Оглавление
1. Сбор нагрузок
2. Расчёт и конструирование монолитного ребристого перекрытия
2.1 Расчёт монолитной железобетонной плиты перекрытия
2.2 Расчёт и конструирования второстепенной балки
3. Расчёт и конструирование монолитной железобетонной колоны
4. Расчёт и конструирование фундамента
1.Сбор нагрузок
Таблица 1
Нагрузка от веса конструкции совмещённой кровли на 1 м2
Вид нагрузки
Характер. значение нагрузки на кН/м2
Коэф. Надёжности по нагрузке,
ϒfm
Предельно расчётное значение нагрузки, кН/м2
1. Рулонная кровля , 3слоя рубероида на битумной мастике
0,15
1,2
0,18
2.Цементно-песчаный раствор
δ=30 мм, γ=18кН/м3
0,54
1,3
0,702
3.Утеплитель из пенобетона
δ=20 мм, γ=5кН/м3
1
1,2
1,2
4.Пароизоляция 1 слой рубероида
0,05
1,2
0,06
5. Ж/б плита δ=70 мм, γ=25кН/м3
1,75
1,1
1,925
Суммарная постоянная нагрузка
gn=3,49
-
g=4,07
6.Снеговая нагрузка
Pn=0,88
1,14
p=1
Итого
рn+ gn=4.37
-
p+g=5,07
Таблица 2
Нагрузка от веса конструкции перекрытия на 1 м2
Вид нагрузки
Характер. значение нагрузки на кН/м2
Коэф. Надёжности по нагрузке, ϒfm
Предельно расчётное значение нагрузки, кН/м2
1.Керамическая плитка
δ=10 мм, γ=19кН/м3
0,19
1,1
0,21
2.Цементо-песчаный раствор
δ=20 мм, γ=18кН/м3
0,36
1,3
0,47
3.Звукоизоляция
δ=30 мм, γ=18кН/м3
0,36
1,3
0,47
4.Ж/б плита δ=30 мм, γ=18кН/м3
1,75
1,1
1,925
Суммарная постоянная нагрузки
gn=2,66
-
g=3,08
5.Временная полезная нагрузка
рn=4
1,2
р=4,8
Итого
рn+ gn=6,66
-
p+g=7,88
2.Расчёт и конструирование монолитного ребристого перекрытия
2.1Расчёт монолитной железобетонной плиты перекрытия
Определение расчётных пролётов
Для расчётов плиты условно выделим полосу шириной b= 100 см и рассмотрим её как многопролётную не разрезную балку. Опорами которой, является второстепенные балки. Для определения расчётных длин задаёмся размером второстепенной балки.
Высота h=()×Lвт. балк =)×6000 = 500…333 мм
принимаем h =450 мм.
Ширина b=)×hвт.балк. = )×450 = 225… 150 мм
принимаем b= 180мм.
Плиты опёртые на стены на 120мм – это расстояние от края стены до конца заделки плиты.
Расчётные длины плиты:
Крайний расчёт пролёта плиты – это расстояние от грани второстепенной балки до 1/3 площади опирания .
Крайние L1=1800мм, L0.1= L1+ = 1800 +=мм;
средний расчётный пролёт плиты – это расстояние в свету между гранями второстепенных балок.
среднее L2= L0.2 -2×= 2000-2×= 1820 мм.
На рис. 1 изображена расчётная разбивка плиты перекрытия.
Рис. 1 Геометрические размеры и эпюра изгибающих моментов плиты
Вычисление расчётных усилий
Определяем изгибающий моменты в наиболее опасных сечениях плиты.
Момент в первом пролёте:
Момент в средних пролётах:
Момент на опоре С и В:
Mcsyp= -ML2= -1,63
Определение минимальной толщины плиты
Необходимой толщиной плиты задаёмся с экономических размышлений % армирования плиты в пределах =0,5-0,8 % применяем =0,8% по maх пролётном момента. Mmax =ML,ex =2,19 кН/м при b=100 см.
Полезная высота сечения плиты при
ξ= μ*
где Rb=14.5 МПа - расчётное сопротивление бетона на сжатие ( для класса В-25);
Rs=365 МПа расчётное сопротивление арматуры при растяжении (для класса А 400С);
γb2 =0.9 – коэффициент условия работы бетона.
Используем таблицу коэффициентов для расчёта изгибающих элементов армированных одиночной арматурой, по величине ξ находим соответствующие ему коэффициент αm=0,196
Определяем полезную расчётную высоту сечения плиты(min 6 см)
Полная высота плиты (округляем до 1 см)
h= h0 +1.5=2,28+1,5=3,78 см применяем h= 6 см ;
Тогда рабочая толщина плиты h0=6-1,5=4,5 см.
Выбор площади сечения арматуры в плите показан ниже в таблице 3.
Подбор арматуры плиты перекрытия
Сечение
М, кН*см
ξ
Необходимая арматура
Необходимая арматура
Количество и тип сеток
As,, см2
Пр1
219
0,952
1,70
Оп В
228
0,955
1,70
Пр2
163
0,966
1,13
Оп С
163
0,966
1,13
1.2 Расчёт и конструирования второстепенной балки
Второстепенные балки монолитного ребристого перекрытия по своей статистической схеме представляет собой многопролётные неразрезные балки
Рис.2 Геометрические размеры и опоры усилий второстепенной балки.
Расчёт таких балок, выполняется так же как и для плит, учётом перераспределения в следствии пластических деформаций. Для вычисления пролётов второстепенных балок задаёмся размерами главноё балки:
высотой:
hгл.б.=(1/10….1/16)lгл.б.=(1/10….1/16)*600=60…37.5 см.
принимаем hгл=50 см
считаем ширину bгл.б=(1/2….1/3)hгл.б=(1/2….1/3)*50=25…16 см.
принимаем =25 см.
Расчётные пролёты второстепенных балок
L0.0=6000 - 125 - 200 +=5760 мм
L0.1=6000-250 = 5750 мм
Расчёт нагрузки на 1 м погонный балки постоянная:
Постоянная нагрузка от плиты и пола:
q = 3.08 кН/м2
b = 2 м
qпл =3,08×2= 6,16 кН/м
от собственного веса второстепенной балки :
qвт.б.=( hвт.б. –hпл. )× bвт.б×× γfm = (0,45 – 0,06) ×25×0,18×1,1= 1,9305 кН/м
где:
- удельный вес железобетона 25 кН/м3
b - ширина второстепенной балки
γfm – коэффициент надёжности по нагрузки 1,1
полезная нагрузка:
pпол = р + b =4×2 =8 кН/м
полная расчётная нагрузка на 1 погонныё метр :
q = qпол +pпол = 8+8,0905 =16,095 кН/м
Вычисление расчётных усилий.
У статистических расчётов второстепенных балок с разными пролётами или такими, которые отличаются не более чем 20%, расчётные моменты определяют, используя метод гранитного равновесия.
Момент в первом пролёте:
M1=кН*м
Момент на опоре В:
Момент в средних пролётах и на опоре С:
M2=кН*м
Мс=- 33.25 кН ·м
Определение поперечных сил Q
на крайней опоре:
QА=(q×а1)= 16.0905 × 5.76x0.4=37.07 кН
на средней опоре:
QB=-(q×а2)= 16.0905 × 5.75x0.6=-55.51 кН
в остальных опорах:
QB=(q×а3)= 16.0905 × 5.75x0.5=46.26 кН
Уточнение размеров второстепенных балок.
Необходимой толщиной плиты задаёмся с экономических размышлений % армирования плиты в пределах µ=0,8-1% принимаем µ=0,8% по max пролётном моменте. Mmax=M1= 64.97кН/м при b =100 см.
Полезная высота сечения плиты при
ξ =μ*(RS/RB*γb2)=0.01*(365/14.5*0.9)=0.279
где Rb=14.5 МПа - расчётное сопротивление бетона на сжатие ( для класса В-25);
Rs=365 МПа расчётное сопротивление арматуры при растяжении (для класса А 400С);
γb2 =0.9 – коэффициент условия работы бетона.
Используем таблицу коэффициентов для расчёта изгибающих элементов армированных одиночной арматурой, по величине ξ находим соответствующие ему коэффициент αm=0,241
b- ширина второстепенной балки
Полная высота сечения
h= h0 +а=29.25+3=32.35 см ;
принимаем h = 35см и b = 18 см
Подбор арматуры плиты перекрытия
Сечение
М, кН*см
ξ
Необходимая арматура
Необходимая арматура
Количество и тип сеток
As,, см2
Пр1
4853
0,9036
4014
6.16
Оп В
4844
0,9036
3016
6.03
Пр2
3325
0,9364
4012
4.52
Оп С
3325
0,9364
3012
3.39
Расчёт наклонных сечений на поперечную силу:
При максимальном диаметре продольной арматуры Ø14 из условия свариваемости принимаем для расчёта поперечную арматуру, принимаем Ø6А240С (Аsw1= 0.283см2) при 2-х каркасах (n=2) (Аsw=2 ×Аsw1=2×0.283=0.566 см2)
По конструктивным требованиям шаг поперечных стержней:
Проверяем условия по проценту армирования:
Определяем единичные усилия воспринимаемые поперечными стержнями
Rsw=175 МПа
Длина проекции наибольшего невыгодного сечения
h0=h-a=30-3=27см, с≤2h0
Определяем усилие, воспринимаемое поперечными стержнями
Qsw= qsw × c=660,3×107,4=70916=70,92kH
Определяем усилие, воспринимаемое бетоном
Определяем условие прочности
Qmax74,3kH
2.Расчёт и конструирование монолитной железобетонной колоны
Исходные данные:
бетон класса В30; Rb=17 МПа;
арматура продольная класса А400С, Rs=365 МПа;
арматура поперечная класса А240С;
высота этажа Нэт=4,2 м;
Выбор расчётной схемы
Закрепление колоны первого этажа при вычислении расчётной длины и коэффициента продольного отгиба φ принимают шарнирно-неподвижным на уровне перекрытия и защемлённой в соединении с фундаментом.
Вычисление усилий в колоне первого этажа
Нагрузка на колону передаётся от главных балок с учётом их нераздельности. Постоянная нагрузка составляется с собственного веса элементов перекрытия и веса колон. Временная нагрузка вычисляется из условия технологического процесса и принимается в соответствии к заданию на курсовой проект.
Собираем грузовую площадь на колону:
Агр=6×6=36 м2
Расчётная длина колоны
L01=hэт+0,15=4,2+0,15=4,35 м; L02= L03= L04=4,2 м.
Сечение колоны принимаем 400×400 мм
Вычисление нагрузок на колону
Вес колон 1-й этаж
G1c =acol*bcol*l01 *ρ*yfm=0.4*0.4*4.35*25000*1.1=17.4 кН
2-ой этаж
G2c… G4c=0.4*0.4*4.2*25000*1.1=14.4+3*16.8=16.8 кН
Общий вес колон
Gc=Σ Gnc= G1c+(n-1)* G2c=17.4+3*16.8=67.8 кН/
Расчётные нагрузки.
1.от веса покрытия
Gпок=gпок*Агр=4,07*36=146,52 кН
2.от веса всех перекрытий
Gпок=gпер*Агр*(n-1)=3,08*36*3=332,64 кН
3.от веса второстепенных балок
Gвт.бал.=n(bвт.бал.*lвт.б.*3*γfm)=4(0.35*0.18*6*25*3)=113.4 кН
4.от веса главных балок
Gгл.бал=4(0,5*0,25*6*25)=75кН
Итого :
G=ΣG=67.58+146.52+332.64+113.4+75=735.14 кН
Кратковременная нагрузка
P=4*36+0.7*36=169.2 кН
Полная нагрузка:
Ntot=G+P=735,14+169,2=904,34 кН
Площадь поперечной арматуры при φ= 0,9
As.tot=((Ntot/φ)-Rb*acol*bcol))/Rsc=((90434/0.9)-1700*40*40)/36500= -71.76 см2.
Армирование принимаем конструктивно :
Продольную арматуру колоны колонн на всех этажах принимаем 4Ø16А400С2.
Поперечную арматуру принимаем конструктивно, из условия свариваемости Ø6. Шаг поперечных стержней назначаем в пределах:
S≤(15…20)d и S = 200
3.Расчёт и конструирование фундамента
Исходные данные:
Бетон класса В20 Rb=11.5 МПа, Rbt=0.9 МПа
Арматура класса А400С, Rs=365 МПа
Расчётное сопротивление грунта R0=0.2 МПа
Глубина сезонного промерзания грунта Hr=0.63см
Вычисление размеров подошвы фундамента
Плаща подошвы фундамента вычисляется по формуле:
Где Nn=Ntot/1.1=904.34/1.1=822.13 кН продольное усилие по второй группе предельных состояний передаваемое фундаменту колонной;
γm =20 кН/м3 средний вес единицы объема фундамента и грунта над ним;
H1=mzHr=0.7×0.9=0.63 см глубина заложения фундамента.
Таким образом:
Af=822.13*103/(0.2-0.02*0.63)*106=4.39 м2
Размеры подошвы фундамента в плане принимаются кратными 30см
af=bf=
Принятые размеры af=bf=2,1 м Af=af*bf=4.41м2
Вычисление высоты фундамента
Рабочая высота разреза плитной части фундамента вычисляется из условия продавливания по формуле:
Где N= 904,34 kH продольное усилие, которое действует с коэффициентом надёжности по нагрузке γm>1;
Давление на грунт под подошвой фундамента от действия продольного расчётного усилия вычисляется по формуле:
P=N/Af=904.34/4.41=205.07 кН/м2=0,20507 МПа
Таким образом
H0=0.5*=0.452329315-0.2=0.252 м.
Полная высота фундамента при наличии бетонной подготовки вычисляется по формуле:
Н=Н0+а =25+3,5=28,5 см
Оптимальную высоту фундамента, исходя уз условия конструирования
Нmin=bcol+25=30+20=55см, принимаем Н=60 см выполняет его двухступенчатых с высотой ступеней по 30см
Вычисление изгибающих моментов
В разрезе 1-1
M1=0.125*p*(af-acol)2*bf=0.125*0.205(210-40)2*210*102=15551812.5 кН*см.
В разрезе 2-2
M1=0.125*p*(af-a1)2*bf=0.125*0.319(210-110)2*210*102=5381250 кН*см.
Вычисление площади сечения арматуры
В разрезе 1-1
As1=M1/0.9*H0*Rs=15551812.5/0.9*365*56,5*102=8.4 см2
H0=60 – 3.5=56.5 см
В разрезе 2-2
As2=M2/0.9*H01*Rs=5381250/0.9*365*26,5*102=6,2 см2
h01=30 – 3.5=26.5 см
Количество рабочих стержней в каждом направлении вычисляем по большим значениям Аs=8,4 см2, исходя из максимального допустимого расстояния между стержнями S=20 см.
Таким образом
N=(af- 2*5/S)+1=((210-10)/20)+1=11 стержней
Принимаем 12стержней Ø14А400С, As=9,23 см2 с шагом 200см.