Реферат: Проектирование многоэтажного здания

Министерство образования и наукироссийской федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Московский государственный строительныйуниверситет

Факультет “ПРОМЫШЛЕННОЕ И ГРАЖДАНСКОЕСТРОИТЕЛЬСТВО”

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

«Проектирование многоэтажногоздания»

Выполнил: группа Э-14

Цейтва А.А.

Проверил:

доцент, кандидат техническихнаук

Горбатов Сергей Васильевич

г.Москва, 2008г

Содержание

Исходныеданные для проектирования

1. Компоновкасборного балочного перекрытия

2. Проектированиеребристой плиты перекрытия

2.1 Сборнагрузок на плиту перекрытия

2.2 Определениеконструктивной и расчетной длин плиты перекрытия

2.3 Определениерасчетных усилий

2.4 Выборматериалов для плиты перекрытия

2.5 Расчетплиты перекрытия по нормальному сечению (подбор продольной рабочей арматуры)

2.6 Расчетплиты по наклонному сечению (подбор поперечной арматуры)

2.7 Конструированиекаркаса продольного ребра

2.8 Расчетполки плиты перекрытия на местный изгиб

3. Проектированиесборного железобетонного ригеля

3.1 Сборнагрузок на ригель

3.2 Определениеконструктивной и расчетной длин ригеля

3.3 Определениерасчетных усилий

3.4 Выборматериалов для ригеля

3.5 Расчетригеля по нормальному сечению (подбор продольной рабочей арматуры)

3.6 Расчетригеля по наклонному сечению (подбор поперечной арматуры)

3.7 Построениеэпюры материалов (нахождение точки теоретического обрыва стержней)

3.8 Конструированиекаркаса К-1 ригеля

Списоклитературы

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Размеры здания в плане в осях: 28,8 х 45,5м.

Число этажей: 6.

Высота этажа: 3,0м.

Расчетное сопротивление грунта: Ro = 0,4кН/м2.

Снеговая нагрузка: Sн = 1,2кН/м2.

Временная нагрузка на перекрытие: 10,0кН/м2.

Тип пола: 2.

1. КОМПОНОВКА СБОРНОГО БАЛОЧНОГОПЕРЕКРЫТИЯ

Компоновка конструктивной схемызаключается в размещении колонн и стен здания в плане, выборе схем расположенияригелей и плит перекрытия, назначении размеров колонн, ригелей и плитперекрытия.

Для здания принимаем расположение ригелей– поперечное, расположение плит перекрытия – продольное.

Размер колонн принимаем 0,4 х 0,4м.

Размеры всех элементом принимаются сточностью до 1см (если размеры получаются с десятыми долями сантиметра, то ихокругляют до целого числа сантиметров в меньшую сторону).

Длину ригелей подбираем из заданной шириныздания, учитывая, что их длина должна находиться в пределах от 5,0 до 6,6м.Принимаем длину ригелей lр =5,76м (5 х 5,76 = 28,8м ≈ bзд = 28,8м).

Длину плит перекрытия подбираем иззаданной длины здания, учитывая, что их длина должна находиться в пределах от5,0 до 6,6м. Принимаем длину плит перекрытия lпл = 5,76м (7 х 6,5 = 45,5м = lзд).

Ширину плит перекрытия подбираем изпринятой длины ригеля, учитывая, что их ширина должна находиться в пределах от1,1 до 1,6м. Принимаем ширину плит перекрытия bпл = 1,44м (4 х 1,44 = 5,76м = lр = 5,76м; плиты шириной1,44м).

В левом и правом нижних углах здания плитыне укладываем, оставляя отверстия для устройства лестничных маршей.

Принятая схема каркаса здания указана нарис. 1.1.

/>

Рис. 1.1. Схема каркаса многоэтажногоздания.

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕБРИСТОЙПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЯ

Конструктивное решение плиты перекрытия

Конструктивное решение плиты принимается взависимости от принятой ширины плиты. Поперечное сечение плиты принимаемкоробчатое (рис. 2.1).

Конструктивная ширина плиты принимается на1см (0,01м) меньше номинальной ширины, равной по величине принятой ширине bпл = 1,44м. Высоту плитыпринимаем равной 30см.

Толщину полки плиты принимаем равной 5см.

Толщину боковых продольных ребер плитыпринимаем равной 7см. Уклон внутренних граней ребер плиты принимаем 1:10.Высоту утолщения нижних граней ребер плиты принимаем равной 9см.

/>

Рис. 2.1. Конструктивное решение плитыперекрытия.

 

2.1. Сбор нагрузок на плитуперекрытия

Состав перекрытия указан на рис.2.2. Сборнагрузок произведем в табличной форме (табл.2.3).

/>

Рис. 2.2. Состав перекрытия.

Таблица 2.3

№

п/п

Вид нагрузки

Нормативная

нагрузка, кН/м2

Коэфф. надежности по нагрузке

Расчетная нагрузка, кН/м2

1

Постоянная:

— паркет(δ=12мм; ρ=8кН/м3)

-древесно-волок. плита

(δ=8мм; ρ=6кН/м3)

0,096

0,048

1,1

1,1

0,11

0,05

— цементно-песчанный раствор

(δ=30мм; ρ=18кН/м3)

0,54 1,3 0,70 — железобетонная плита 2,50 1,1 2,75

Итого постоянная g

3,22 - 3,61 2

Временная υ

10,00 1,2 12,0

Всего: (g+ υ)

7,22 - 15,61

 

2.2 Определениеконструктивной и расчетной длин плиты перекрытия

Конструктивная длина плиты определяется изусловия ее опирания на ригели (рис.2.4). Для удобства монтажа между плитой истенками ригелей с обеих сторон оставляется зазор по 10мм.

/>

Рис. 2.4. Схема опирания плиты перекрытияна ригели.

Учитывая размер ригеля и величинуноминальной длины плиты, определим конструктивную длину плиты по формуле:

/>,

где /> –номинальная длина плиты, принятая в разделе 2; /> =6500мм;

/>мм.

По центру площадок опирания плиты наригели действуют опорные реакции. Расстояние между этими реакциями – это расчетнаядлина плиты. Длина площадки опирания плиты на ригель равна 90мм. Следовательно,опорные реакции будут находиться в 45мм (90мм/2) от ее краев с обеих сторон. Расчетнаядлина плиты перекрытия будет определяться по формуле:

/>мм = 6,19м.

2.3 Определение расчетныхусилий

Расчетные усилия в плите перекрытияопределяются как для однопролетной шарнирно опертой балки по формулам:

/>;

/>,

где (g+υ) – полная расчетная нагрузка наплиту перекрытия; (g+ υ) =15,61кН/м2;

bпл – номинальнаяширина плиты перекрытия; bпл = 1,44м;

lо – расчетнаядлина плиты перекрытия; lо= 6,19м;

γн – коэффициентнадежности по назначению; γн = 0,95;

/>кН∙м;

/>кН.

2.4 Выбор материалов дляплиты перекрытия

Для плиты перекрытия принимаем следующиематериалы:

— бетон:                класс В20; Rb = 11,5МПаγв1=0,9

— арматура:         А-400(А-III);Rs = 355МПа.

 

2.5 Расчет плиты перекрытияпо нормальному сечению (подбор продольной рабочей арматуры)

Схема армирования продольного ребра плитыперекрытия указана на рис.2.5.

/>

Рис. 2.5. Схема армирования продольногоребра.

Коэффициент αm определяется по формуле:

/>,

где M – расчетныймомент; M = 102,3кН∙м;

Rb – расчетное сопротивление бетона; Rb = 11,5МПа;

/> – ширина плиты поверху; /> =140см;

ho – расстояние от оси арматуры до верха плиты (рабочаявысота); ho = 27см;

γb1– коэффициент, учитывающий длительность нагрузки; γb1= 0,9;

/>.

По приложению 10 находим значения ζи ξ, соответствующие найденному значению αm = 0,097 (или ближайшему по величине к найденному). Для αm = 0,097 значения этих величин будут равны: ζ = 0,95; ξ= 0,1. Для арматуры A-400 ξR = 0,531. Проверяемвыполнение условия ξ < ξR. Данное условиевыполняется (0,1 < 0,531).

Находим требуемое сечение арматуры поформуле:

/>,

где Rs– расчетное сопротивление стали; Rs = 355МПа;

/>см2.

По приложению 12 подбираем ближайшеебольшее значение к требуемой площади для двух стержней. Принимаем арматуру2ø28A-400 с фактической площадью сечения As = 12,32см2.

2.6 Расчет плиты по наклонномусечению (подбор поперечной арматуры)

В курсовом проекте расчет на действиепоперечной силы не производим. Поперечную арматуру принимаем только поконструктивным требованиям.

Диаметр поперечной арматуры принимаем изусловия сварки с продольной рабочей арматурой.

Для продольной рабочей арматуры ø28A-400 (>ø22) принимаем поперечную арматуруø8 A-400.

Шаг поперечной арматуры:

— в близи опор (1/4 lo) шаг будет равен:

/>см;

принимаем шаг 10см, округляя в меньшуюсторону кратно 5см;

— в средней части плиты шаг будет равен:

/>см; принимаем шаг 20см.

2.7 Конструирование каркасапродольного ребра

Каркас К-1 конструируем исходя из принятыхсечений стержней арматуры, а также из принятых величин шага поперечной арматурыв разных частях пролета (Рис.2.6).

/>

Рис. 2.6. Каркас К-1 продольного ребра.

 

2.8 Расчет полки плиты наместный изгиб

 

Нагрузка на полку плиты

Постоянная расчетная нагрузка

Итого постоянная

g= 3,62-2,75/2=3,62-1,375=2,245кН*м

Временная нагрузка

υ=12кН*м

Полная расчетная g+υ=2,245+12=14,245 (для полки плиты)

Расчетный пролет полки

/>=1236мм.

Расчетный момент в полке.

/>;

Расчет полки по нормальному сечению(подбор сетки)

/>

где M –расчетный момент; M = 2кН∙м;

Rb – расчетное сопротивление бетона; Rb = 11,5МПа;

/> – ширина; /> =100см;

ho – расстояние от верха плиты; ho = 3,5см;

γb1– коэффициент, учитывающий длительность нагрузки; γb1= 0,9;

По приложению 10 находим значения ζи ξ, соответствующие найденному значению αm­ = 0,158(или ближайшему по величине к найденному). Для αm = 0,158 значения этих величин будут равны: ζ = 0,915; ξ= 0,17. Для арматуры A-500 ξR = 0,502. Проверяемвыполнение условия ξ < ξR. Данное условиевыполняется (0,17 < 0,502).

Находим требуемое сечение арматуры поформуле:

/>,

где Rs– расчетное сопротивление стали; Rs = 415МПа;

/>см2.

Из сотрамента сеток принимаем сетку

/>.

/>>/>

Вблизи опор сетка располагается в верхнейчасти плиты, в центе пролета – в нижней части плиты.

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СБОРНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО РИГЕЛЯ

Конструктивное решение ригеля

Поперечное сечение ригеля принимаем тавровое(рис. 3.1).

/>

Рис. 3.1.Конструктивное решение ригеля.

3.1Сбор нагрузок на ригель

Постоянная распределенная нагрузка отперекрытия на ригель:

/>,

где gп – постоянная расчетная нагрузка на перекрытие(берется из табл.3.1); gп = 3,62кН/м2;

lпл – номинальнаядлина плиты; lпл = 6,5м;

γп– коэффициент надежности по нагрузке; γп= 0,95;

/>кН/м.

Собственный вес погонного метра ригеля:

gриг =6,0кН/м.

Постоянная распределенная нагрузка наригель:

gпост =g + gриг ;

gпост =22,35 + 6,0 = 28,35кН/м.

Временная распределенная нагрузка на ригель:

/>,

где υп – временная расчетнаянагрузка на перекрытие (берется из табл.3.1); υп = 12кН/м2;

lпл –номинальная длина плиты; lпл = 6,5м;

γп– коэффициент надежности по нагрузке; γп= 0,95;

/>кН/м.

Понижающий коэффициент для временнойнагрузки определяется по формуле:

/>,

где A– грузовая площадь ригеля,определяемая по формуле:

/>,

где lр – номинальная длина ригеля; lр = 5,76м;

lпл –номинальная длина плиты; lпл = 6,5м;

/>м2.

/>.

Полная распределенная нагрузка на ригель:

/>,

/>кН/м.

3.2 Определениеконструктивной и расчетной длин ригеля

Конструктивная длина ригеля определяетсяиз условия ее опирания на колонны (рис.3.2). Для удобства монтажа между колоннойи ригелем с обеих сторон оставляется зазор по 20мм.

/>

Рис. 3.2. Схема опирания ригеля на колонны.

Учитывая размеры колонны и величинуноминальной длины ригеля, определим конструктивную длину плиты по формуле:

/>,

где /> –номинальная длина ригеля, принятая в разделе 2; /> =5760мм;

/>мм.

По центру площадок опирания ригеля на колонныдействуют опорные реакции. Расстояние между этими реакциями – это расчетнаядлина ригеля. Длина площадки опирания плиты на ригель равна 130мм.Следовательно, опорные реакции будут находиться в 65мм (130мм/2) от краев ригеляс обеих сторон. Расчетная длина ригеля будет определяться по формуле:

/>мм = 5,19м.

3.3 Определение расчетныхусилий

Расчетные усилия в ригеле определяются какдля однопролетной шарнирно опертой балки по формулам:

/>;             />,

где q – полнаяраспределенная нагрузка на ригель; q = 79,77кН/м;

lо –расчетная длина ригеля; lо= 5,19м;

/>кН∙м;

/>кН.

3.4 Выбор материалов дляплиты перекрытия

Для плиты перекрытия принимаем следующиематериалы:

— бетон: класс В-25; Rb = 14,5МПа.

— арматура:         А-400; Rs = 355МПа.

3.5 Расчет ригеля понормальному сечению (подбор продольной рабочей арматуры)

Схема армирования ригеля указана на рис 3.3.

/>

Рис. 3.3. Схема армирования продольногоребра.

Коэффициент αm определяется по формуле:

/>,

где M –расчетный момент; M = 268,59кН∙м;

Rb – расчетное сопротивление бетона; Rb = 14,5МПа;

b –ширина ригеля поверху; b = 20см;

ho – расстояние от оси арматуры до верха ригеля (рабочаявысота); ho = 55см;

γb1– коэффициент условий работы бетона; γb1= 0,9;

/>.

По приложению 10 находим значения ζи ξ, соответствующие найденному значению αm­ = 0,34(или ближайшему по величине к найденному). Для αm = 0,34 значения этих величин будут равны: ζ = 0,785; ξ= 0,43. Для арматуры A-400 ξR = 0,531. Проверяемвыполнение условия ξ < ξR. Данное условиевыполняется (0,43 < 0,531).

Находим требуемое сечение арматуры поформуле:

/>,

где Rs– расчетное сопротивление стали; Rs = 355МПа;

/>см2.

По приложению 12 подбираем ближайшее большеезначение к требуемой площади для четырех стержней. Принимаем арматуру 4ø25A-400 с фактической площадью сечения As = 19,64см2.

/>>/>

 

3.6 Расчет ригеля понаклонному сечению (подбор поперечной арматуры)

В курсовом проекте расчет ригеля понаклонному сечению не производим. Поперечную арматуру принимаем только поконструктивным требованиям.

Диаметр поперечной арматуры принимаем изусловия сварки с продольной рабочей арматурой.

Для продольной рабочей арматуры ø25A-400 (<ø22) принимаем поперечную арматуруø8 A-400.

Шаг поперечной арматуры:

— в близи опор (1/4 lo) шаг будет равен:

/>см; принимаем шаг 20см;

— в средней части плиты шаг будет равен:

/>см; принимаем шаг 40см.

3.7 Построение эпюрыматериалов (нахождение точки теоретического обрыва стержней)

Для построения эпюры материалов необходимов первую очередь построить эпюру моментов, возникающих ригеле и нанести на неемаксимальное и промежуточные значения моментов. Промежуточные значения величинмоментов определяем по формулам:

/>;

/>;

/>,

где Q –поперечная сила; Q = 207кН;

lo – расчетная длина ригеля; lo = 5,19м;

q– полнаяраспределенная нагрузка на ригель; q = 79,77кН/м;

/>кН∙м;

/>кН∙м;

/>кН∙м.

Определим фактическое усилие, котороесечение ригеля может выдержать. Для этого найдем значение ξ поформуле:

/>,

где /> –фактическая площадь рабочей арматуры; для 4ø25 A-400 /> =19,64см2;

Rs<sub/>– расчетное сопротивление арматуры; Rs<sub/>= 355МПа;

b – ширина ригеля поверху; b = 20см;

ho – расстояние от оси арматуры до верха ригеля (рабочаявысота); ho = 55см;

γb1– коэффициент, учитывающий длительность нагрузки; γb1= 0,9;

Rb – расчетное сопротивление бетона; Rb = 14,5МПа;

/>.

По приложению 10 находим значение ζ,соответствующее найденному значению ξ = 0,49 (или ближайшему повеличине к найденному). Для ξ = 0,49 значения этой величины будетравно ζ = 0,755.

Максимальный момент, воспринимаемыйсечением, определяется по формуле:

/>;

/>кН∙м.

Т.к. изгибающий момент в ригеле непостоянен (уменьшается к краям), то ближе к раю ригеля сечение будетнедогружено (будет перерасход арматуры). Следовательно, часть рабочей арматуры можнодо конца не доводить. Т.к. арматура принята одинаковой, то не доводим до концаверхние стержни рабочей арматуры. В данном сечении фактическая площадь будетравна /> = 9,82см2.Расстояние от оси арматуры до верха ригеля (рабочая высота) будет равна h01 = 57см (рис.3.4).

/>

Рис. 3.4. К определению усилий,воспринимаемых сечением.

Для этого сечения найдем значение ξпо формуле:

/>,

/>.

По приложению 10 находим значение ζ,соответствующее найденному значению ξ = 0,234 (или ближайшему повеличине к найденному). Для ξ = 0,234 значения этой величины будетравно ζ = 0,885.

Максимальный момент, воспринимаемый даннымсечением (с двумя стержнями арматуры), определяется по формуле:

/>;

/>кН∙м.

/>

Рис. 3.5. Эпюра материалов.

Значения максимальных моментов М4и М2 наносим на эпюру материалов. В точках пересечения линии М2и эпюры моментов М верхние стержни будут обрываться. Но для работы верхнихстержней необходима их дополнительная заделка с каждой стороны на величину W,равную 20 диаметрам арматуры: />мм =50см.

3.8 Конструирование каркасаК-1 ригеля

Каркас К-1 конструируем исходя из принятыхсечений стержней арматуры, а также из принятых величин шага поперечной арматурыв разных частях пролета (Рис.4.6).

Длину верхнего стержня рабочей арматурыопределяем по эпюре материалов. Требуемая длина стержня будет равна: 3052 + 500∙ 2 =4052. Учитывая, что шаг внутренних стержней 400мм, а шаг стержней вприопорных зонах 200мм, принимаем длину верхнего стержня рабочей арматуры 4052мм,оставляя с обоих концов выпуски по 26мм для сварки:

l = 26+ 4 ∙ 200 + 6 ∙ 400 +43 ∙ 200 +26 = 4052мм.

/>

Рис. 4.6. Каркас К-1 ригеля.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. СНиП2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования. М.: Стройиздат, 1986.

2. СНиП52-01-2003. Бетонные и железобетонные конструкции. М.: Стройиздат, 2004.

3. Нормативныеи справочные материалы по курсовому проектированию.