Расчет каркаса многоэтажного жилого дома

Министерство образования Российской Федерации

Министерство образования Кыргызской Республики

Кыргызско-Российский Славянский Университет

Факультет Архитектуры Дизайна и Строительства

Кафедра «Архитектура Промышленных и Гражданских Зданий»


Расчетно-графическое задание по дисциплине:

«Железобетонные конструкции»


Выполнил: Гиндин В.Б.

стд. гр. ПГС-1-06

Проверила: Адыракаева Г.Д.


Бишкек 2010

Исходные данные для проектирования


Шаг колонн в поперечном направлении l1 = 6,4м;

Шаг колонн в продольном направлении l2 = 5,5м;

Размеры здания - 3l1 х 8l2;

Направление ригелей – поперечное;

Временная равномерно распределенная нагрузка - 6600 Н/м2 = 6,6 кН/м2;

Число этажей – 8;

Высота этажа – 3м;

Толщина кирпичной стены - 1,5 кирпича = 380 мм.

Класс бетона: В 25, ρ=2500 кг/м3.

Район строительства – г. Санкт – Петербург.

Содержание


1. Расчет и компоновка плит перекрытия

2. Расчет панели по предельным состояниям 1-й группы

3. Расчет панели по предельным состояниям 2-й группы

4. Статический расчет ригеля

5. Расчет колонны

6. Расчет железобетонного фундамента

Список литературы

1. Расчет и компоновка плит перекрытия


Т.к заданная временная равномерно распределенная нагрузка составляет значение 6600 Н/м2 , согласно таблице 3.4 (п. №1, см. Литература), в качестве перекрытия будем использовать ребристые плиты.

Размеры связевых принимаем шириной 1,2 м. Тогда:

1. Размеры плит в крайних ячейках l1 х l2:



2. Размеры плит в средней ячейке l1 х l2:


.


где - ширина плиты, - число плит в ячейке l1 х l2.

Данные для проектирования плиты:

1. Проектируемая плита междуэтажного перекрытия будет эксплуатироваться при нормальной температуре (отапливаемое помещение), в неагрессивной среде с влажностью не выше 75%.

2. Способ изготовления конструкций - агрегатно-поточная заводская технология.

3. Вид железобетона - предварительно напряженный.

4. Способ натяжения – электротермическое натяжение на упоры опалубочной стальной формы.

5. Условия твердения бетона - термовлажностная обработка при атмосферном давлении, прогрев бетона выполняется совместно с силовой (опалубочной) формой.

6. Бетон – тяжелый, класса В 25.

По таблице 2 (п.2 см Литература):

- Коэффициент условия работы бетона γв2 = 0,9;

- Призменная прочность Rbn=18,5 МПа (нормативная), Rb=14,5 МПа (расчетная);

- Сопротивление на растяжение Rbtn=1,6 МПа (нормативное), Rbt=1,05 МПа (расчетное);

- Начальный модуль упругости Ев=27х103 МПа.

7. Арматура:

По таблице 2 (п.2 см Литература):

Напрягаемая, (в продольных ребрах плиты), класса A – IV:

- Нормативное сопротивление растяжению Rsn=590 МПа;

- Расчетное сопротивление растяжению Rs =510 МПа;

- Модуль упругости Еs=190х103 МПа.

Ненапрягаемая, (сварные сетки), класса Вр - I:

- Нормативное сопротивление растяжению Rsn=405 МПа;

- Расчетное сопротивление растяжению Rs =370 МПа;

- Модуль упругости Еs=170х103 МПа.

8. Требования предельных состояние 2-й группы:

- К трещиностойкости предъявляется 3-я категория требований, предельно допустимая ширина кратковременного и длительного раскрытия трещин должна составлять соответственно:


мм и мм.


- Предельно допустимый прогиб должен составлять 2,5 см в соответствии

с таблицей 2 СНиП 2.03-01-84.

Расчетный пролет и нагрузки.

Плита рассчитывается по схеме однопролетной балки с шарнирным опиранием на действие равномерно распределенной нагрузки. Будем производить расчет плиты, которая опирается на 2 ригеля.

Для установления расчетного пролета плиты предварительно задаемся размерами сечения ригеля:



Тогда расчетный пролет, при опирании панели поверху:



Сбор нагрузок на 1м2 перекрытия приведен в таблице 1.


Таблица 1. Вертикальная нагрузка на 1м2 перекрытия.


Вид нагрузки

Нормативная нагрузка:

Коэффициент надежности по нагрузке


Расчетная нагрузка:

1. Постоянная

Керамическая плитка,

δ=0,008м;

1,2

Цементно-песчаная стяжка,

δ =25мм,

1,3

Ребристая панель перекрытия 2,5 1,1

Итого

-


2. Временная нагрузка на проектирование.

Включает в себя:

 6,6 1,2 7,92
Длительная (70% от временной) 4,62 1,2 5,544
Кратковременная (30% от временной) 1,98 1,2 2,376

3. Полная

9,694

 -

11,4134

Нагрузка на 1 м. п. длины при номинальной ширине панели 1,4 м с учетом коэффициента надежности по нагрузке по назначению при II классе ответственности :

Расчетная: Нормативная:

Постоянная:

Постоянная:

Полная:

Полная:

Постоянная и длительная:

Определение усилий от внешних нагрузок.

Усилия от полной нормативной нагрузки:

- изгибающий момент в середине пролета: - поперечная сила на опоре:



Усилия от полной расчетной нагрузки:

- изгибающий момент в середине пролета: - поперечная сила на опоре:


Изгибающий момент от постоянной и длительной нагрузок:



Компоновка поперечного сечения панели.

По опыту проектирования ребристых панелей, высоты рекомендуется принимать равной:


.


Принимаем высоту Тогда рабочая высота сечения: , где а – толщина защитного слоя.

В соответствии с рекомендациями на стр. 410 (п. №1, см. Литература), принимаем размеры плиты:

- ширина продольных ребер по низу – 7см;

- то же по верху – 8 см;

- ширина ребра расчетного таврового сечения

- толщина полки hf’=5см;

- ширина полки по верху


2. Расчет панели по предельным состояниям 1-й группы


Расчет прочности панели по сечению, нормальному к продольной оси.

Расчетное сечение панели принимаем тавровое с полкой в сжатой зоне. В расчет вводится вся ширина полки.

Определяем положение границы сжатой зоны бетона из условия:


Следовательно, граница сжатой зоны проходит в полке, расчет плиты ведем как для прямоугольного сечения размерами 135см х 27см.

Вычисляем коэффициент по формуле:



Из таблицы 1.16 (п.1 см. Литература) находим коэффициенты ξ=0,04 и η=0,98.

Вычислим характеристику сжатой зоны ώ по формуле:


ώ=0,85 – 0,008γb2Rb = 0,85 – 0,008∙0,9∙14,5=0,7456


Определим граничную высоту сжатой зоны:


Здесь σscu = 500 мПа; σsR = Rs + 400 – σsP - ∆σsP


Предварительное напряжение арматуры σsP = 0,6Rsn = 0,6∙590=354мПа.

Значение предварительного напряжения арматуры вводится с коэффициентом точности натяжения γsP.

Его предельное отклонение ∆γsP при электромеханическом способе натяжения определяется по формуле:

,


где np – число стержней в панели.


,


где l – длина натягиваемого стержня; (=5,5м).

Тогда значение коэффициента точности натяжения равно:


γsP = 1- ∆γsP = 1 – 0,232=0,768


Следовательно значение предварительного напряжение с учетом коэффициента точности натяжения будет равно:


∆σsP = 0,768∙354=271,872мПа.

Отсюда σsR = 590 + 400 – σsP - ∆σsP = 590 + 400 – 354 – 271,872 = 364,128 мПа.


Граничная высота сжатой зоны:



ξ=0,039 < ξR=0,6. Следовательно, площадь сечения растянутой арматуры можно определить по формуле:


- коэффициент условия работы, учитывающий сопротивление напрягаемой арматуры выше условного предела текучести. Определяется согласно формуле:


> η


η = 1,2 для арматуры класса A – IV. Принимаем = η =1,2

Площадь арматуры:



Принимаем 2 стержня ш16 с фактической площадью 4,02 см2.

Расчет полки на местный изгиб.

Полка панели рассчитывается как балочная плита, частично защемленная в продольных ребрах панели, на действие равномерно распределенной нагрузки.

Расчетный пролет – расстояние в свету между продольными ребрами) при ширине ребер по верху 8 см равен:



Определим нагрузку, действующую на 1м2 плиты. Она будет составлять: , где: g1 = 0,1584+0,585=0,7434 кН/м2 – нагрузка от пола.

- нагрузка от собственной массы полки v = 7,2 кН/м2 – временная.

Итого: .

Для расчета условно вырезаем из полки полосу шириной 1м. В этом случае погонная нагрузка на полку будет равна 8850 Н/м. Тогда изгибающий момент в полосе с учетом частичного защемления полки в ребрах, в сечении расположенном в середине пролета будет равен:



Рабочая высота сечения равна

Вычисляем коэффициент по формуле:



Из таблицы 1.16 (п.1 см. Литература) находим коэффициенты ξ=0,074 и η=0,963

Определяем граничную высоту сечения:


σsR = Rs=370 мПа.

ξ=0,074 < ξR=0,602.


Следовательно, площадь арматуры на 1 м.п. можно определить по формуле:


Принимаем сетку с поперечной рабочей арматурой С – 1 шириной 1140мм.

, при шаге стержней 200мм.

Гнутая сетка С-2 применяется той же марки, что и С-1, но с шириной



Расчет прочности панели по сечению, наклонному к продольной оси.

Проверяем условие обеспечения прочности по наклонной полосе между наклонными трещинами при действии поперечной силы Q = 40,38 кН. С помощью формулы:



где - коэффициент, учитывающий влияние хомутов. Определяется по формуле:

, где - коэффициент поперечного армирования. Ориентировочно = 0,001.


Тогда:


- коэффициент, определяется по формуле:

, где - для тяжелого бетона = 0,01.

Тогда

Проверяем:



Условие удовлетворяется. Следовательно, размеры поперечного сечения панели достаточны.

Проверяем необходимость постановки расчетной поперечной арматуры из условия:



где – коэффициент. =0,6 – для тяжелого бетона.

– коэффициент, учитывающий влияние полок в тавровых элементах.



При условии, что . Учитывается наличие 2-х ребер в панели.

- коэффициент, учитывающий влияние продольных сил. Определяется по формуле:



Вместо величины N подставим в формулу значение усилия обжатия с учетом коэффициента точности натяжения (но без учета потерь!) (см. выше):

.


Поэтому принимаем



Условие необходимости постановки расчетной поперечной арматуры не удовлетворяется. Следовательно необходима установка поперечной арматуры по расчету.

Расчет поперечной арматуры на действие поперечной силы для обеспечения прочности по наклонной трещине по наклонному сечению, будем производить по условию (1.64) (п.1 см. Литература). При отсутствии отгибов, условие имеет вид:



где - величина поперечного усилия, воспринимаемого бетоном;

- то же, воспринимаемое поперечными хомутами.

Величина определяется по формуле (1.65) (п.1 см. Литература):



где с – максимальная длинна проекции опасного сечения на продольную ось элемента.

- коэффициент, учитывающий влияние вида бетона Таблица 1.17 (п.1 см. Литература)

Для тяжелого бетона

По условию (1.66) (п.1 см. Литература) поперечное усилие должно быть не менее


(см. выше)


Подставив минимальное значение в (1.65) получим:



Определим величину поперечных усилий воспринимаемых хомутами:



Для хомутов выполнятся условие: Усилие в хомутах на единицу длины равно:



Проверяем:


. Не удовлетворяется.


В этом случае принимаем

Определим фактическую длину проекции опасной наклонной трещины на продольную ось элемента:



Но так как . То принимаем фактическую длину

Уточняем величину , с учетом .


<


В связи с этим, окончательно принимаем .

Из условия сварки продольных ребер панели класса А-I с продольной конструктивной ненапрягаемой арматурой (d=8мм), принимаем в качестве поперечной арматуры арматуру класса Вр-I диаметром 4мм 0,126 см2 (по табл. 1.12 (п.1 см. Литература) ).

Т.к число каркасов составляет по одному в каждом из 2-х ребер, площади поперечного сечения хомутов

Определим шаг поперечных хомутов на приопорных (четверть пролета) участках:



Согласно требований СНиП 2.03.01-84* п.3.31 , при расчете железобетонных элементов с поперечной арматурой, должна также обеспечиваться прочность по наклонному сечению в пределах участка между хомутами. Максимальный шаг поперечных хомутов определяется по формуле:



Также, поперечная арматура должна удовлетворять конструктивным требованиям СНиП 2.03.01-84* (5.26-5.28):

- на приопорных участках, при h<45 см,