Железобетонные и каменные конструкции

 

РОССИЙСКАЯ ОТКРЫТАЯ АКАДЕМИЯ ТРАНСПОРТА

 

Факультет:  " Транспортные сооружения и здания"

 

Кафедра:  " Здания и сооружения на транспорте"

Курсовой  проект № 2

 

по дисциплине:

"Железобетонные и каменные  конструкции"

на тему: "Сборное железобетонное одноэтажное промышленное здание"

Выполнил: Иванова И. И.   0462-п/ПГС-1013  ________

^{(фамилия  и инициалы студента, шифр)}

Проверил:     Кулакова Н. А.      __________________________

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва 2010 г.

Содержание

 

Содержание 2

1. Задание на курсовой проект 3

2. Краткое описание конструкции здания и определение основных размеров элементов рамы 6

3. Составление расчетной схемы ригеля рамы, определение всех действующих нагрузок 7

4. Предварительное назначение размеров сечения балки 9

4.1. Предварительный расчет сечения арматуры 12

4.2. Определение геометрических характеристик приведенного сечения 12

4.3. Определение потерь предварительного напряжения арматуры 14

4.4. Расчет прочности балки по нормальному сечению 16

4.5. Расчет прочности сечений, наклонных к продольной оси по поперечной силе 17

4.6. Расчет по предельным состояниям второй группы. Расчет по образованию трещин нормальных к оси балки 19

5. Статистический расчет рамы 22

5.1. Определение усилий по сочетаниям нагрузок в расчетных сечениях крайней колонны 23

5.2. Подбор площади арматуры и проверка на прочность расчетных сечений колонны 24

6. Статистический расчет и конструирование фундамента под крайнюю колонну 25

Литература 30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Задание на курсовой проект

 

    Составить проект сборного железобетонного одноэтажного промышленного здания.

 

    Исходные данные:

        

         Продольный  шаг колонн – 12,0 м

Величина пролётов – 12,0 м.

         Общая длина  здания – 120 м

         Расчетное  давление грунта – 0,34 МПа

         Класс арматурной стали ж/б конструкций с напрягаемой арматурой – К-7

         Класс бетона  – В-40

         Класс арматурной  стали для ж/б конструкций с  ненапрягаемой арматурой – А-III

         Класс бетона  – В-25

         Крановая  нагрузка – 20/5 тс

         Высота  от уровня чистого пола до  уровня головки подкранового  рельса Н – 10,5 м

         Района  строительства:

    по весу снегового  покрова – III

    по скоростным напорам  ветра – I

 

 

Данные о бетоне.

 

         Проектная марка бетона на сжатие (табл. 12 [2]) R_b  и R_{b, ser} для конструкций с ненапрягаемой арматурой 18,5 Мпа, для предварительно напряжённых конструкций 29Мпа.

Растяжение осевое R_bt  и R_{bt ser} (табл. 12 [2]) В25-1,6Мпа, В40-2,1Мпа

Сжатие осевое R_b  (табл. 13 [2]) В25-14,5Мпа, В40-22Мпа

Растяжение осевое R_bt  (табл. 13 [2]) В25-1,05Мпа, В40-1,4Мпа

Начальные модули упругости бетона Е_в  (табл. 18 [2])

В25 – 30000Мпа

В40 – 36000Мпа

Коэффициенты надёжности по бетону при сжатии и растяжении для расчёта  конструкций по предельным состояниям (табл. 11 [2])

Первая  группа

γ_bc=1,3 ;

при сжатии

γ_bt=1,5 ;

при растяжении

 

γ_bt=1,3 ;

вторая группа

γ_bc= γ_bt =1,0 ;

Коэффициент условия  работы (табл. 15 [2])

γ_br=0,9 ;

 

 

Данные о  напрягаемой арматуре.

 

Класс арматурной стали К-7 –проволочная  арматура, диаметр арматуры 10мм.

Нормальное сопротивление арматуры R_sn  (табл. 20 [2]) R_sn =1500 Мпа.

Коэффициент надёжности по арматуре при расчёте конструкций по предельным состояниям по (табл. 21 [2]).

 

γ_c=1,20 по первой группе

γ_c=1,0 по второй группе

Расчётное сопротивление арматуры по (табл. 23[2])

 R_s =1250 Мпа.-растяжение продольной арматуры 1 группы

R_sw =1000 Мпа - растяжение поперечной арматуры 1 группы

R_sn =500 Мпа. – сжатие арматуры 1 группы

Модуль упругости арматуры по (табл. 29[2]) Е_s=180000Мпа.

Предварительное сопротивление арматуры принимаем равным

σsp= 0,6· R_sn= 900Мпа

Способ натяжения арматуры –  электротермический.

 

Данные о ненапрягаемой арматуре.

 

Класс арматуры для изгибаемых элементов  А-III. Расчётное сопротивление арматуры по табл. (табл. 22[2]).

 

Расчётное сопротивление МПа
	А-III
Rs	365
Rsw	290
Rsс	365

 

Все элементы армируются сварным каркасом. Марка  стали закладных деталей С38/23 (Вст3кп).

Все элементы третей категории допускаемое  ограничение по ширине непродолжительное  раскрытие трещин (α_crcl-0,4мм) и продолжительное раскрытие трещин (α_crc2-0,3мм).

Нагрузки и кэффициенты надёжности по нагрузке γ_l, принимаемые при расчёте (см табл. 3[2]);

Предельно допустимые прогибы конструкций (для перекрытий с ребристыми потолками) 5<l<10 f=2,5 см.

 

Схема здания  рис. 1

        

 

 

                  Q = 20/5 тс                                      Q = 20/5 тс

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                    l = 12 м                                              l = 12 м

 

 

 

 

 

2. Краткое описание конструкции  здания и определение основных размеров элементов рамы

 

 

    В качестве основной  конструкции покрытия принимаем  предварительно-напряженную балку.

    Кровля утепленная, стены  панельные самонесущие.

    Режим работы кранов (согласно ГОСТ 25546-82) 3к-5к.

    Пролет крана Lк = l – 2 = 12 – 1,5 = 10,5 м, где l – пролет рамы в разбивочных осях.

В зданиях, оборудованных  мостовыми кранами грузоподъемностью  до 32 тс с облегченным и нормальным режимами работы, с шагом 12 м, кривизна колонн со смещением продольной оси на 250 мм.

Геометрические  оси торцевых колонн смещаются от поперечных разбивочных осей во внутрь здания на 500 мм.

Геометрические  оси средних колонн (оси сечения  надкрановой части колонн) совмещаются  с продольными и поперечными  осями.

Расстояние от разбивочной оси подкрановой балки принимается единым для всех унифицированных схем: = 750 мм.

При наличии  мостовых кранов с высотой от уровня пола до уровня головки подкранового рельса не более 10 м сечение железобетонных колонн выполняют прямоугольным с соотношением сторон L = 1,5; l = 2, а для опирания подкрановых балок делают консольные выступы.

Следовательно, принимаем ж/б колонну сплошного  сечения размером 400х600 мм.

Покрытие  – крупнопанельные, предварительно напряженные ребристые плиты размером 3,0х12 м.

        

 

 

3. Составление  расчетной схемы ригеля рамы, определение всех действующих  нагрузок

 

Ригели рамы рассматриваются, как абсолютно  жесткие (недеформируемые) и рассчитываются как однопролетные балочные элементы с шарнирным опиранием.

Сбор нагрузок на 1 п.м. ригеля                                                                 табл. 1

 

Вид нагрузки	Нормативная, кН/м2	Коэффициент перегрузки	Расчетная, кН/м2
ПОСТОЯННАЯ - слой гравия втопленный  в битумную мастику - три слоя рулонного  ковра на битумной мастике - асфальтовая 20 мм  (ρ = 1,8 т/м3) - утеплитель (пенобетон)  100 мм (ρ = 0,55 т/м3) - обмазочная пароизоляция	0,15   0,1     0,335   0,513 0,05	1,3   1,3     1,3   1,3 1,3	0,195   0,13     0,435   0,667 0,065
ИТОГО:	1,15	-	1,49
Панель покрытия с бетоном для  замоноличивания 3,0х12,0 Временная (кратковременная) снеговая	2,05   0,5	1,1   1,4	2,26   0,7
ВСЕГО:	3,7	-	4,45

 

 

При установленном  в задании пролёте покрытия 12 м и шаге колонн 12 м.  применяем унифицированные железобетонные балки пролётом 12 м. Для предотвращения стока гидроизоляционных мастик уклон рубероидных кровель рекомендуется ограничивать 8%. Этим определяется уклон верхнего пояса стропильных балок.   Поэтому наиболее опасным (расчетным) будет сечение не по середине пролета, а смещенное от середины пролета (в любую сторону) на 0,1-0,15 величины пролета. Балки рассчитывают как свободнолежащие на опорах, нагруженных равномерно распределенной нагрузкой от веса покрытия и снега.

Балка изготовляется  из бетона класса В-40 с тепловой обработкой и со следующими характеристиками:

 

    R_b = 25 МПа; R_bt = 1,45 МПа; R_bn = 32 МПа; R_btn = 2,2 МПа

 

    E_b – (начальный модуль упругости бетона, подвергнутого тепловой обработке)

 

    E_b = 34000 МПа

 

   g_b2 – коэффициент условий работы = 0,9

 

Прочность бетона в момент обжатия принимаем R_bp = 0,8 x B = 0,8 x 45 = 36 МПа

 

В качестве напрягаемой арматуры принимаем  арматуру К-7 диаметром 10 мм со следующими характеристиками:

R_s =1250 Мпа.-растяжение продольной арматуры 1 группы

R_sw =1000 Мпа - растяжение поперечной арматуры 1 группы

 

  R_sn = 1500 МПа – нормативное сопротивление

 

E_s = 1,8 ^. 10⁵ МПа

 

Для двускатной балки, отличающейся относительно малой  высотой сечения у опоры, может быть целесообразно устройство отгибов предварительно напряженной арматуры в целях обжатия наклонных сечений, для этой цели наиболее походит принятая арматура класса К-7.

К данной арматуре применена 3 категория трещиностойкости и назначена следующая ширина раскрытия трещин:

кратковременная a_crc1 = 0,4 мм

длительная  a_crc2 = 0,3 мм 

Предварительно  контролируемое напряжение назначаем:

 

    _sp = 0,7 ^. R_sn = 0,7 ^. 1500 = 1050 МПа

 

Проверяем условие  при:

 

    Р  = 0,05 ^. 1050 = 52,5 МПа

    _sp + Р = 1050 + 52,5 = 1102,5 МПа < 1500 МПа

    _sp – Р = 1050 – 52,5 = 997,5 МПа > 0,3 ^. 1500 = 450 МПа

  условие  выполняется

 

Определяем  коэффициент точности натяжения  арматуры:

 

    , где = 0,1 – при механическом способе натяжения арматуры

 

При благоприятном  влиянии предварительного напряжения:

 

    = 1 + 0,1 = 1,

 

При неблагоприятном  влиянии:

 

    = 1 – 0,1 = 0,9

 

Ненапрягаемая арматура выполняется из стали класса А-III со следующими характеристиками:

 

    для  d 6-8 мм  R_sn = 390 МПа; R_s = 355 МПа; E_s = 2 ^. 10⁵ МПа

    для  d 10-40 мм  R_sn = 390 МПа; R_s = 3 65 МПа; E_s = 2 ^. 10⁵ МПа

 

Конструктивная  арматура выполняется из стали класса К-7 со следующими параметрами:

 

    R_sn = 235 МПа; R_s = 225 МПа; E_s = 2,1 ^. 10⁵ МПа

 

 

4. Предварительное назначение размеров  сечения балки

 

 

Размеры сечения  балки назначают исходя из следующих  соображений:

    высота  сечения балки на опоре 0,75 – 0,9 м

    принимаем  h_ср = 790 мм

Уклон верхнего пояса равен 1/12, следовательно высота сечения по середине балки

    h = 1290 мм

    х  = 6000 : 12 = 500 мм

    h = х + 790 = 500 + 790 = 1290 мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема 1/2 балки  рис. 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом  h = 1290 > 1/15 L = 800 мм

Толщина стенки балки  В = 60 – 100 мм

    Принимаем  b = 100 мм

Ширина верхнего пояса полки балки b'f = (l/50-l/60)L

    b'f = 240 мм

Ширина нижнего  пояса 200-300 мм

    принимаем  bf = 200 мм

Расчетный пролет балки

    L₀ = L – 2Δ– 2 а₀ = 12000 – 2 ^.25 – 2 ^.150 = 11650  мм,

где Δ - расстояние от оси здания до торца балки (25-30 мм)

       а₀ - расстояние от торца балки до середины опоры (15-20 см).

 

Схема сечения  балки   рис. 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение нагрузок и усилий                                                               табл. 2

 

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м	Коэффициент перегрузки, yf	Расчетная нагрузка, кН/м
ПОСТОЯННАЯ
1. Кровля     1150 х 12 2. Ребристые крупноразмерные      плиты     1,5 х 12     2050 х 12 3. Собственный вес балки     66 : 12	13800     24600     5500	1,2     1,1     1,1	17830     27060     6050
ИТОГО	43900	-	50940
ВРЕМЕННАЯ
Снеговая      700 х 12	8400	1,4	11760
ВСЕГО	52300		62700