Московский государственный университет природообустройства
Кафедра инженерные конструкции
Курсовой проект
Расчет и конструирование железобетонных конструкций подземного здания
Выполнил: студент 426 гр.
Музипов А.Р.
Проверил: Тетиор А.Н.
Содержание
1. Назначение размеров ж/б элементов подземного здания
2. Расчет прочности ребристой плиты перекрытия по I и II группам предельных состояний. Назначение расчётных и нормативных характеристик арматуры и бетона
3. Подбор рабочей арматуры полки плиты
4. Расчёт плиты на поперечную силу в приопорных зонах
5. Расчёт трещиностойкости в нормальном сечении
6. Расчет колонны
7. Расчёт столбчатого фундамента
1. Предварительное назначение размеров железобетонных элементов подземного здания
Размеры элементов при конструировании, как правило, задаются на основе предыдущего объемного опыта конструирования
1) колонны: сборные сплошные, прямоугольного сечения
600*400 мм ( * )
2) ригель: сборные прямоугольного сечения, с опиранием плит по верху ригелей
Высоту ригеля h рекомендуется принимать (1/8 … 1/20) пролёта ℓ
Принимаем
h = (1/10)*6 = 0,6 м = 60 см
Ширину ригеля b рекомендуется принимать (1/2 … 1/3) высоты ригеля h
Принимаем
b= Ѕ * h = Ѕ * 0,6 = 0,3 м = 30 см
3) ребристая плита перекрытия: сборные ребристые с ненапрягаемой стержневой
рабочей арматурой.
Ширина плиты принимается по осям bf = 1200 мм, высоту hребристой плиты принимаем 1/20 ℓ1- шаг колонны, ℓ1 = 6м, тогда h=30см
Толщина полки плиты 4см,
bf- ширина плиты без учёта запаса 1180мм
2. Расчет прочности ребристой плиты перекрытия по
I
и
II
группам предельных состояний. Назначение расчётных и нормативных характеристик арматуры и бетона
Для бетона класса В20 нормативное значение сопротивления сжатию Rb
,
n
и расчётное сопротивление сжатию Rb
равны:
Rb
,
n
= 15,0МПа; Rb
= 11,5МПа
 – коэффициент надёжности по бетону при сжатии 1,3.
Нормативное сопротивление определяется на основе фактических результатов испытаний, с учётом статистической изменчивости свойств.
При расчёте по предельным состояниям от предельных состояний уходят искусственно завышая нагрузки и искусственно занижая прочность материалов.
Расчётное сопротивление бетона на осевое растяжение
 - расчетное сопротивление арматуры осевому растяжению для класса стали А400.
 – модуль упругости для арматуры.
Сбор вертикальных нагрузок
| Вид нагрузки |
Нормативная, н/мІ |
Коэффициент надежности г |
Расчетная, н/мІ |
| Постоянная: |
| 1) собственный вес плиты |
2500 |
1,1 |
2750 |
| 2) керамическая плитка h=13 мм |
240 |
1,1 |
264 |
| 3) цементно-песчаный раствор h=20 мм |
440 |
1,3 |
572 |
| Временная: |
5500 |
1,2 |
6600 |
| 1) кратковременная |
1833,33 |
1,2 |
2199,996 |
| 2) длительнодействующая |
3666,67 |
1,2 |
4400,004 |
| Полная нагрузка |
8680 |
10186 |
Плита рассчитывается как балка, нагруженная равномерно распределенной нагрузкой.
ℓс = ℓ1 - ∆ - 0,14 = 6 – 0,16 = 5,84 м
∆ =2 см = 0,02 м – ширина монтажного зазора между плитами (в стыках)
ℓс – длина расчетного пролета плиты
Расчет арматуры ребер плиты.
= h – a – d/2 = 30 – 2 – 1 = 27 см
- рабочая высота сечения,
h – высота плиты, h=30 см
а – толщина защитного слоя бетона, a = 20 мм = 2см
d – диаметр арматуры, d = 20 мм = 2 см
(Принимаем d = 20 мм согласно предыдущему опыту a > d, a = 20мм)
 – усилие в растянутой арматуре.
 ;  - для арматуры А400
При расчете арматуры ребер плиты сечение плиты проводят к эквивалентному тавровому, соединив два продольных ребра. Полка тавра находится в сжатой зоне, а в растянутой, откуда максимально удален бетон, находится рабочая арматура.
М – момент, возникающей в ребре плиты
 - ширина плиты , = 115 см
Следовательно при сохранении этого условия сжатая арматура по расчёту не требуется.
Аs – требуемая площадь сечения арматуры
Принимаем два стержня арматуры диаметром = 20мм и площадью = 6,28см2
(Пр.5, с.402(1))
3. Подбор рабочей арматуры полки плиты
Для расчёта полки вырезается поперечная полоса шириной 1м.
Намечаем конструктивную арматуру полки плиты: намечаем диаметр арматуры 3мм, шаг стержней 300мм. Концы стержней не должны доходить до края элемента на 10мм
Согласно рекомендациям принимаем защитный слой 5мм для верхней арматуры и 15мм для нижней, назначаем диаметр арматуры 3мм В500 Rs = 415МПа
Принимаем lc=11см и определим М
Полного защемления полок в ребрах нет.
b - расчетный пролет = 1м
Определим площадь арматуры полки плиты на 1 погонный метр
Принимаем количество стержней 13, с шагом 7см
Согласно приложению 8 с. 406, при As
= 0,9 и d = 3мм, принимаем шаг стержней арматуры 300мм
В соответствии с рекомендациями норм принимаем диаметр поперечной арматуры (хомутов) 8мм, шаг хомутов назначаем, в приопорной зоне 150мм, на остальной части пролета шаг хомутов 100мм.
4. Расчёт плиты на поперечную силу в приопорных зонах
С=127см – невыгоднейшее значение
Окончательно принимаем с = 2h0
= 54см
Для восприятия поперечной силы арматурой
Площадь арматуры диаметром 8мм
0,503см2
– площадь одного хомута
5. Расчёт трещиностойкости в нормальном сечении
1. Расчет на образование трещин М≤Мcrc
2. Расчет раскрытия трещин асrс≤[асrс]
1) М – внешний момент в нормальном сечении.
Мсrc – момент воспринимаемый сечением трещин(в конце 1-й стадии)
2) [асrс] = 0,3 – при длительной нагрузке.
Раскрытие трещин рассчитывается для непродолжительного действия нагрузок отечественными нормами.
[асrс] = 0,4 – при кратковременной нагрузке.
Если трещина при раскрытии 0,3мм – она самозалечивается.
Текучесть арматуры наступает при раскрытии трещины 0,7 – 1,2мм
Текучесть – рост деформации, при постоянном напряжении.
А1-площадь половины полки
А2-площадь стенки
Es = 2*105
МПа
Eb = 3*104
МПа
Ab = 844
Wpl
– упругопластический момент сопротивления сечения
Придельные деформации бетона при растяжении
 
 
Условия удовлетворяются
6. Расчет колонны
Определение нагрузок на колонну.
А грузовая площадь = 
G1
= P*A = 734,4kH – вес пригруза
G2
= 17*Н*А = 17*3*43,2 = 2203,2кН
G3
= 0,4*0,6*6,6*3*25=118,8кН – собственный вес колонны
G4
= 3*43,2*10,186 = 1320,11кН – вес перекрытий с полезной нагрузкой
G5
= 0,6*0,3*3*7,2*25 = 97,2кН – вес ригелей
N = G1
+ G2
+ G3
+ G4
+ G5
= 4473,71kH
Расчёт прочности колонны, как сжатого элемента
Все сжатые элементы в строительстве работают на внецентренное сжатие, так требуется расчёт рамы с жесткими узлами. Расчёт мы упрощаем, и считаем колонну как центрально-сжатый элемент.
Rsc
для А400 = 355МПа
Окончательно принимаем 10 стержней арматуры диаметром 18мм и площадью 25,4см2
Толщина защитного слоя 20мм. Диаметр поперечной арматуры(хомутов) 6мм.
Шаг продольной арматуры принимаем из условия от 15d и не более 500мм. Окончательно примем шаг продольной арматуры 250мм.
Рассчитываем площадь консоли.
  
Фактическая l=25 больше расчётной l=8, условие выполняется.
 - условие выполнено
7. Расчёт столбчатого фундамента
Вычисление площади основания фундамента
R – расчётное сопротивление грунта 0,5МПа
г– объёмная масса грунта 1,7т/м3
d-глубина заложения фундамента, условно примем 150см
Принимаем трехступенчатый фундамент, с высотой всех ступеней 300мм, шириной первой и второй ступени 300мм, и третьей ступени 400мм. Размеры стакана фундамента 1000х1100.
Расчёт по нормальному сечению I-I
Принимаем защитный слой
d предварительно принимаем 20мм
Шаг арматуры рекомендуется 20см. Принимаем 5 арматур диаметром 12мм и площадью 5,65см2
. Арматура не доходит до края бетона на 10мм.
Расчёт нижней ступени на продавливание.
Список используемой литературы
1. Бочков В.Н., Сигалов. «Железобетонные конструкции», 4-ое издание. Строиздат., 1985 г.
2. Берген «Инженерные конструкции». Изд. «Высшая школа», 1989 г.
|
