Курсовой проект по ж.б конструкциям. Курсовой проект (пояснительная) Новоселов А.В.. Курсовой проект по дисциплине Железобетонные и каменные конструкции на тему Проектирование несущей железобетонной конструкции

• Название: Курсовой проект по дисциплине Железобетонные и каменные конструкции на тему Проектирование несущей железобетонной конструкции
• Анкор: Курсовой проект по ж.б конструкциям
• Дата: 14.05.2023
• Размер: 217.97 Kb.
• Имя файла: Курсовой проект (пояснительная) Новоселов А.В..docx
• Тип: Курсовой проект; #1129539

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Лысьвенский филиал федерального государственного автономного

Образовательного учреждения высшего образования

«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
Факультет: профессионального образования

Специальность:08.03.01Строительство
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине: «Железобетонные и каменные конструкции»

на тему: «Проектирование несущей железобетонной конструкции»


Выполнил

студент группы ПГС-19-1бз

шифр 19-ЛФз-315

Новосёлов А.В.
«____» ____________ 2023 г.
________________________
(подпись студента)

 

Проверил

к.т.н., доцент Сиянов А.И.
Оценка _____________________
___________________________

(подпись преподавателя)
«___» ____________ 2023 г.

Лысьва, 2023г

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 2

1. Исходные данные 3

2.2 Назначение основных размеров плит 6

2.3 Расчет по 1-ой группе предельных состояний 7

2.3.1 Расчет полки плиты на изгиб 7

2.3.2 Предварительный подбор сечения продольной арматуры 9

2.3.3 Определение характеристик приведённого сечения 12

2.3.4 Назначение величины предварительного напряжения арматуры 13

2.3.5 Определение потерь предварительного напряжения 14

2.3.6 Проверка прочности бетона в стадии обжатия 15

2.3.7 Определение коэффициента точности натяжения арматуры 16

2.3.8 Проверка принятого сечения предварительно напряженной арматуры 16

2.3.9 Расчет прочности плиты по сечению наклонному к продольной оси по поперечной силе 17

2.3.10 Проверка прочности по сжатой полосе между наклонными трещинами 18

2.3.11 Расчет плиты в стадии изготовления 18

2.4 Расчет плиты по 2-ой группе предельных состояний 20

2.4.1.Проверка на образование начальных трещин в сжатой зоне при эксплуатационных нагрузках в стадии изготовления 20

2.4.2 Расчет нормальных сечений на образование трещин при эксплуатационной нагрузке 21

2.4.3 Расчет наклонных сечений на образование трещин 23

2.4.4 Определение прогиба плиты при отсутствии трещин в растянутой зоне 25

Заключение 27

ВВЕДЕНИЕ

Курсовой проект разработан в соответствии с заданием и представляет собой расчёт многопустотной плиты перекрытия .Основание рассчитывают по двум группам предельных состояний . По первой группе по несущей способности. По второй группе – по деформациям (по осадкам, прогибам подъёмам).При проектировании железобетонных конструкций их надежность должна быть установлена расчетом по предельным состояниям первой и второй групп путем использования расчетных значений нагрузок, характеристик материалов, определяемых с помощью соответствующих частных коэффициентов надежности по нормативным значениям этих характеристик с учетом степени ответственности

зданий.

А так же при проектировании требуется пользовалися сводами правил по расчету и конструированию бетонных и железобетонных конструкций без предварительного напряжения арматуры (СП 52-101-2003) и предварительно напряженных железобетонных конструкций (СП 52-102-2004).

Предполагается, владение основными теоретическими знаниями проектирования железобетонных конструкций и умеет пользоваться соответствующей технической и нормативной литературой.

В разделах использован единый алгоритм, который включает краткие методические указания, реализуемые расчетные схемы, специфику и взаимосвязь расчетных и конструктивных положений нормативных документов, а также элементы необходимого контроля правильности, достаточности и целесообразности принимаемых решений.

Обозначения, единицы измерения величин, приводимые в указаниях, соответствуют нормативным документам по проектированию железобетонных и каменных конструкций.

1. Исходные данные

Пролет плиты -6,0м

Ширина плиты -1,5

Ширина балок -0,3 м

Класс бетона -В20

Класс преднапряженной арматуры – А600

2. Перечень подлежащих разработке вопросов

Разрабатываемые вопросы	Объем в % от всего здания
Введение	5
Содержание	5
1. Назначение основных размеров плиты	5
2. Расчет плиты по 1-ой группе предельных состояний	45
3. Расчет плиты по 2-ой группе предельных состояний	30
Выводы	5
Список литературы	5

1. 1.1. Исходные данные для проектирования

Пролет плиты – 6,0м.

Ширина плиты – 1,5 м.

Ширина балок – 0,3 м.

Класс бетона – В20.

Расчетное сопротивление бетона R_B = 11,5 МПа,

R_Bt = 0,9МПа.

Сопротивление бетона при расчете по 2-ой группе предельных состояний: R_B,ser = 15,0 МПа [3, табл. 12], R_Bt,ser = 1,35 МПа. Модуль деформации бетона Е_B = 27000 МПа. Класс предварительно напрягаемой арматуры А-600.

Сопротивление напрягаемой арматуры: R_SP=510 МПа и R_SС=450 МПа R_S,SER=590 МПа. Модуль деформации E_S=190000 МПа. Класс ненапрягаемой арматуры В500. Влажность воздуха окружающей среды менее 75% - γ_b2=0,9. Формирование плит на металлическом поддоне с теплообработкой – в тоннельных камерах. Натяжение арматуры – на упорах электротермическим способом.

Нагрузка на 1 м² плиты приведена в таблице 5.1.

Таблица 5.1

Нагрузка	Нормативная нагрузка, кН/м2	γf	Расчетная Нагрузка, кН/м2
Постоянная
Керамическая плитка	0,3	1,1	0,33
Слой цементного раствора 0,03х22кН/м3	0,66	1,3	0,85
Звукоизоляция	0,24	1,2	0,28
Многопустотная плита с круглыми пустотами	3,2	1,1	3,52
Итого γn=1	4,48		4,48
Временная	3.8	1,2	4.56
в том числе длительная	1.8	1.2	2.16
кратковременная	2.0	1,2	2.4
Полная	8.28		9.04
в том числе постоянная и длительная	6.28		-
кратковременная	2.0		–

2.2 Назначение основных размеров плит

Расчетный пролет (крайняя плита):



Высота плиты:



где k = 8 ... 10 (пустотные плиты);

q_n – нормативная продолжительная нагрузка (постоянная и длительная) в кН/м²;

V_n – нормативная кратковременная нагрузка в кН/м².

м.

Принимаем h_n = 0,25 м.

Основные размеры поперечного сечения плиты (назначены по рекомендациям [1, прил. 3]) показаны на рис. 2.1.

Проверка: 7 х 165 + 6 х 35 + 2 х 67=1 500 мм.



Рис. 5.1 Поперечное сечение плиты

2.3 Расчет по 1-ой группе предельных состояний

2.3.1 Расчет полки плиты на изгиб

Для расчета выделяют полосу плиты шириной в один метр. Сбор нагрузок на полку плиты приведён в таблице 1.3.

Таблица 5.3

Загружение полки плиты

Наименование нагрузок	qn кН/м	gf	q кН/м
Вес пола (см. табл. 1)	1,2	-	1,46
Вес полки (0,03´25)	0,0075	1,1	0,00825
3. Временная нагрузка	3,8	1,2	4,56
Итого ´ gn	5,75		6,028

Изгибающий момент [рисунок 2.2]:





Рис. 2.2 - Схема работы полки плиты

Полезная высота сечения при расположении арматуры в середине полки:

м.



Подбор сечения арматуры:







Принимаем минимальную сварную сетку по ГОСТ 8478-8 [4, приложение VII] (А_s=0,65 см²).

2.3.2 Предварительный подбор сечения продольной арматуры

Изгибающий момент в середине пролета:



В расчетах по предельным состояниям первой группы расчетная толщина сжатой полки приведенного таврового сечения (рис. 2.3) принимается равной фактическому значению ( ). Ширина полки b_f^’, вводимой в расчет, принимается равной всей ширине верхней полки плиты, так как имеет место: [3, п.3.16].

Ширина ребра

b=1,46 - 7´0,165 = 0,305 м.



Рис. 2.3 - Сжатая полка сечения плиты

Предположим, что нейтральная ось проходит в пределах полки (I случай), то есть [1, 3.3].



где



подтверждается 1-ый случай расчета.

Для вычисления коэффициента условия работы g_sb по формуле

, [3, 27]

принимаем предварительно x_R=0,55. Для арматуры класса A-IV коэффициент h=1,2 [3, п.3.13]. Тогда



Принимаем g_sb=1,2.

Требуемое сечение арматуры равно:



Принимаем 6Ø10A-IV (A_sp=4,71 см²) [прил. 4]. Размещение арматуры приведено на рисунке 2.4.



Рис. 2.4 - Размещение рабочей арматуры.

2.3.3 Определение характеристик приведённого сечения

Заменяем пустоты равновеликими по площади и моментам инерции прямоугольниками. При круглых пустотах диаметрами d сторона квадратного отверстия равна: h_red=0,9d=0,9´16,5=14,85 см.

Толщина полок, приведенного сечения h_f = h_f^’=(25-14,85)х0,5=5,07см.

Ширина ребра 146-7 х 14,85 =42,05 см [рисунок 2.4].

[3, п. 4.5]





Рис. 2.4. Приведенное сечение плиты

Приведенная площадь сечения:





Приведенный статический момент относительно нижней грани сечения:





Положение центра тяжести приведенного сечения:



Приведенный момент инерции:



=

Момент сопротивления по нижней зоне



то же по верхней зоне

2.3.4 Назначение величины предварительного напряжения арматуры

Для арматуры должны выполняться условия:

[3, 1]

где значение допустимых отклонений Р при электротермическом способе принимается [3, п.1.23]:







Принимаем s_sp =500 МПа.

2.3.5 Определение потерь предварительного напряжения

Первые потери ( ):

1. 
   От релаксации напряжений арматуры. При электротермическом натяжении стержневой арматуры:
   

=0,03 =0,03´500=15 МПа [3, поз.1 табл.5].

2. 
   От температурного перепада потери не учитываются, так как форма с изделием подогревается в тоннельной камере до одинаковой температуры.
   
3. 
   От обмятия анкеров. При электротермическом способе натяжения в расчете не учитывается [3, табл.5, поз.3].
   
4. 
   От сил трения арматуры. При натяжении на упоры и отсутствии огибающих приспособлений не учитываются [3, табл.5, поз.4].
   
5. 
   От деформации стальной формы. При электротермическом способе натяжения в расчете не учитываются [3, табл.5, поз.5].
   
6. 
   От быстронатекающей ползучести бетона [3, табл.5, поз.6]. Напряжения в бетоне на уровне центра тяжести предварительно напряженной арматуры s_bp равны
   

Передаточная прочность бетона R_bp для арматуры A-IV назначается по [3, п.2.6] из условия R_bp ≥11 МПа, R_bp ≥ 0,5B20 =7,5 МПа.

Принимаем R_bp=12,5 МПа.



Так как





Вторые потери:

7. 
   От усадки бетона [3, табл.5, поз.8]. Для В20 < В30 и при тепловой обработке изделия при атмосферном давлении s₈=35 МПа.
   
8. 
   От ползучести бетона [3, табл.5, поз.9].
   

где a = 0,85 - при тепловой обработке бетона.

Суммарные вторые потери s_los2 = 7,34 + 35 = 42,34МПа.

Общие потери s_los =s_los1 + s_los2 = + 42,34 =59,55 МПа. В соответствии с [3, п.1.2.5] принимаем s_los = 100 МПа.

2.3.6 Проверка прочности бетона в стадии обжатия

Напряжения в бетоне на уровне крайнего сжатого волокна после отпуска арматуры равны [2, п.1.29]:







[3, табл.7, п.1.29] выполняется, прочность бетона в стадии обжатия обеспечена.

2.3.7 Определение коэффициента точности натяжения арматуры

Коэффициент точности натяжения арматуры g_sp определяется по формуле: . [3, 6]

При электротермическом способе натяжения

, [3,7]

где n_p =7 –число стержней напряженной арматуры

тогда g_sp = 1 ± 0,12.

2.3.8 Проверка принятого сечения предварительно напряженной арматуры

Ранее было принято x_R = 0,55. Необходимо уточнить значения коэффициента x_R и площади сечения арматуры A_sp.

Коэффициент x_R определяем по формуле:





- с учетом полных потерь; при неавтоматизированном электротермическом натяжении арматуры Δ [3, п.3.28];



= 500 МПа [3, п.3.12].

Поскольку полученное значение совпадает со значением, принятым в п.2.3.2 x_R=0,55, то перерасчет арматуры не требуется.

.

2.3.9 Расчет прочности плиты по сечению наклонному к продольной оси по поперечной силе

Расчетная поперечная сила на опоре равна:



Влияние свесов сжатых полок (при 7 отверстиях, с учетом )



[3, 77]

Влияние усилия обжатия продольной предварительно напряженной арматуры







Принимаем 1,5

Вычисляем



Так как , то поперечная арматура по расчету не требуется и она ставится конструктивно [3, п.5.27]. На приопорных участках длиной =6,0/4=1,5 м необходимо установить 4 каркаса Ø 5 Вр-I с шагом см (рисунок 2.5). В середине пролета поперечная арматура не требуется.



Рис. 2.5 - Распределение поперечной арматуры.

2.3.10 Проверка прочности по сжатой полосе между наклонными трещинами

Расчет производится по формуле:











где β =0,1 для тяжелого бетона

Условие выполняется, прочность между наклонными трещинами обеспечивается.

2.3.11 Расчет плиты в стадии изготовления

При распалубке и снятии изделия с формы подъемными петлями плита работает, как консольная балка [рис. 2.6]. Вылет консоли l_c=0,4 м. Изгибающий момент от собственного веса плиты в основании консоли с учетом коэффициента динамичности k_d=1,4 [3, п.1.13] равен:





Рис. 2.6 - Работа плиты при распалубке

Напряжение в напрягаемой арматуре в сжатой зоне равно:

МПа [3, п.3.14], где при расчете элементов в стадии обжатия s_sc,u=330 МПа [3, п.3.12]; s_sp^’ определяется с учетом потерь до обжатия с коэффициентом g_sp > 1 [3, п.3.14], то есть [2.3.7]. Таким образом, после обжатия бетона в арматуре остаются растягивающие напряжения.

Усилие предварительного напряжения рассматривается как внешняя сила:



Изгибающий момент в консоли относительно верхней арматуры







где R_b определяется по классу бетона [3, табл.13] равной отпускной прочности R_bp=12,5 МПа; g_b8=1,2 [3, табл.15, поз.8].

Требуемое сечение арматуры в верхней зоне плиты, как для внецентренно сжатого элемента:



Оставляем ранее принятую арматурную сетку [п.2.3.1].

2.4 Расчет плиты по 2-ой группе предельных состояний

2.4.1.Проверка на образование начальных трещин в сжатой зоне при эксплуатационных нагрузках в стадии изготовления

После освобождения арматуры на упорах под действием силы обжатия Р₁ плита изгибается, и в верхней зоне могут возникнуть начальные трещины.

Трещины не возникнут, если удовлетворится условие:



где момент от внешних сил (собственного веса):



Момент силы Р₁ относительно ядровой точки, наиболее удаленной от растянутой (верхней) зоны:



где Р₁= кН [п.2.3.5]; =0,044 м [п. 2.3.5].

Расстояние до нижней ядровой точки





максимальное напряжение в сжатом бетоне от внешних сил и сил предварительного напряжения (нижняя зона):



Принимаем φ= 1,0.

Определим упруго пластический момент сопротивления по упрощенной формуле:





,



где при отпускной прочности бетона R_bp =12,5 МПа [3, табл.13].

Т.к. неравенство выполняется, то начальные трещины не возникают.

Необходимо также проверить появление начальных трещин в местах установки подъемных петель:

Поскольку M_q=0,42 кНм [п.2.3.11],

2.4.2 Расчет нормальных сечений на образование трещин при эксплуатационной нагрузке

Изгибающий момент от внешних нагрузок [3, п.4.5] при g_f = 1



в том числе от длительно действующих нагрузок



Момент сил обжатия относительно верхней ядровой точки равен:

где Р₂ = кН [п.2.3.9].

Расстояние до верхней ядровой точки





Принимаем φ = 1, [3, 135]

- максимальные напряжения в сжатой зоне бетона (верхней)



1,449

Упругопластический момент сопротивления относительно нижней растянутой зоны равен:

=

Проверка образования трещин производится из условия:





Так как условие [3, 124] удовлетворяется при длительной части нагрузки

( < 168,70), и при полной нагрузке ( < ), в элементе трещины не возникают.

2.4.3 Расчет наклонных сечений на образование трещин

Расчет производится в сечении у грани опоры плиты (I-I) и на расстоянии длины зоны передачи напряжений в сечении (2-2) [рис. 2.7]. [3, п.4.11]

Длина зоны передачи напряжений равна:

м, [3, 11]


0,2


Рис. 2.7 - Определение напряжения в арматуре.







Определение нормальных напряжений в бетоне от внешней нагрузки и усилия предварительного обжатия на уровне центра тяжести приведенного сечения (У=0): в сечении 2-2



в сечении 1-1



Определение касательных напряжений в бетоне от внешней нагрузки:









Значение главных напряжений (растягивающих и сжимающих ) в бетоне: в сечении 2-2





В сечении 1-1:



.

Определение коэффициента влияния двухосного сложного напряженного состояния на прочность бетона:

в сечении 2-2



где ⍺ = 0,01 для тяжелого бетона. Принимаем , [3, 142],

в сечении 1-1



Принимаем _b4 = 1.

Проверка образования трещин наклонных к продольной оси элемента производится из условия [3, 141]

2.4.4 Определение прогиба плиты при отсутствии трещин в растянутой зоне

Определение кривизны от кратковременной нагрузки (2,0 кН/м²)

[3, 4.24]

1/м [3,156]

где изгибающий момент от временной нагрузки:



_b1 = 0,85 - коэффициент, учитывающий влияние кратковременной ползучести бетона.

Определение кривизны от постоянной и длительных нагрузок (6,28 кН/м²)



[3, 156]





Определение кривизны, обусловленной выгибом элемента от кратковременного обжатия



[3, 157]

Определение кривизны, обусловленной выгибом элемента вследствие усадки и ползучести бетона от предварительного обжатия.



где и ^’ - относительно деформации бетона от усадки и ползучести сил, предварительного обжатия соответственно на уровне растянутой арматуры и крайнего сжатого волокна бетона, определяемые по формулам:





Так как верхняя зона у нас от предварительного обжатия растянута, то ползучести бетона нет и =

Прогиб будет равен [3, п.4.24, п.4.31]

м

Допустимый прогиб при пролетах более 6 ≤ l ≤ 7.5 м должен быть не более 3 см [3, табл.4], и в данном случае составляет



Полученный прогиб меньше допустимого, следовательно удовлетворяет требованиям СНиП.

Заключение

В процессе выполнения курсового проекта были применены методические указания, в которых представлены принципы и правила проектирования несущей железобетонной конструкции- пустотелой плиты перекрытия. В Курсовом проекте отражена основная технологическая последовательность конструирования и расчета её элементов в соответствии с действующей нормативной документацией.

В расчётной части Курсового проекта были выполнены расчёты по 1-ой и 2-ой группе предельных состояний , это : расчёт полки плиты на прогиб , а также предварительный подбор сечения продольной арматуры. В рамках данного расчёта были также : проверка прочности бетона в стадии обжатия и расчёт прочности плиты по сечению наклонному к продольной оси по поперечной силе.
Графическое оформление результатов проектирования было выполнено виде чертежа на листе формата А1, содержащие: план и разрезы перекрытий в монолитном и сборном вариантах, маркировку отдельных элементов, рабочие чертежи монолитной плиты и, рассчитанной сборной плиты.

На всех чертежах, выполненных в стандартном масштабе, указываются классы арматуры и бетона, технологические особенности изготовления и эксплуатации, уровень предварительного натяжения (для напрягаемых элементов), расчетные схемы транспортирования, монтажа и т.п.

Список литературы

1. 
   СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. М.: ГУП «НИИЖБ, ФГУП ЦПП, 2004.
   
2. 
   СП 52-101-2003 Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. М.: ГУП «НИИЖБ, ФГУП ЦПП, 2004.
   
3. 
   Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-101-2003). ЦНИИПромзданий, НИИЖБ.- М.: ОАО «ЦНИИПромзданий, 2005.-214 с.
   
4. 
   СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия. Госстрой России. – М.: ГП ЦПП 2003.
   
5. 
   Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры (к СНиП 2.03.01-84). – М.: ЦИТП, 1986.
   
6. 
   Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов (к СНиП 2.03.01-84). Часть 1. – М.: ЦИТП, 1986.
   
7. 
   Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов (к СНиП 2.03.01-84). Часть 2. – М.: ЦИТП, 1986.
   
8. 
   Байков В. Н., Сигалов Э. Е. Железобетонные конструкции. Общий курс. – М.: Стройиздат, 1991.
   
9. 
   Шерешевский И. А. Конструирование промышленных зданий и сооружений. – Л.: Стройиздат, 1975.
   
10. 
    Бородачев Н. А. Автоматизированное проектирование железобетонных и каменных конструкций. – М.: Стройиздат, 1995.
    
11. 
    СНиП II-22-81 Каменные и армокаменные конструкции/ Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 2003. - 40 с.
    
12. 
    СТП ИрГТУ 05-04 "Система качества подготовки специалистов. Оформление курсовых и дипломных проектов"