Монолитное железобетонное многоэтажное производственное здание

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ  АКАДЕМИЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА

 

 

 

КАФЕДРА: Водные пути и порты

 

 

 

 

Курсовой проект по дисциплине «Железобетонные конструкции»

 

МОНОЛИТНОЕ  ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЕ

МНОГОЭТАЖНОЕ  ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ЗДАНИЕ.

 

 

 

 

 

 

Группа:	Студент:   Рыбаков  М.Г.
Вариант:   96	Преподаватель:   Румянцева И.А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва

2010г.

 

СОДЕРЖАНИЕ

1 Исходные данные для проектирования 3

2 Общая компоновка 3

3 Проектирование плиты 4

4 Проектирование второстепенной балки 8

5 Проектирование главной балки 22

6. Проектирование колонны 33

7 Проектирование фундамента 36

 

 

1 Исходные данные для проектирования

 

1	Ширина здания в осях	м	6,6 х 3
2	Длина здания в осях	м	9,5 х 9
3	Количество этажей		3
4	Высота этажа	м	3,8
5	Расчетное сопротивление  грунта	МПа	0,17
6	Нормативная длительно действующая  нагрузка	кН/м2	11,0
7	Нормативная кратковременно действующая нагрузка	кН/м2	4,0
8	Собственный вес перегородок	кН/м2	0,8
9	Глубина промерзания грунта	м	0,9
10	Конструкция пола		См. схему

 

Конструкция пола

2 Общая  компоновка

Проектируется 4х этажное  здание с неполным каркасом и несущими кирпичными стенами толщиной 500 мм. В местах пересечения разбивочных  осей располагаются колонны, на которые  опираются главные балки (крайние  опоры балок – стены здания). Для повышения поперечной жесткости  здания применено поперечное расположение главных балок.

Второстепенные балки  располагаются перпендикулярно  главным с принятым шагом 2,2 м.

Поверх балочной клетки располагается  плита перекрытия. Вся конструкция, состоящая из балочной клетки с плитой, представляет собой единое монолитное целое.

При больших габаритах  здания в плане, для уменьшения температурных  и усадочных напряжений, производится его расчленение на отдельные  блоки температурно-усадочными швами, расстояние между которыми принято  28,5 м. Такие швы устроены на сдвоенных колоннах, с уменьшением их продольного шага на 500 мм в обе стороны от оси сетки колонн.

Отметка заложения фундаментов  под стены принимается на 200 мм ниже глубины промерзания грунта.

Зададимся ориентировочными размерами основных элементов перекрытия и сечением колонн.

Высота плиты назначается  равной 1/20 – 1/30 ее пролета (расстояния между осями второстепенных балок):

h_п=(1/20 – 1/30) х 2200 = 80 мм.

Высота второстепенной балки  принимается в пределах 1/12 – 1/18 ее пролета (расстояния между осями  главных балок):

h_в=(1/12 – 1/18) х 9500 = 600 мм.

Высота главной балки  принимается в пределах 1/8 – 1/12 ее пролета (расстояния между осями  колонн):

h_г= 1000 мм.

Ширина главной и второстепенной балок принимается пределах 1/2 – 1/3 от соответствующей высоты балок и назначается кратной 100 мм:

b_г=(1/2 – 1/3) х 1000 = 400 мм;

b_в=(1/2 – 1/3) х 600 = 300 мм.

Второстепенная балка  заводится в стену на 250 мм, а  главная – на 380 мм. Главная балка  передает нагрузку на стену через  железобетонную подушку, распределяющую опорную реакцию балки на большую  площадь кладки стены.

3 Проектирование  плиты

3.1 Работа плиты

Плита монолитного перекрытия опирается на систему второстепенных и главных балок и разрезается  ими на прямоугольные отсеки. При  соотношении их сторон более 2 (9500/2200>2), конструкция рассчитывается как балочная плита, которая работает на изгиб вдоль меньшей стороны отсека. Для удобства расчета плиты из перекрытия вырезается полоса плиты шириной 1м. Крайними опорами этой расчетной полосы плиты являются стены здания, а средними – второстепенные балки.

Расчетный пролет плиты, опирающейся  на стены, равен расстоянию от оси  опоры на стене до ближайшей грани  ребра второстепенной балки и  определяется по формуле:

l_п1=l_п – b_в/2 - 250/2 = 2200 – 300/2 – 250/2 = 1925 мм.

Для средних пролетов расчетный  пролет плиты определяется по формуле:

l_п2=l_п – b_в = 2200 - 300 = 1900 мм.

Расчетная нагрузка, действующая  на плиту, определяется по формуле:

q = g + p, где

g – расчетная постоянная нагрузка;

p – расчетная временная нагрузка на погонный метр плиты.

Нагрузки, действующие на плиту, с учетом коэффициентов надежности по нагрузке и по назначению сооружения сведены в таблицу 3.1.

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.1
Наименование нагрузок		Нормативная, кН/м2	Коэффициент надежности			Расчетная, кН/м2
			по нагрузке γf	по назначению γn
Постоянная
1	Асфальтобетон ρ=18 кН/м3, δ=0,04 м	0.72	1.3		0.95	0.89
2	Цементный раствор ρ=22 кН/м3, δ=0,03 м	0.66	1.3		0.95	0.82
3	Песок ρ=17 кН/м3, δ=0,06 м	1.02	1.3		0.95	1.26
4	Собственный вес плиты 25х0,08	2	1.1		0.95	2.09
5	Перегородка	0.8	1.1		0.95	0.84
Итого:		gн=5,2				g=5,9
Временная
6	Длительно действующая	11	1,2		0,95	12,54
7	Кратковременно действующая	4	1,2		0,95	4,56
Итого:		pн=15				p=17,10

 

Погонная нагрузка для  расчетной полосы плиты q=23,0 кН/м².

Расчетные изгибающие моменты  с учетом их пластического перераспределения  будут:

1. в краевом пролете и на первой промежуточной опоре

 

2. во всех средних пролетах и на остальных промежуточных опорах

 

Поперечные силы:

1. на краевой опоре А и на опоре В слева

 

 

2. на опоре В справа и на остальных промежуточных опорах

 

Согласно СНиП в плитах, окаймленных по всему контуру  монолитно связанными с ними балками, изгибающие моменты под влиянием распоров в предельном равновесии уменьшаются  на 20% при соблюдении условия:

 

Условие выполняется, следовательно  необходимо учесть распоры на первой промежуточной опоре во втором пролете  и на всех последующих опорах.

 

 

3.2 Подбор сечений арматуры  и конструирование плиты

Плита армируется сварными сетками с поперечной рабочей арматурой. Опорные сетки С-2 и С-4 раскатываются вдоль второстепенных балок, а пролетные устанавливаются в соответствующий отсек: С-1 – в краевых пролетах, С-3 – во всех последующих.

Принимаются следующие характеристики материалов плиты:

1. бетон класса В20:

- расчетное сопротивление  осевому сжатию R_b=R_bγ_b2=11,5x0.9=10,4 МПа;

- расчетное сопротивление  растяжению R_bt=R_btγ_b2=0,9x0.9=0,81 МПа;

γ_b2 – коэффициент работы бетона, учитывающий длительность действия нагрузки.

2. арматура класса А-III диаметром 6 мм:

- расчетное сопротивление  растяжению R_s=355 МПа;

- модуль упругости Е_s=20x10⁴ МПа.

Рабочая высота сечения определяется по формуле:

h₀=h_п – a = 80-15=65 мм,

где а – расстояние от растянутой грани сечения плиты  до центра тяжести рабочих арматурных стержней (для плит высотой до 10 см принимается равной 1,5 см).

Далее проверяется условие для элементов без поперечной арматуры на действие поперечной силы:

Требуемая площадь арматуры в расчетных сечениях плиты определяется по формуле:

 

 

принимается:

• рабочая арматура: диаметр 8 мм, шаг 125 мм, A_s=4,02 см2;
• распределительная арматура: диаметр 5 мм, шаг 350 мм.

Полученная площадь арматуры оценивается по проценту армирования, который должен находиться в пределах (0,2 - 0,6)%:

 

 

 

принимается:

• рабочая арматура: диаметр 8 мм, шаг 150 мм, A_s=3,35 см²;
• распределительная арматура: диаметр 4 мм, шаг 350 мм;

 

 

 

принимается:

• рабочая арматура: диаметр 8 мм, шаг 200 мм, A_s=2,51 см²;
• распределительная арматура: диаметр 4 мм, шаг 350 мм.

 

3.2.1 Определение размеров сеток

С-1

L = l_в – 15 – 0,5b_г + 30 = 9500 +15 – 0,5 х 400 = 9315 мм;

B = l_п – 15 – 0,5b_в + 30 = 2200 +15 – 0,5 х 300 = 2065 мм,

где  b_в , l_в – ширина и расчетный пролет второстепенных балок;

b_г , l_п – ширина главных балок и расстояние в осях между второстепенными балками;

15 мм – защитный слой  бетона в торце плиты;

30 мм – величина заведения  арматуры в окаймляющие балки.

С-2

L_{в свету} = 2200 – b_в = 2200 – 300 = 1900 мм;

 тогда 

B = c + c’ + b_в = 475 + 475 + 300 = 1250 мм;

L = L_тб – 15 – 500 – 15 = 28500 – 30 – 500 = 27970 мм,

где L_тб – длина температурного блока.

С-3

L = 9500 – 15 – 0,5 х 400 + 30 = 9315 мм;

B = 2200 – 300  + 30 = 1930 мм.

С-4

B = c + c’ + b_в = 475 + 475 + 300 = 1250 мм;

L = L_тб – 15 – 500 – 15 = 28500 – 30 – 500 = 27970 мм.

4 Проектирование  второстепенной балки

4.1 Работа второстепенной  балки

Второстепенные балки  – многопролетные неразрезные элементы перекрытия, которые, как и плиты, рассчитываются по методу предельного  равновесия. Крайними опорами для  них служат стены здания и их опирание на стену полагается шарнирным, а  промежуточными опорами – главные  балки и их примыкание полагается упругим защемлением.

Балка несет равномерно распределенную нагрузку, передающуюся на нее с  грузовой полосы, ширина которой равна  шагу второстепенных балок.

Расчетная длина крайних  пролетов принимается равной расстоянию от боковой грани главной балки  до центра опоры на стене и определяется по формуле:

 

Расчетная длина средних  пролетов принимается равной расстоянию в свету между главными балками  и определяется по формуле: