Курсовая работа: Реконструкция зданий и сооружений 2
Название: Реконструкция зданий и сооружений 2 Раздел: Рефераты по строительству Тип: курсовая работа | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Министерство образования и науки РФ Саратовский государственный технический университет Кафедра: «Промышленное и гражданское строительство» Пояснительная запискак курсовому проекту по дисциплине: «Реконструкция зданий, сооружений и застройки» Выполнил: ст. гр. ПГС-42 Голик С.С. Принял: к.т.н. каф. ПГС Волжнов Е.Д. Саратов 2007 Содержание Исходные данные 1. Определение габаритных размеров колонн, балок и плит 2. Расчет ребристой плиты перекрытия 2.1. Определение габаритных размеров плиты 2.2. Выбор материала 2.3. Расчет полки плиты 2.4. Расчет продольных ребер плиты на прочность по нормальным и наклонным сечениям 2.5. Конструирование плиты 3. Устройство армошвов и армопоясов при надстройке здания 4. Усиление ж/б ребристых плит распорными болтами 5. Усиление кирпичного простенка ж/б обоймой 6. Усиление стен металлическими тяжами 7. Список литературы Приложение 1. Спецификация Приложение 2. Ведомость курсового проекта 3 4 6 7 7 7 10 13 14 16 18 24 26 28 29 Характеристики заданияТаблица 1.
Временная нагрузка и толщина стен здания для заданного районаТаблица 2.
Конструкция пола и тип плиты перекрытия Таблица 3.
1. Определение габаритных размеров колонн, балок и плит Колонны. Размеры поперечного сечения колонн К1 рекомендуется принять из условия: hк=bк=(1/20)∙hэт hк=bк=(1/20)∙3900=195 мм. но кратные 50 мм и не меньше чем 200 мм. Поэтомуhк=bк=200 мм. Прогон (ригель). Прогон прямоугольного сечения размерами: h=(1/8 – 1/12)∙l1 h=(1/8 – 1/12)∙6650=600 мм. b=(1/2 – 1/3)∙h b=(1/2 – 1/3)∙600=200 мм. Высота поперечного сечения должна быть кратна 50 мм, если h<600 мм. Плиты перекрытия. Ширина плит ВПл назначается согласно следующим рекомендациям: а) ширина плит перекрытия (многопустотные или ребристые) должна быть 1.0<В<3.0 м; б) ширина плит П1 всегда кратна основному модулю 100 мм; в) между колоннами укладываются связевые (распорные) плиты перекрытия П3 – 0.4< ВПл<0.9 м, имеющие вырезы для пропуска колонн; г) если при выбранной ширине плит П1 заданный размер l1 не делится на целое число, то рекомендуется около стен размещать доборные (пристенные) плиты П2 номинальной шириной 0.4< ВПл<1.2 м. Принимаем ширину плит перекрытий: - основная (П1) – 1 м, - связевая (П3) – 0,65 м, - доборная (П2) - 0,4 м. Высота ребристых плит кратна 10 мм и по условию равна: h=(1/15¸1/20)∙ l2 h=(1/20)∙6000=300 мм. Толщина продольных ребер снизу принимаем bр =80 мм, в месте сопряжения с полкой 100 мм. 2. Расчет ребристой плиты перекрытия 2.1. Определение геометрических размеров плиты. Рис.1Зазоры в двух направлениях имеют следующие размеры: Δ=20 мм, Δ1 =50 мм. Ширина плиты поверху равна Впл 1=Впл - Δ1 =1000-50=950 мм, расстояние между продольными ребрами плиты по низу Впл 2=Впл 1-2е=950-2·100=750 мм, где е=100-130 мм – ширина продольного ребра в месте сопряжения с полкой плиты. Конструктивная длина плиты: l´пл =l2 -Δ, где l2 – шаг колонн, l´пл =6000-20=5980 мм. Расчетный пролет плиты: l0 =l´пл -С, где С – ширина опирания плиты (С=90 мм). l0 =5980-90=5890 мм. 2.2. Выбор материала Расчётное сопротивление бетона и модуль упругостиТаблица 4.
Полка плиты армируется рулонными сетками из арматуры класса Вр-I. Продольные ребра армируются плоскими сварными каркасами из арматуры классов А-III (для рабочей арматуры) и А-I (для поперечных стержней). Расчетное сопротивление арматурыТаблица 5.
2.3. Расчет полки плиты. Определение расчетных усилий выполним с учетом упругого защемления полки в продольных ребрах, и за расчетную схему полки принимаем однопролетную балку с упругим защемлением концов от поворота, загруженную равномерно распределенной расчетной нагрузкой. Для расчета полки плиты ее поперечное сечение принимаем с размерами 100хh´f , см (h´f =6,0 см). Сбор нагрузокТаблица 6.
Рис.2 Расчетная схема полки плиты. Величина максимальных изгибающих моментов определяется по формуле: Мmax =q·(l´п )2 /11 Мmax =17.64·0,752 /11=0.9 кН·м Опорные изгибающие моменты , ввиду большой податливости упругих опор, малы, поэтому армирование опорных участков проводим конструктивно. Расчет полки плиты на прочность по нормальным сечениям. Расчетное сечение полки прямоугольное высотой h´f =6,0 см и шириной b=100 см. Определяем требуемую рабочую высоту сечения согласно следующим рекомендациям: h0,тр =(1/12-1/20)·l´п h0,тр =(1/20)·750=37,5 мм Рис.3 Расчетное поперечное сечение полки плитыТребуемая высота полки: h´f (тр) =h0 тр +a, где а=1,5 см – расстояние от центра тяжести рабочей арматуры до нижней грани полки. h´f (тр) =3,75+1,5=5,25 см. Принимаем h´f = 6 см. Определим величину табличного коэффициента А0 =Mmax /Rb ·γb2 ·b·h0 2 , где h0 = h´f - а(см) – рабочая высота сечения, γb2 =0,9 для тяжелого бетона, Rb (кН/см2 ) – расчетное сопротивление бетона, b=100 см - ширина расчетного сечения полки. А0 =90/ 1,15·0,9·100·4,52 =0,04 По табл. 3.8. [1] находим значение коэффициента η=0,979. Тогда площадь рабочей арматуры As =Mmax /Rs ·h0 ·η, где Rs =37,5 кН/см2 - расчетное сопротивление арматуры. As =90/37,5·4,5·0,979=0,545 см2 Процент армирования полки определяется по формуле: μ=(As /b·h0 )·100% μ=(0.545/100·4.5)·100%=0.15% По расчетной площади рабочей арматуры As подбираем диаметр рабочей арматуры: d1 =10 мм. По диаметру рабочей арматуры назначаем диаметр поперечной (конструктивной) арматуры: d2 =3 мм. Шаг стержней рабочей арматуры 160 мм, шаг стержней поперечной арматуры принимаем 250 мм. Таким образом, марка сетки:
2.4. Расчет продольных ребер плиты на прочность по нормальным и наклонным сечениям. При расчете продольных ребер рассматриваем совместно продольные ребра двух смежных плит перекрытия, объединяя их в единое поперечное сечение. Нагрузку собираем на 1 м длины ребер.Сбор нагрузокТаблица 7.
Рис.4Величина максимальных усилий определяется по формулам: Мmax =q·l0 2 /8, Qmax =q·lo /2. Мmax =18,83·5,892 /8=81,66 кН·м; Qmax =18,83·5,89/2=55,45 кН. Расчет продольных ребер на прочность по нормальным сечениям.
Рис.5Расчетное сечение тавровое получено «объединением» двух сечений продольных ребер. Ширина полки равна конструктивной ширине плиты b´f =950 мм, толщина ребра равна удвоенной ширине продольных ребер плиты b=2·bр. Расчетный пролет ребер l0 =5890 мм. Определим требуемую высоту ребра плиты:
Принимаем h=310 мм. Тогда рабочая высота сечения h0 =hтр - а, где а=с+d/2 – расстояние от центра тяжести рабочей арматуры до нижней грани ребра (с=20 мм – защитный слой бетона, d=20 мм – диаметр рабочей арматуры). h0 =310-(20+20/2)=280 мм. Для определения положения нейтральной оси найдем изгибающий момент, который воспринимается принятым сечением ребер плиты при х=h´f = 6 см (где х – высота сжатой зоны бетона):
Определяем величину табличного коэффициента:
Площадь рабочей арматуры: Площадь рабочей арматуры, приходящейся на одно продольное ребро, равна Расчет продольных ребер на прочность по наклонным сечениям Определяем минимальную поперечную силу, воспринимаемую бетоном над наклонной трещиной где φb 3 =0.6 для тяжелого бетона. Следовательно, расчет поперечной арматуры не проводится и диаметр и шаг стержней принимаем конструктивно. Принимаем d=8 мм, шаг поперечных стержней S=150 мм. 2.5. Конструирование плиты. Полка плиты армируется рулонной сеткой С-1 из арматуры класса Вр-I с поперечной рабочей арматурой. Сетка укладывается в нижней растянутой зоне полки. В опорной верхней зоне полки около продольных ребер укладывают арматурную сетку С-2, согнутую под углом 90˚. Рабочие стержни этой сетки d=6 мм из арматуры класса А-I с шагом 200 мм. Конструктивные (продольные) стержни d=3 мм Вр-I. Сетка расположена так, что она заходит в ребро на 150 мм, а в полку заходит на 250 мм. Продольные ребра армируют плоскими сварными каркасами Кр-I. Рабочие стержни объединяются поперечной арматурой и верхним продольным стержнем (конструктивно принимаемым d=10 мм А-I) в плоский единый сварной каркас Кр-I. Так как продольная арматура принята в виде двух спаренных стержней, то с учетом характера эпюры изгибающих моментов верхний рабочий стержень обрывается и не доводится до концов каркаса Кр-I на 598 мм, а нижний (большего диаметра) пропускают на всю длину каркаса. Поперечные стержни по длине каркаса Кр-I имеют разный шаг. В приопорных зонах (на ¼ длины ребра, т.е. на 1495 мм) шаг хомутов равен S=150мм. В средней части (на ½ длины ребра, т.е. 2990 мм) шаг хомутов принимаем S=(3/4)h=220 мм. 3. Устройство армошвов и армопоясов при надстройке здания Факторы, влияющие на выбор типа поясов и армошвов при надстройке здания. Таблица 8.
Условия, определяющие целесообразность выбора железобетонных и армокирпичных поясов или растворных швов при надстройке здания Таблица 9.
Устройство железобетонных и армокирпичных поясов и растворных швов при надстройке здания
|
№ п/п | Нагрузка | qн , кН/м2 | γf | q, кН/м2 |
1 | 8 слоев рубероида | 0,3 | 1,3 | 0,39 |
2 | Стяжка ρ=20 кН/м3 , t=0,11 м | 2,2 | 1,2 | 2,64 |
3 | Утеплитель (керамзит) ρ=8 кН/м3 , t=0,38 м | 3,04 | 1,3 | 3,95 |
4 | пароизоляция | 0,05 | 1,3 | 0,065 |
5 | Ж/б плита (ребристая) | 1,33 | 1,3 | 1,729 |
Итого: постоянная нагрузка | 6,92 | 8,774 | ||
6 | Снеговая (I район) | 0,5 | 1,4 | 0,7 |
Итого: полная нагрузка | 8,18 | 10,574 |
Сбор нагрузок на плиту перекрытия
Таблица 12.
№ п/п | Нагрузка | qн , кН/м2 | γf | q, кН/м2 |
1 | Асфальтобетон ρ=20 кН/м3 , t=50 мм | 1 | 1,3 | 1,3 |
2 | Цементно-песчаный раствор ρ=18 кН/м3 , t=15 мм | 0,27 | 1,3 | 0,35 |
3 | Шлак ρ=9 кН/м3 , t=200 мм | 1,8 | 1,3 | 2,34 |
4 | Плита перекрытия (ребристая) ρ=25 кН/м3 , hred =5,3 см | 1,33 | 1,1 | 1,463 |
Итого: постоянная нагрузка | 4,4 | 5,454 | ||
5 | временная | 11 | 1,2 | 13,2 |
Итого: полная нагрузка | 14,4 | 17,454 |
Рис.8
Грузовая площадь: 6,65х3=19,95 м2 .
Расчетная нагрузка от покрытия, передаваемая с грузовой площади S=19.95 м², равна:
· Постоянная 19,95∙8,774=175,04 кН
· Временная 19,95∙0,7=13,97 кН
· Полная 19,95∙10,574=210,95 кН
Расчетная нагрузка от перекрытия, передаваемая с грузовой площади S=19.95 м², равна:
· Постоянная 19,95∙5,454=108,8 кН
· Временная 19,95∙13,2=239,4 кН
· Полная 19,95∙17,454=348,21 кН
Расчетная нагрузка от собственной массы стены
F=20∙1.1∙6,65∙0.64∙3.6=268,61 Кн
Полная нагрузка на простенок в нижнем сечении
N= N1+2N2+3N3=210,95+2∙348,21+3∙239,4=1713,2 кН
Проверяем условие усиления:
N≤mφRAc
где m=0.7;
φ=0.8;
R=0.7 МПа – расчетное сопротивление кирпичной кладки (кирпич - М75, раствор М4)
Ас=3,707·0,64=1,89 м2
0,7·0,8·700·1,89=740,88кН≤N=1713.2 кН → требуется усиление
Расчёт конструкций из кирпичной кладки, усиленной железобетонными обоймами при центральном и внецентренном сжатии при малых эксцентриситетах производится по формуле:
N≤ψφmдл[(mkR+η3p/(1+p)∙(Rсп/100))∙F+msRпрFб+Rсп.Fа′],
где η=1 и ψ=1 (при центральном сжатии);
ψ=1-(2lо/h); η=1-(4lо/h) (при внецентренном сжатии);
N- продольная сила
mqa- коэффициент, учитывающий влияние длительного воздействия
нагрузки, равен 1
mk- коэффициент условий работы кладки, принимаемый mk=1 для
кладки без повреждений; mk=0.7 –для кладки с трещинами
F- площадь сечения усиливаемой кладки
Fб- площадь сечения бетона обоймы, заключённая между хомутами и
кладкой ( без учёта защитного слоя)
Fа′- площадь сечения продольной арматуры железобетонной обоймы
Rсп- расчётное сопротивление поперечной арматуры обоймы
ms- коэффициент условий работы бетона, принимаемый
ms=1 - при передаче нагрузки на обойму и наличии опоры снизу
обоймы
ms=0.7 - при передаче нагрузки на обойму и отсутствии опоры
снизу обоймы
ms=0.35 - без непосредственной передачи нагрузки на обойму
p- процент армирования хомутами и поперечными планками,
определяемый по формуле:
p=2Fо(а+b)/аbS
Fо- сечение хомута или поперечной планки
а и b- размеры сторон усиливаемого элемента
S- расстояние между хомутами (S≤15 см)
Расчёт усиления центрально-нагруженного кирпичного простенка
железобетонной обоймой.
Рис 9.
Дано:
a=185 см; b=64 см
кирпич марки 75
R=0.11 кН/см²
бетон В 5, Rbn =0.35 кН/см2
d= 6 см
Rпр=0.35 кН/см²; Rо.с.=22 кН/см²
F0= 0.283 см² - Ç6Аl
S= 15 см.
Требуется определить размеры и армирование обоймы;
определить сечение продольной арматуры.
1. Определяем процент армирования
2. Определяем гибкость простенка
→ φ=0,988
где lx=0.7·210=147 см
b´=b+2·d=64+2·6=76 cм
Определяем площадь сечения обоймы
3. Определяем сечение продольной арматуры
ψ=1; mдл=1; mk=0.25; η=1; Rсп=22 кН/см²; mб=0.35;
F=а·b=185·64=11840 см.
Fа=50,67 см2
Запас прочности простенка обеспечен, обойму принимаем конструктивно:
- диаметр хомутов – 8 мм;
- шаг хомутов – 150 мм;
- диаметр продольной арматуры – 30 мм;
6. Усиление стен металлическими тяжами.
Тяжи опоясывают здание или часть его в уровне перекрытий. На углах здания и выступах ставятся вертикальные уголки. Тяжи укладываются по поверхности стен или в борозды сечением, примерно 20х80 мм, которые после натяжения тяжей заделываются цементным раствором. Натяжение производится посредством стяжных муфт одновременно по всему контуру. Натяжение тяжей рекомендуется выполнять после предварительного нагрева их паяльными лампами или автогеном. Для тяжей, установленных в летнее время рекомендуется производить дополнительное натяжение. Натяжение происходит вручную с помощью рычага длиной 1.5 м с усилием 300-400 Н на длинный конец рычага. Натяжение считается достаточным, если тяж не имеет провесов и при простукивании издаёт чистый звук высокого тона. Рекомендуется степень натяжения по возможности определять приборами (индикаторами), установленными на тяжах. Усилие, на которое подбирается сечение тяжей, определяется по формуле
N=0.2∙[R]·l·q
где R- расчётное сопротивление кладки; R=0.11 кН/см²
l- длина стены; l=665 см
q- толщина стены; q=64 см
N=0.2∙0.11·665·64=936.32 кН
Площадь поперечное сечение тяжей определяется по формуле:
А=N/Rs
где Rs - расчетное сопротивление стали.
А=936,32/36,5=25,65 см → . Арматурные стержни не проходят, тяжи выполняем в виде швеллеров.
Принимаем швеллер №22: А=26,7 см2 . Тогда фактическое усилие, воспринимаемое тяжами: Nфакт =Аш ·R=26,7·36.5=974,55 кН.
Получаем запас прочности:
7. Список литературы
1. Фёдоров М.В. Основы проектирования строительных конструкций: Учебное пособие/СГТУ
2. Шагин А.Л. Реконструкция зданий и сооружений. М.: Высш. шк., 1991. 352 с.
3. СНиП II-22-81 «Каменные и армокаменные конструкции»
4. СниП 2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные конструкции»
5. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс. М.: Стройиздат, 1991. 767 с.
Приложение 1.
Спецификация
Поз. | Обозначение | Наименование | К-во | Масса | Примечание | ||
Документация | |||||||
Сборочный чертёж | |||||||
1. Усиление простенка | |||||||
Изделия закладные | |||||||
1 | Швеллер [10 l =2100 | 14 | 252.5 | ||||
2 | Хомут Ç 8 S 150 ![]() |
![]() |
47.94 | ||||
3 | Стержень Ç 12 S 100 l =2100 | 47 | 87.63 | ||||
4 | Стяжной болт l= 600 | 7 | |||||
Материал | |||||||
5 | Бетон класса В 5 | 0.91 | м³ | ||||
2. Усиление плиты перекрытия | |||||||
Изделия закладные | |||||||
1 | Двутавр І18 l= 5980 | 1 | 110.03 | ||||
2 | —110x6 l =280 | 2 | 2.9 | ||||
3 | —50x8 l =520 | 2 | 3.27 | ||||
4 | Швеллер [10 l =500 | 1 | 4.3 | ||||
5 | Распорный болт | 2 | |||||
3. Усиление стен | |||||||
Изделия закладные | |||||||
1 | Тяж Т1 Ç36 l= 860 l= 830 l= 780 |
72 48 72 |
494.76 318.32 448.72 |
||||
2 | Тяж Т2 [18 l= 200 l= 500 l= 680 |
12 30 12 |
39.12 244.5 133.01 |
||||
3 | Уголок L90х90х7 l= 400 | 12 | 46.27 |
Кр1 | 4. Арматурный каркас | ||
1 | Стержень Ç8 l =280 S=150, 300 | 60 | 6.63 |
2 | Стержень Ç8 l =5940 | 4 | 91.56 |
C1 | 5. Арматурная сетка | ||
1 | Стержень Ç3l =850 S=250 | 41 | 1.93 |
2 | Стержень Ç10l =5940 | 6 | 21.97 |
Кр2 | 6. Арматурная сетка | ||
1 | Стержень Ç6 l =400 S=200 | 84 | 7,46 |
2 | Стержень Ç3 l =5940 | 10 | 3,29 |
Приложение 2.
Ведомость курсового проекта
№ п/п |
Формат | Наименование | Кол-во | Примечание |
1 | А-4 | Пояснительная записка | 29 | |
2 | А-1 | Графическая часть | 1 |