4 этажное здание с неполным каркасом и несущими кирпичными стенами (стр. 1 из 3)

Санкт-Петербургский Государственный

Архитектурно-Строительный Университет

Кафедра “Железобетонных и каменных конструкций”.

Курсовой проект

« 4 этажное здание с неполным каркасом и несущими

кирпичными стенами»

Студент гр. 2П-IV: Вотинов В.С.

Санкт-Петербург

2006 год.

ЗАДАНИЕ

на комплексный курсовой проект №1

по железобетонным и каменным конструкциям

Исходные данные:

1. Здание промышленного типа четырехэтажное каркасное с неполным каркасом и с наружными несущими стенами. Размеры внутреннего помещения (в свету) в плане:

Длина L= 36 м;

Ширина B= 25,6 м.

2. Стены кирпичные толщиной 51 см с пилястрами в местах опирания ригелей или главных балок.

3. Оконные проемы в кирпичных стенах имеют в плане размеры 2,3 м.

4. Высота всех этажей между уровнями чистого пола h_эт= 4,0 м.

5. Междуэтажные перекрытия опираются на наружные кирпичные стены и внутренние колонны. Колонны доводятся только до междуэтажного перекрытия четвертого этажа. Кровельное покрытие опирается на наружные стены.

6. Временная нормативная нагрузка на всех междуэтажных перекрытиях p^н= 10 кН/м², в том числе кратковременная p_кр^н= 1,5 кН/м².

7. Глубина заложения фундаментов H= 1,5 м. Расчетное давление на грунт основания R= 0,25 МПа.

8. Марки материалов – по выбору проектировщика в соответствии с действующими нормами.

9. Объемные массы материалов – по справочникам.

1. Проектирование монолитного железобетонного перекрытия

1. Разбивка балочной клетки.

При рекомендуемой величине пролетов второстепенных балок 5 – 7 м, и главных балок 6 – 8 м в зависимости от интенсивности временной нагрузки на заданной длине здания в свету L= 36,0 м и ширине B= 25,6 м могут быть приняты 6 пролетов второстепенных продольных балок и 4 пролета главных поперечных балок.

С учетом уменьшения крайних пролетов на 10 % по сравнению со средними получаю:

L= 2* 0,9 l_ср+ 4* l_ср= 5,8 l_ср;

l_ср= L/ 5,8= 36,0/ 5,8= 6,21 м;

l_кр= (L- 4* l_ср)/ 2= (36,0- 4* 6,21)/ 2= 5,6 м.

При рекомендуемом шаге второстепенных балок 1,8 – 2,5 м, в каждом из четырех пролетов главных балок могут расположиться по 3 пролета плиты.

С учетом уменьшения крайних пролетов плиты на 20 % по сравнению со средними получаю:

B= 2* 0,8* b_ср+ 10* b_ср= 11,6 b_ср;

b_ср= B/ 11,6= 25,6/ 11,6= 2,21 м;

b_кр= (B- 10* b_ср)/ 2= 1,8 м.

Схема балочной клетки перекрытия.

Расчет плиты перекрытия.

В соответствии с п. 5.3 СНиП 2.03.01 – 84 «Бетонные и железобетонные конструкции» толщина плиты монолитных перекрытий принимается не менее 60 мм. Принимаю толщину плиты h_f= 80 мм.

Для определения расчетных пролетов задаюсь приближенно размерами поперечного сечения второстепенных балок:

h= l/ 12 =6600/ 12= 550 мм;

b= h/ 3= 550/ 3= 183,3 мм.

Принимаю h= 550 мм, а b= 200 мм.

При ширине второстепенных балок b= 200 мм и глубине заделки плиты в стену а₃= 120 мм получим:

l_кр= l_кр^/- 0,5* b+ 0,5* а₃= 1800- 0,5* 200+ 0,5* 120= 1760мм;

l_ср= l_ср^/-2* 0,5* b= 2200- 2* 0,5* 200= 2000 мм.

Расчетные пролеты плиты в длинном направлении при ширине главных балок (ориентировочно) 300 мм и глубине заделки плиты в стены в нерабочем направлении а₃= 60 мм:

l_кр1=5600- 0,5* 300+ 0,5* 60= 5480 мм;

l_ср1=6200- 2* 0,5* 300= 5900 мм.

При соотношении длинной и короткой сторон l_кр1/ l_кр= 5480/ 2000= 2,74 плита рассчитывается как балочная ,неразрезная, многопролетная, работающая в коротком направлении по следующей схеме:

Расчетные нагрузки на условную полосу плиты шириной 1,0 м, кН/ м:

а). Постоянная:

Вес пола из цементного раствора с затиркой при толщине слоя 2,0 см и плотности 1700 кг/ м³:

1700* 0,02* 1,0* 1,3* 10^-2= 0,44;

Вес плиты толщиной 80 мм при плотности 2500 кг/ м³:

2500* 0,08* 1,0* 1,1* 10^-2= 2,2;

Полная постоянная нагрузка:

g= 0,44+ 2,2= 2,64;

б). Временная при p^н= 10кН/м²:

V= 10* 1,0* 1,2= 12.

Полная расчетная нагрузка:

q= g + V= 2,64+ 12= 14,64 кН/ м.

Определение расчетных изгибающих моментов

В равнопролетной неразрезной балочной плите с учетом перераспределения усилий вследствие пластических деформаций бетона и арматуры:

В крайних пролетах:

М_кр= q* l_кр²/ 11= 14,64* 1,76²/ 11= 4,12 кНм;

В средних пролетах и над средними опорами:

М_ср= - М_с= +/- q* l_ср²/ 16= +/- 14,64* 2,0²/ 16= +/- 3,66кНм;

Над второй от конца опорой при армировании рулонными сетками:

М_В= - q* l²/ 11= -14,64* 2,0²/ 11= - 5,32 кНм;

Над второй от конца опорой при армировании плоскими сетками:

М_В= - q* l²/ 14= -14,64* 2,0²/ 14= - 4,18 кНм,

где l – больший из примыкающих к опоре пролет.

Определение толщины плиты

Для монолитного железобетонного перекрытия принимаем бетон проектного класса прочности на сжатие В12,5. С учетом возможности эксплуатации конструкций в неблагоприятных условиях при относительной влажности окружающей среды менее 75 % расчетные сопротивления определяются по табл. 13 СНиП 2.03.01-84 с коэффициентом условий работы γ_b2= 0,9.

R_b= 0,9* 7,5= 6,75 МПа;

R_bt= 0,9* 0,66= 0,6 МПа;

Е_b= 21000 МПа.

Арматуру в плите перекрытия принимаем для двух вариантов армирования:

Арматурой класса ВрI с расчетным сопротивлением R_s= 360 МПа= 360 Н/ мм² при армировании рулонными сварными сетками, Е_s= 170000 МПа.

Арматурой класса АIII с расчетным сопротивлением R_s= 355 МПа при армировании плоскими сетками, Е_s= 200000 МПа.

Необходимую толщину перекрытия определяем при среднем оптимальном коэффициенте армирования μ= 0,006 по максимальному моменту М_В= 5,95 кНм и ширине плиты b_f^/= 1000 мм.

Расчетная высота сечения плиты при относительной ее высоте:

ξ= х/ h₀= μ* R_s/ R_b= 0,006* 360/ 6,75= 0,32< ξ_R – для арматуры ВрI;

ξ= х/ h₀= μ* R_s/ R_b= 0,006* 355/ 6,75= 0,316< ξ_R – для арматуры АIII,

где ξ_R определяется по следующему соотношению:

ξ_R= ω/ (1+ σ_SR/ σ_SC_,_U* [1- ω/ 1,1] ),

где ω= α- 0,008* R_b – характеристика сжатой зоны бетона;

α – коэффициент принимаемый для тяжелого бетона равным 0,85;

ω= 0,85- 0,008* 6,75= 0,796;

σ_SR – напряжение в арматуре, МПа, принимаемое для арматуры классов АIII и ВрI равным:

σ_SR= R_s- σ_SP;

σ_SC_,_U – предельное напряжение в арматуре сжатой зоны, принимаемое для конструкций из тяжелого бетона в зависимости от учитываемых в расчете нагрузок по табл. 15 СНиП 2.03.01-84 по позиции 2а – 500 МПа.

Арматура класса ВрI:

ξ_R= 0,796/ (1+ 360/ 500* [1- 0,796/ 1,1] )= 0,644;

Арматура класса АIII:

ξ_R= 0,796/ (1+ 355/ 500* [1- 0,796/ 1,1] )= 0,666.

При A₀= ξ* (1- 0,5* ξ) и М_max= 5,32 кНм:

A₀= 0,32* (1- 0,5* 0,32)= 0,269 – для арматуры ВрI;

A₀= 0,316* (1- 0,5* 0,316)= 0,266 – для арматуры АIII;

h₀= √ М_max/ (R_b* b* A₀)

h₀= √ 5,32* 10⁶/ (6,75* 1000* 0,269)= 54,13 мм – для арматуры ВрI;

h₀= √ 5,32* 10⁶/ (6,75* 1000* 0,266)= 54,43 мм – для арматуры АIII.

Полная высота сечения плиты при диаметре арматуры d= 5 мм и толщине защитного слоя 10 мм:

h_f^/= h₀+ a= 54,43+ 15= 69,43 мм,

где,10+5=15 мм.

Принимаю толщину плиты h_f^/= 80 мм и расчетную высоту сечения:

h₀= h_f^/- а= 80- 15= 65 мм.

Расчет продольной арматуры в плите

Расчетные сечения		Расчетные характеристики						Принятые сварные сетки с площадью сечения рабочей арматуры А_s, мм²/м
Расчетные сечения		М, Н мм	b, мм	h₀, мм	А₀= М/(R_bbh₀²) R_b= 6,75 МПа	ξ	А_s= ξ bh₀R_b/R_s, мм²
1		2	3	4	5	6	7	8
На крайних участках между осями 1-2 и 6-7.	В крайних пролетах	4,12*10⁶	1000	65	0,144	0,156	190	С-1 +C-2 А_s= 196+71=267
	У опор В	4,18*10⁶	1000	65	0,187	0,204	249	С-1 +C-2 А_s= 196+71=267
	В средних пролетах	3,66*10⁶	1000	65	0,128	0,138	168	С-1 А_s= 196
	У опор С	3,66*10⁶	1000	65	0,128	0,138	168	С-1 А_s=196
На средних участках между осями 2-6	В крайних пролетах	4,12*10⁶	1000	65	0,144	0,156	190	С-1 +C-2 А_s= 196+71=267
	У опор В	4,18*10⁶	1000	65	0,147	0,160	249	С-1 +C-2 А_s=196+71=267
	В средних пролетах	3,08*10⁶	1000	65	0,108	0,114	168	С-1 А_s=196
	У опор С	3,08*10⁶	1000	65	0,108	0,114	168	С-1 А_s= 196