Расчет монолитной балки и колонны
Данная курсовая работа выполняется с целью закрепления теоретических знаний основ расчета строительных конструкций: железобетонных колонн и монолитных балок.
В процессе выполнения курсового проекта определяется нагрузка (нормативная и расчетная), устанавливается расчетная схема колонны и балки, задаются материалы и устанавливаются их расчетные характеристики, конструируется средняя монолитная балка и крайняя колонна.
Все расчёты производятся в соответствии с требованиями нормативно-технической литературы (СНиП, ГОСТ, и др.).
1. Сбор нагрузок
1.1 На покрытие, на 1м2:
| № | Нагрузка | Подсчет | 
| 
| 
|
Постоянная |
| 1 | Гравий | 0.021м∙ 1600  | 33,6 | 1,3 | 43,68 |
| 2 | Рубероидный ковер | 3∙ 3 слоя | 9 | 1,3 | 11,7 |
| 3 | Цементно-песчаная стяжка | 0.026м∙ 1400 | 36,4 | 1,3 | 47,32 |
| 4 | Керамзит | 0.32м∙ 800 | 256 | 1,3 | 332,8 |
| 5 | Пароизоляция (1 слой руб.) | | 3 | 1,3 | 4 |
| 6 | Пустотная плита ПК | | 320 | 1,1 | 352 |
Временная |
| 1 | Снеговая нагрузка | | 224 | 1,4 | 313,6 |
| Всего: | 882 | | 1061 |
| | | | | | |
1.2На перекрытие, на 1м2:
| № | Нагрузка | Подсчет |
| 
|
|
Постоянная |
| 1 | Бетонные плитки | 0.032м∙ 2500 | 80 | 1,2 | 96 |
| 2 | Цементно-песчаный раствор | 0.024м∙ 1200 | 28,8 | 1,3 | 37,44 |
| 3 | Плита ПК | | 320 | 1,1 | 352 |
Временная |
| 1 | Административное здание | | 200 | 1,2 | 240 |
| 2 | Перегородки | | 50 | 1,1 | 55 |
| Всего: | 679 | | 780 |
1.3 Нагрузка от железобетонной колонны
Н= 6,8 + 0,29= 7,09 тАУ высота колонны;
bЧh=400Ч400; 
;
= b ∙ h ∙ H ∙ 
= 0,4 . 0,4 . 7,09 . 2400 = 2722,5 кг;
= 2722,5 . 1,1= 2995 кг.
1.4 Нагрузка от монолитных балок
С учетом расчета крайней колонны сбор нагрузок от монолитных балок снимаем с длинны балки 3 м (6м /2) предварительным размером 0,25х0,5 (b.h), .
= 3м . 0,25 . 0,5 . 2400 кг/м3= 900 кг.
= 900 ∙ 1,1= 990 кг.
1.5 Нагрузка на низ колонны
Ва;
= 882 ∙ 9 + 679 ∙ 9+
2*900 + 2722,5= 18571,5 кг;
Ва;
Np = 1061 ∙ 9 + 780∙ 9 + 2*990+ 2995 = 21544 кг.
перекрытие монолитный балка колонна
2. Расчет средней монолитной балки покрытия и перекрытия
2.1.1 Начальные данные: принимаем сечение монолитной балки 250х500(h), мм. Бетон тяжелый класса В20. Расчетное сопротивление тяжелого бетона класса В20 Rb=11,5 МПа (табл.13, СНиП 2.03.01-84). Рабочая арматура класс А-II. Расчетное сопротивление арматуры Rs=280 МПа (табл. 22 [5]).
2.1.2 Расчет изгибающего момента
(1)
где: М тАУ изгибающий момент, Н.м;
q тАУ распределенная нагрузка, Н/м2;
s тАУ площадь приложения распределенной нагрузки, м2;
l тАУ длина монолитной балки, м.
Минимально допустимая толщина защитного слоя для балок 
Ва[5]. Принимаем толщину защитного слоя бетона для балок 
.
2.1.3 Расчет рабочей высоты сечения:
h0 = h тАУ a=500-26=474 мм (2)
где h0 тАУ высота рабочего сечения, мм;
a - защитный слой бетона до оси арматуры,
;
h тАУ высота поперечного сечения балки, мм.
2.1.4 Расчет коэффициента am:
(3)
По табл. 20 [4] находим коэффициенты 
=0,49 и 
=0,75. По табл. 18 [4] определяем R=0.65, Так как =0,49R=0.65, то размеры принятого сечения достаточны для нормального армирования.
2.1.5 Расчет площади поперечного сечения продольной арматуры:
Ва(4)
Принимаем 3 стержня диаметром 32 А-II (АS = 2413 мм2). [7] В связи с уточнением размера
2.1.6 Уточняющий расчет:
h0 = h тАУ a=500-32=468 мм.
Дальнейшие результаты аналогичны ранее полученным.
2.2 Расчет прочности балки по наклонным сечениям
Рабочая распределительная арматура на приопорных участках балки длинной 1420 мм. армируется хомутами - арматура Ш8 А-I c шагом 150мм;
Центральная часть хомутами тАУ арматура Ш8 А-I c шагом 350мм;
Монтажная арматура принимаем: 2 Ш10 А-II.
2.3 Расчет на действие поперечной силы по наклонной полосе между наклонными трещинами
2.3.1 Проверяем соблюдение условия:
Ва(5)
Где Q тАУ поперечная сила от внешней расчетной нагрузки:
Ва- коэффициент, учитывающий влияние хомутов, нормальных к продольной оси элемента на прочность бетона.
,
согласно условий принимаем =1,3
Где 
Ва- коэффициент поперечного армирования элемента;
s тАУ шаг хомутов, s = 150 мм;
b тАУ ширина сечения элемента, b = 250;
Asw тАУ площадь хомутов в поперечном сечении конструкции.
Asw=n.Asw1=28 . 1000=28000 мм2
n- количество хомутов в сечении, n = 28.
Asw1 тАУ площадь поперечного сечения одного хомута= 1000 мм2
Ва- коэффициент, зависящий от прочности бетона
Ва- коэффициент принимаемый в зависимости от вида бетона. Для тяжелого 0,01.
Исходя из нагрузок действующих на монолитную балку, и выполнения условия (5) принятая арматура удовлетворяет условиям прочности.
3. Расчет колонны
3.1 Начальные данные:
По заданию требуется рассчитать крайнюю колонну. Вследствие одностороннего приложения нагрузок, колонну рассчитываем с несимметричным армированием.
Принимаем:
ü сечение колонны размерами b = 400 мм, h = 400 мм;
ü защитный слой a = a' = 32 мм;
ü бетон тяжелый класса B25 (Rb = 13 МПа при gb2 = 0,9; Eb = 2,7 В· 104); арматура класса A-III (Rs = Rsc = 365 МПа);
ü продольная сила N = 213,35 кН;
ü эксцентриситет продольной силы относительно центра тяжести бетонного сечения е0 = 275 мм;
ü расчетная длина l0 = 3,4 м.
3.2 Расчетная схема колоны
3.3 Определяем площади сечения арматуры S и SтАЩ
3.3.1 Расчет:
h0 = 400 тАУ 32 = 368 мм.
Так как 4 < l0/h = 3,4/0,4=8,5 < 10, расчет производим с учетом прогиба элемента согласно п. 3.54 [4].
Предположим, что m, удельная площадь армирования, m£ 0,025, значение Ncr определим по упрощенной формуле
(6)
Где тАУ Ncr тАУ критическая нагрузка на колонну кН ;
А тАУ площадь сечения мм2;
Eb тАУ модуль упругости бетона, МПа.
3.3.2 Коэффициент h вычислим по формуле :
(7)
3.3.3 Значение e с учетом прогиба элемента равно:
Вамм. (8)
3.3.4 Требуемую площадь сечения арматуры SтАЩ и S определим по формулам 121 и 122 [4] :
ВаВа(9)
Где: AтАЩs- площадь арматуры в сжатой зоне, мм2;
Rsc тАУ расчетное сопротивление арматуры, МПа.
Конструктивно принимаем вспомогательную арматуру 2 Ш 12 А-III AтАЩs = 230 мм2
Ва(10)
Где As тАУ площадь поперечного сечения рабочей продольной арматуры, мм2;
Rs тАУ расчетное сопротивление арматуры, МПа;
Поскольку
0,017 < 0,025, значения Аs и AтАЩs не уточняем.
Принимаем 
Ва= 230 мм2 (2 Æ 12) A-III, Аs = 2470мм2 (4 Æ 28 ) A-III.[7]
3.3.5 Назначаем d и S постановки поперечных стержней
dsw≥ 0,25 ds;
dsw= 0,25· 28 = 8 мм.
принимаем поперечную, арматуру ш 8 мм A-I,
Согласно [1] принимаем поперечное армирование вязаными хомутами.
S ≤ 15ds;
S ≤ 15 ∙ 28 = 420 мм, принимаем S = 400 мм.
3.3.6 Конструируем сечение колонны
3.3.7 Конструирование колонны
1. Размеры сечения колонн следует принимать не менее 250 мм, и они назначаются кратными 50 мм при размерах сторон сечения до 500 мм кратным 100 мм при размерах стороны сечения больше 500 мм.
2. Требования к материалам для колонн следующее:
В· Бетон обычно принимается класса ≥ В20; для тяжело нагруженных колонн тАУ не менее В30;
В· Рабочая арматура принимается классов А- II, А тАУ III, диаметрами от 12 до 40 мм, оптимально 16-25 мм;
В· Поперечная арматура назначается из классов А- I, А тАУ III и Вр I, диаметром dsw ≥0,25; шаг поперечных стержней не более s≤20ds, где dsтАУ меньший диаметр продольной арматуры.
3. Правила установки арматуры в колонны и проектирование каркасов:
a) Стержни продольной арматуры располагаются у граней колонны с защитным слоем бетона не менее 20 мм и не менее 15 мм и не менее ее диаметра;
b) Для свободной укладки в формы концы продольной арматуры не должны доходить до грани торца колонны на 10 мм при ее длине до 9 м и на 15 мм при длине до 12м. При этом, если в оголовке колонны предусмотрена закладная деталь для опирания вышележащих конструкции, то продольный стержень арматуры должен не доходить до этой закладной детали не менее чем на 10 мм;
c) При сечении колонны до 400Ч400 мм можно ставить 4 стержня продольной арматуры, располагая по углам колонны, при больших размерах сечения расстояние между осями продольных стержней не должны превышать 400 мм;
d) плоские арматурные каркасы перед постановкой в опалубку объединяются в пространственные каркасы при помощи соединительных стержней (рис 3.1.,а, 3.2.);
Рис. 3.1 Армирование колонн:
а) сварными каркасами; б) вязанными каркасами; 1- каркасы; 2 тАУ соединительные стержни; 3 тАУ хомуты; аbтАУ защитный слой бетона продольной арматуры
Рис. 3.2. Постановка поперечных стержней в каркасах:
а) объемный каркас; б) плоский каркас; dsтАУ диаметр продольных стержней арматуры; dswтАУ диаметр поперечных стержней; S тАУ шаг поперечных стержней
Испытывая сжатие при работе в стадии эксплуатации, сборные железобетонные колонны при транспортировании и монтаже работают на изгиб. Это учитывается расчетами на монтажные и транспортные нагрузки, при выполнении которых к колоннам прикладывается нагрузка от ее собственного веса с учетом коэффициентов динамичности.
Список использованной литературы
1. Бондаренко В.М., Бакиров Р.О., Назаренко В.Г., Римшин В.И., Железобетонные и каменные конструкции, Учебное издание. тАУ М.: Издательство ВлВысшая школаВ», 2004. тАУ 876 с.
2. Заикин А.И., Проектирование железобетонных конструкций многоэтажных пролетных зданий: Учебное пособие. М.: АСВ, 2003. тАУ 200 с.
3. Кумпяк О.Г., Железобетонные конструкции, Часть 1.: Учебное издание.- М.: Издательство АСВ, 2003. тАУ 280 с.
4. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительно напряженной арматуры. (к СНиП 2.03.01-84)
5. СНиП 2.03.01-84 Вл Бетонные и железобетонные конструкцииВ»
6. СНиП 2.01.07-85* ВлНагрузки и воздействияВ»
7. Сортамент арматуры.
Вместе с этим смотрят:
Авангардизм як явище архiтектури ХХ столiття
Автоматическая автозаправочная станция на 250 заправок в сутки
Амурський мiст
Анализ деятельности строительного предприятия "Луна-Ра-строй"
Анализ проектных решений 20-ти квартирного жилого дома