 = 17,11·1,865²/11 = 5,41 кН·м.

- значения момента будут составлять для средних опор и в средних пролетах

M = ql²/16 = 17,11·1,8²/16 = 3,46 кН·м;

В плитах, которые являются окаймленными по контуру балками монолитно-связанного типа, значения изгибающих моментов будут равны:

М₁ = 0,8·3,46 = 2,77 кН·м.

4.2.2 Расчет плиты по первой группе предельных состояний. Характеристики прочности бетона и арматуры

Конструкция выполнена из тяжелого бетона класс В20, твердение осуществляется естественным образом. Данный класс бетона имеет следующие расчетные характеристики: R_b=11,5 МПа, R_bt=0,9 МПа. В конструкции плиты применяется проволока класс В500, расчетные параметры составляют R_s=415МПа.

4.2.3 Подбор сечения продольной арматуры в средних пролетах и на средних опорах плиты между осями «1» и «2»
Подбираем арматуру основной сетки С-1 по изгибающему моменту М = 4,09 кНм, на условную ширину b = 1000 мм. Рабочая высота сечения:

h = h - a = 80 -15 = 65 мм





Определение необходимой площади растянутой арматуры.



Для конструкции выбраны: сетка рулонного типа С1, а также стержни 10 Ø 5В500, площадь поперечного сечения будет составлять A_s = 196,0 мм²

Для первой опоры промежуточного типа, а также в первом пролете производим раскатывание сетки дополнительного характера. Для данной сетки производим выполнение расчета на момент изгиба со значением М = 5,41 – 3,46 = 1,95 кНм. Параметры для расчета составляют: ширина 1 м, рабочая высота для сечения h₀=h-a=80-15=65мм.







Для конструкции выбраны: сетка рулонного типа С2, а также стержни 10 Ø 4 В500, площадь поперечного сечения будет составлять A_s = 126,0 мм²
4.2.4 Подбор сечения продольной арматуры в средних пролетах и на средних опорах в плитах, окаймленных по контуру балками
Осуществим для сетки основного назначения С3 подбор арматуры на основании значений изгибающего момента, который составляет М₁ = 2,77 кНм. Параметры рабочего сечения: ширина 1 м, высота h₀ = h - a = 80 - 15 = 65 мм.







Принимаем 8 Ø 5 В500 с A_s = 157,1 мм² и соответствующую рулонную сетку С3.

Эта сетка является основной на всю ширину здания.

В первом пролете и на первой промежуточной опоре раскатывают дополнительную сетку, которая рассчитана на изгибающий момент М = 5,41 – 2,77 = 2,64 кНм.







Для конструкции выбраны: сетка рулонного типа С4, а также стержни 7 Ø 5 В500, площадь поперечного сечения будет составлять A_s = 137,5 мм²

Раскатывание сеток производится аналогично ситуации в первом случае.
4.3 Расчет второстепенной неразрезной балки
4.3.1 Расчетная схема и усилия в балке


Рис. 5. Расчетный пролет крайней второстепенной балки
Произведем для ВБ определение расчетных нагрузок (на 1 погонный метр):

1. Постоянная нагрузка:

- от собственного веса плиты и пола (табл. 3)

q₁ = g (l₁/3)γ_n= 4,51· 6,15/3 · 1 = 9,25 кН/м, где l₁/3 - ширина грузовой площади второстепенной балки;

− то же от ребра сечением 0,25 · 0,42(0,5 – 0,08) = 0,42;

q₂ = b h ρ γ_fγ_n= 0,25 · 0,42 · 25 · 1,2 · 1,0 = 3,15 кН/м;

полная постоянная нагрузка

q_g= q₁ + q₂ = 9,25 + 3,15 = 12,4 кН/м;

временная нагрузка

q_v= v(l₁ /3)γ_n= 12,6 ∙ 6,15/3 ∙ 1,0 = 25,83 кН/м;

полная расчетная нагрузка

q = q_g+ q_v= 12,4 + 25,83 = 38,23 кН/м.

l₀₁ = 6,15 – 0,30/2 = 6,0 м.

Изгибающий момент в первом пролете:

M = q l²/11 = 38,23 ∙ 6,0² /11 = 125,12 кНм.

Изгибающий момент на первой промежуточной опоре:

M = q[(l₀₁ + l₀₂)/2]²/14 = 38,23 · [(6,0 + 5,85)/2]²/14 = 95,86 кН· м.

Изгибающий момент в средних пролетах и на средних промежуточных опорах:

M = q l₀²/16 = 38,23 · 5,85² /16 = 81,77 кНм.

Условная нагрузка

q_у= 12,4 + 0,25 · 25,83 = 18,86 кН/м.

Изгибающий момент от условной нагрузки в первом пролете:

M = q_y l₀₁²/11 = 18,86 · 6,0²/11 = 61,72 кН·м.

Изгибающий момент от условной нагрузки в средних пролетах:

M = q_y l₀²/16 = 18,86 · 5,85²/16 = 40,34 кН·м.

Отрицательный изгибающий момент во втором пролете:

M = –(95,86 + 81,77)/2 + 40,34 = –48,48 кН·м.

Отрицательные изгибающие моменты в следующих пролетах:

M = –81,77 + 40,34 = –41,43 кН·м.



Рис. 6. Огибающая эпюра изгибающих моментов во второстепенной балке
Поперечные силы во второстепенной балке:

− на крайней опоре

Q₁ = 0,4ql₀₁ = 0,4 ·38,23·6,0 = 91,75 кН;

− на первой промежуточной опоре слева

Q_2,лев = 0,6ql₀₁ = 0,6 ·38,23·6,0 = 137,63 кН;

− на первой промежуточной опоре справа и других опорах

Q_2,прав = 0,5ql₀ = 0,5·38,23 ·5,85 = 111,82 кН.
4.3.2 Расчет второстепенной балки по первой группе предельных состояний. Характеристики прочности бетона и арматуры
Конструкция выполнена из тяжелого бетона класс В20, твердение осуществляется естественным образом. Данный класс бетона имеет следующие расчетные характеристики: R_b=11,5 МПа, R_bt=0,9 МПа. В конструкции плиты применяется арматура продольного и поперечного типа. Для поперечной арматуры выбран класс А400, значение R_sw составляет 285 МПа, для продольной арматуры балок выбран класс А400, значение R_s составляет 355 МПа.


4.3.3 Проверка высоты сечения балки
Осуществление проверки для такого параметра как высота балочного сечения производится на основании момента в опоре M = 96,86 кНм при значении  = 0,35 (α_m = 0,289). Это связано с тем, что значение момента получена с учетом того, что происходит формирование шарнира пластического типа. Для балки значение минимальной рабочей высоты будет составлять:



Таким образом установим значение минимальной балочной высоты. Она составит h = h₀ + a = 341,43 + 50 = 391,43 мм. Делаем вывод о достаточности принятой балочной высоты, равной 500 мм. В опорном сечение рабочая балочная высота будет составлять h₀ = 500 - 50 = 450 мм.
4.3.4 Расчет прочности по сечениям, нормальным к продольной оси
При h^/ _f = 80 > 0,1h = 0,1 х 500 = 50 мм размеры свесов не могут превышать следующих размеров (свесы в каждую сторону) (2050 - 250) / 2 = 900 мм, а также l₂/ 6 = 6100 / 6 = 1017 мм. Это связано с тем, что значение полной полочной ширины составляет b _f = 2050 мм.

Для первого пролета параметры сечения будут составлять:

h₀ = 500 - 40 = 460 мм, М = 125,12 кНм.





Высота сжатой зоны бетона

х = h₀ = 0,025 ·460 =11,5 < h_f = 80мм, следовательно, нижняя граница сжатой зоны проходит в полке, и сечение рассчитывается как прямоугольное.



Для конструкции производим выбор 2 Ø 25 А400, размеры площади в таком случае составят A_s = 982 мм²

Для пролетов среднего типа сечение будет иметь параметры: М = 81,77 кНм, h₀ = 460 мм.





Высота сжатой зоны бетона

х = h₀=0,0165 ·460 =7,59< h_f = 80мм, следовательно, нижняя граница сжатой зоны проходит в полке, и сечение рассчитывается как прямоугольное.



Для конструкции производим выбор 2 Ø 18 А400, размеры площади в таком случае составят A_s = 509 мм²

Для сечения в пролете №2 будут следующие параметры:

М = 48,48 кНм,

h₀ = 500 - 50 = 450 мм.







Принимаем 2 Ø 18 А400 с A_s = 509 мм²

Сечение во третьем пролете: М = 41,43 кНм,







Принимаем 2 Ø 14 А400 с A_s = 308 мм²

Параметры для сечения на промежуточной опоре №1 будут составлять:

h₀ = 500 - 50 = 450 мм, М = - 96,86 кНм.

Осуществим выполнение расчета сеточной арматуры на момент изгиба, равный М = - 96,86/2 = 48,43 кНм.







Необходимая площадь попеечного сечения для одной сетки составит A_s = 503 мм 10 Ø 8 А500. Произведем выбор двух сеток.

На опорах промежуточного типа параметры сечения будут составлять:

М = 81,77 кНм, h₀ = 500 - 50 = 450 мм. Расчетный момент на одну сетку М = 81,77 / 2 = 40,89 кНм.





Определение необходимой площади растянутой арматуры.



Требуется 7 Ø 8А500 с A_s = 352 мм² на одну сетку. Принимаем 2 сетки.

4.3.5 Расчет прочности по сечениям, наклонным к продольной оси

Проверка по сжатой наклонной полосе Q = 137,63 кН.

Q = 137,63 < 0,3·R ·b· h = 0,3·11,5·250·450 = 388125H = 388,125 кН.

Прочность наклонной полосы обеспечена.

Определяют интенсивность хомутов.



Проверяем условие q_sw ≥ 0,25R_btb = 0,25·0,9·250 = 56,25 Н/мм, условие выполняется.

Условие выполняется, хомуты учитываются в расчете полностью.

Определяем М_b

М_b = 1,5 ·R ·b ·h² = 1,5 ·0,9 ·250 · 450² = 68,34 ·10⁶ Н/мм

Определяем длину проекции невыгоднейшего наклонного сечения с.

Поскольку q_sw/ R_bt · b = 115,2 / 0,9 · 250 = 0,512 < 2, значение с находим по формуле, оно должно быть не более 3 х h₀



где q₁ = q - 0,5 · q_v= 38,23 - 0,5 · 25,83 = 25,32 кН/м.

Принимаем с₀ = 2·h₀= 2 · 450 = 900 мм < с. Тогда:

_кН

Q_b не более 2,5 ·R_bt· b· h₀ = 2,5 · 0,9 · 250 · 450 = 253125 Н = 253,125 кН и не менее

Q_b,min = 0,5· R_bt· b· h₀ = 0,5· 0,9· 250· 450=50625 Н = 50,625 кН,

Q_w= 0,75· q_sw· с_о =0,75· 115,2· 900=77760 Н = 77,76 кН,

Q = Q_max– q₁· c =137,63 – 25,32· 1,343 = 103,63 кН,

Q_b+ Q_w = 41,59+77,76 =119,35 > Q = 103,63 кН.

принятый шаг хомутов не выходит за рамки максимального значения.

В средней части второстепенной балки принимаем шаг поперечных стержней s_w2= 300 мм < 0,75h_o. Получается, принятая интенсивность хомутов в пролете равна:



Проверяем условие q_sw ≥ 0,25R_btb = 0,25·0,9·250 = 56,25 Н/мм, условие выполняется.

Определяем длину участка l₁с интенсивностью хомутов q_w1. Так как

q_sw= 0,75(q_sw1 – q_sw2) = 0,75(115,2 – 57,6) = 43,2 Н/мм > q₁ = 25,32 Н/мм,

значение l₁ вычислим, приняв Q_b,min = 0,5R_bt bh₀ = 0,5·0,9·350·450 = 70875 Н;



Принимаем длину участка с шагом хомутов s_w1= 200 мм равным 0,8 м.

Заключение

Данный курсовой проект предполагает разработку основных элементов несущих железобетонных конструкций многоэтажного промышленного здания. В ходе выполнения курсового проекта был произведен расчет и конструирование несущих конструкций в сборном и монолитном вариантах.

В первом варианте – сборном было осуществлено проектирование ребристой плиты перекрытия, рассчитаны усилия, подобрана рабочая арматура плиты, произведена проверка по первому и второму предельным состояниям. Запроектирован железобетонный ригель, определены его размеры, произведены необходимые проверки, подобрана арматура крайнего ригеля.

Во втором варианте – монолитном запроектирована монолитная плита перекрытия, произведена проверка по первому предельному состоянию, подобрана рабочая арматура. Также сконструирована второстепенная балка, прошедшая проверку по первому предельному состоянию и произведен ее расчет по прочности.

В том числе, в ходе выполнения курсового проекта были разработаны чертежи, в числе которых планы сборного и монолитного перекрытий, опалубочные чертежи и схемы армирования ребристой плиты и ригеля в сборном варианте и армирование плиты с раскладкой сеток и армирование второстепенной балки, относящиеся к монолитному варианту исполнения несущего каркаса многоэтажного промышленного здания из железобетонных конструкций.

Опираясь на все вышесказанное можно сделать следующий вывод: поставленные в курсовом проекте задачи выполнены, цель достигнута.

Библиографический список

1. Свод правил СП 20.13330.2016. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07–85*. Свод правил нагрузки и воздействия. Минрегион России. – М. : ОАО ≪ЦПП≫, 2011. – 80 с.

2. Свод правил СП 63.13330.2018. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01–2003. Минрегион России. – М. : ОАО ≪ЦПП≫, 2012. – 161 с.

3. ГОСТ Р 54257–2010. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения и требования. Минрегион России. – М. : ОАО ≪ЦПП≫, 2011. – 29 с.

4. ГОСТ 21.503–80. Система проектной документации для строительства. Конструкции бетонные и железобетонные. Рабочие чертежи. – М. : Изд-во стандартов, 1981. – 18 с.

5. Свод правил СП 52-101–2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. – М. : ФГУП ЦПП, 2004. – 54 с.

6. Свод правил СП 52-102–2004. Предварительно напряженные железобетонные конструкции. – М. : ФГУП ЦПП, 2004. – 36 с.

7. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-101–2003). – М. : ОАО ЦНИИПромзданий,2005. – 212 с.

8. Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелого бетона (к СП 52-102–2004). – М. : ОАО ЦНИИПромзданий, 2005. – 157 с.

9. Филиппов В.А. Проектирование конструкций железобетонных многоэтажных зданий [Электронный ресурс] : электрон. учеб.-метод. пособие /; ТГУ Архитектурно-строит. ин-т ; каф. «Городское стр-во и хоз-во». – Тольятти: ТГУ, 2015. – 140 с.