Проектирование железобетонных конструкций жилого дома на 12 квартир в г. Лельчицы

Проектирование железобетонных конструкций жилого дома на 12 квартир в г. Лельчицы

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ “ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ ИМЕНИ ЛЕНИНСКОГО КОМСОМОЛА БЕЛОРУССИИ”

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 2-70 02 01 “ПРОМЫШЛЕННОЕ И ГРАЖДАНСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО”

ЦИКЛОВАЯ КОМИССИЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЕЙ ЦИКЛА ПГС

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ ”СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ”

ТЕМА: “Проектирование железобетонных конструкций жилого дома на 12 квартир в г. п Лельчицы ”

ИСПОЛНИТЕЛЬ: УЧАЩИЙСЯ ГРУППЫ ПГС-34 ГОНЧЕРОВ А.М.

РУКОВОДИТЕЛЬ ПРОЕКТА: ВАСИЛЬЕВ Д.С.

Гомель 2013

Содержание

Введение

1.  Архитектурно-конструктивное решение здания

2.      Сбор нагрузок

2.1      Сбор нагрузки на 1 м2 покрытия

2.2    Сбор нагрузки на 1 м2 чердачного перекрытия

.3      Сбор нагрузки на 1 м2 межэтажного перекрытия

.4      Сбор нагрузки на 1 м2 надподвального перекрытия

3.  Расчет многопустотной плиты перекрытия

3.1      Определение расчетных усилий и прочностных характеристик материалов

3.2    Определение геометрических характеристик сечения

.3      Расчет прочности по нормальным сечениям

.4      Расчет прочности по наклонным сечениям

.5      Проверка панели на монтажные усилия

.6      Конструирование плиты перекрытия

4.  Расчёт лестничного марша

4.1      Определение прочностных характеристик материалов

4.2    Определение нагрузок, действующих на марш

.3      Расчет прочности косоуров по нормальному сечению

.4      Расчет прочности косоуров по наклонному сечению

.5      Конструирование лестничного марша

5.  Расчет ленточного фундамента под внутреннюю стену здания

5.1      Сбор нагрузки на фундамент

5.2    Определение ширины подошвы фундамента

.3      Расчет на продавливание

.4      Расчет по нормальному сечению

Литература

ВВЕДЕНИЕ

Железобетон состоит из бетона и стальной арматуры, работающих совместно, благодаря сцеплению, возникающему между ними. Бетон - искусственный каменный материал, хорошо сопротивляется сжатию, а хуже на растяжение. Для повышения прочности бетона применяют арматуру, которая обладает значительно более высокой прочностью на растяжение и позволяет существенно повысить несущую способность строительных конструкций.

Основные достоинства бетона - высокая прочность, долговечность, огнестойкость, стойкость против атмосферных воздействий, возможность использования местных строительных материалов, простота формообразования, небольшие эксплуатационные расходы.

К недостаткам железобетона следует отнести большую плотность, высокую тепло- и звукопроводность, появление трещин вследствие усадки и силовых воздействий. Специальная технологическая обработка с помощью пропаривания, вакуумирование повышает трещиностойкость железобетона.

Бетон должен обладать необходимой прочностью, хорошим сцеплением с арматурой, достаточной плотностью для защиты арматуры от коррозии. Сцепление арматуры с бетоном -наиболее важное свойство железобетона, так как оно служит основой работы материалов, входящих в состав железобетона, прочностные и деформативные свойства конструктивных элементов. Надежное сцепление арматуры с бетоном обеспечивается склеиванием геля с арматурой, трением, вызванным давлением от усадки бетона, зацеплением за бетон выступов и неровностей на поверхности арматуры. Главенствующую роль для надежного сцепления арматуры с бетоном играют выступы и неровности на поверхности арматуры. При создании периодического профиля арматуры возрастает примерно в два раза.

1. Архитектурно - конструктивное решение здания

В соответствии с заданием запроектировано здание сложной конфигурации с размерами по крайним осям 24,6х13,5м. Высота этажа 2.8 м. Здание с подвалом.

Здание запроектировано с продольными несущими стенами. Пространственная жесткость и устойчивость здания обеспечивается перевязкой вертикальных швов между кирпичами, армированием углов и мест примыкания внутренних стен к наружным и анкеровкой плит перекрытия со стеной ( Т-образный анкер) и между собой (линейный анкер).

По долговечности здание относится к II степени, т. к. его конструктивные элементы рассчитаны на срок службы не менее 50 лет.

По огнестойкости в соответствии с СНБ 2.02.01-98 здание относится к III степени.

Класс ответственности здания по СНиП 2.01.07-85 - II.

Рельеф участка характеризуется горизонталями 0,50 - спокойный (181,00-180). Общий уклон рельефа с понижением на северо-запад. В основании залегает грунт - песок-мелкий. Уровень грунтовых вод 3,3 м.

2. Сбор нагрузок

2.1 Сбор нагрузок на 1 м2 покрытия

2.2 Сбор нагрузки на 1 м2 чердачного перекрытия

2.3    Сбор нагрузки на 1 м2 межэтажного перекрытия

2.4 Сбор нагрузки на 1 м2 надподвального перекрытия

.       

3. Расчет многопустотной плиты перекрытия

Расчет и конструирование многопустотной плиты перекрытия

Исходныe данные. Рассчитать и сконструировать многопустотную плиту перекрытия марки ПТМ 48.12.22-4.0. Панель опирается на несущие кирпичные стены здания жилого дома. Расчетная равномерно-распределенная нагрузка на перекрытие q=6,75 кН/м2. Панель выполнена из бетона С25/30, армируется стержневой арматурой класса S1200, поперечная арматура принята класса S400.

3.1 Определение расчетных усилий и прочностных характеристик

Из таблицы 2 следует что gтаб = 6,75 кН/м2

Конструктивная длина панели Lk=4780 мм.

Расчетная длина панели

L0=Lk-200/2-190/2=4780-100-95=4585 мм.

Расчетная нагрузка на 1 погонный метр панели

q=gтаб В = 6,75 1,2 = 8,1 кН/м

Максимальная расчетная сила

== 18,57 кН

Максимальный изгибающий момент

 = 21,29 кН∙м

Расчетная схема панели - однопролетная свободно опертая балка с расчетным пролетом L0, равным расстоянию между осями ее опор (рис.1).

1-наружняя стена, 2-внутреняя стена

Рисунок 1 Расчетная схема панели

Предварительно напряженная панель армируется стержневой арматурой класса S800 с электротермическим напряжением на упоры форм. К трещиностойкости плиты предъявляют требования 3 категории. Изделие подвергается тепловой обработке при атмосферном давлении.

Для бетона класса С25/30:

- Нормативное сопротивление бетона осевому сжатию =25 МПа и осевому растяжению =1,8 МПа (таб.6.1 СНБ 5.03.01 -02);

Коэффициент безопасности по бетону =1,5(для железобетонных конструкций);

Расчётное сопротивление бетона осевому сжатию =25/1.5=16,67 МПа,

осевому растяжению==1,8/1.5=1.2 МПа;

Модуль упругости бетона при марке по удобоукладываемости СЖ2 =40∙103 МПа

Для продольной напрягаемой арматуры класса S1200 нормативное

Сопротивление =1200 МПа (таб 6.5 СНБ 5.03.01-02).

Расчетное сопротивление pd = 0,9 /, где  = 1,2.

pd = 0,9 ∙ 1200/ 1,2 = 900 МПа

Для поперечной арматуры класса S400 fywd = 263 МПа для сварного каркаса из проволочной арматуры (таб 6.5 СНБ 5.03.01-02).

Модуль упругости арматуры всех классов ЕS=200∙103 МПа.

Передаточная прочность бетона устанавливается так, чтобы при обжатии отношение напряжений 0,max/ pk ≤ 0,75.

Предварительное напряжение арматуры с учетом всех потерь

0,max = 0,75 pk = 0,75∙1200 = 900 МПа.

Допустимые отклонения значения предварительного напряжения при электротермическом способе натяжения

0,max + p ≤ 0,9 pk; 900 + 105,31 = 1005,31 МПа < 0,9 ∙ 1200 = 1080 Мпа

0,max - p ≥ 0,3 pk; 900 - 105,31 = 794.69 МПа > 0,3 ∙ 12000 = 360 Мпа

Условие выполняется.

3.2 Определяем геометрические характеристики

Высота эквивалентного квадрата h1=0,9∙d=0,9∙159=143 мм.

Бетон растянутой зоны в работе не участвует.

Определяем высоту сжатой полки панели по формуле

h’f =,

проверяем условие ==0,175>0,1; условие выполняется, следовательно, в расчет вводится вся ширина полки b'f=1160 мм.

Определяем количество пустот

n=B/200=1200/200=6 пустот

Расчетная ширина ребра b= b’f - n∙ h1, где n - количество пустот;

b=1160-6∙143= 302 мм.

Определяем рабочую высоту сечения d=h-c=220-30=190 мм.

3.3 Расчет прочности по нормальным сечениям

Определяем положение нейтральной оси, проверяем условие:

21,29 кН∙м 1∙16,67∙103∙1,16∙0,0385∙(0,19-0,5∙0,0385)=127,12 кН∙м

Условие выполняется, нейтральная ось проходит в полке, сечение рассчитываем как прямоугольное шириной b=b'f=1,16 м.

Определяем граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона.

,

где = 0,85 - 0,008fcd = 0,85 - 0,008 ∙ 16.67=0.717

Определяем∙0,617)=0,427

Определяем коэффициент 0, 03

Проверяем условие

Условие выполняется, по значению  определяем коэффициенты

, 0,03

ss,lim = fpd + 400 - s0,max - Ds0,max = 900 + 400 - 900 - 300 = 100 МПа

Ds0,max = 1500s0,max / fpd - 1200 ³ 0 для арматуры класса S1200

Ds0,max = 1500×900 / 900 - 1200 = 300 МПа > 0

Условие выполняется.

Коэффициент условий работы арматуры

где h = 1,15 для арматуры класса S1200

Принимаем

Определяем площадь сечения продольной напрягаемой арматуры

По сортаменту принимаем 5 стержней Æ6 мм с As1 = 1,41 см2 из арматуры класса S1200.

3.4 Расчет прочности по наклонным сечениям

Расчетная поперечная сила Qmax = 18,57 кН.

Проверяем условие прочности по наклонной полосе между наклонными трещинами, полагая, что hw1 = 1

Q = 18,57 кН < 0,3hw1×hс1× fcd× b× d = 0,3×1×0,833×16,67×103×0,302×0,19 = 239,035 кН,

где коэффициент hс1 = 1 - 0,01fcd = 1 - 0,01×16,67 = 0,833

Условие выполняется, размеры поперечного сечения панели достаточны.

Проверяем условие

Q = 18,57 кН < 0,6 fctd × b× d = 0,6×1,2×103×0,302×0,19 = 41,36 кН

Условие выполняется, поперечную арматуру устанавливаем конструктивно. Принимаем 5 каркасов К1 на при опорном участке из арматуры Æ4 мм класса S500 с шагом s = 100 мм.

Определяем максимальный шаг поперечной арматуры

smax = 0,75hс2× fctd × b× d2/ Q = 0,75×2×1,2×103×0,302×0,192 /18,57 = 1,056 м

где hс2 = 2

Проверяем условие s = 0,1 м £ smax= 1,056 м

Условие выполняется.

Определяем усилие Vsw = fywd× Asw /s = 295×103×0,628×10-4 /0,1 = 185,26 кН,

где Asw = 0,628 см2 для 5 стержней Æ4 мм.

Определяем длину проекции наклонного сечения на продольную ось элемента: linc = 2d / hс3 = 2×0,19/0,6 = 0,63 м,

где hс3 = 0,6 для тяжелого бетона

Проверяем условие linc = 0,63 м < l /4 = 4,78 /4 = 1,195 м

Условие выполняется.

Определяем длину проекции наиболее опасной наклонной трещины

linc,cr =

Проверяем условие linc,cr = 0,376 м < linc = 0,63 м

Условие выполняется.

Проверяем условие linc,cr = 0,376 м < 2d=2×0,19 = 0,38 м

Условие выполняется.

Проверяем условие

Q = 18,57 кН < 2 fctd× b× d2/linc +Vsw× linc,cr = 2×1,2×103×0,302×0,192/0,63 +185,26×0,376 = 111,19 кН

Условие выполняется, прочность железобетонного элемента по наклонному сечению обеспечена.

3.5 Проверка панели на монтажные усилия

Панель армирована 4 монтажными петлями класса S240, расположенными на расстоянии 365 мм от концов панели (рис. 3).

Рисунок 3 План панели

С учетом коэффициента динамичности kd = 1,4 расчетная нагрузка от собственного веса панели

q = kd ×gf ×g×B = 1,4 ×1,15×3450 ×1,19 = 6659,85 Н/м,

где g = 3450 Н/м2 - собственный вес панели; В = 1,19 м - конструктивная ширина панели; r - плотность железобетона.

Отрицательный изгибающий момент консольной части панели:

M = q×l12 /2 = 6659,85×0,3652/2 = 443,63 Н×м.

Момент воспринимается продольной монтажной арматурой каркасов. Полагая, что z1 = 0,9d, требуемая площадь сечения составляет

см2 ,

где fyd = 218 МПа - расчетное сопротивление монтажной арматуры класса S240

Принимаем конструктивно стержни Æ12 мм, As = 1,131 см2.

3.6    Конструирование плиты перекрытия

Многопустотная плита перекрытия запроектирована в соответствии с рабочими чертежами, утвержденными РУП «Стройтехнорм» от 03,09,2008 г.

Запроектирована плита ПТМ48.12.22-4.0, с арматурой класса S400 S1200 и бетоном класса С25/30.

По таблице определяем сетку С26, которая принята для проектируемой плиты в количестве 1 штука. Данная сетка запроектирована из продольной рабочей арматуры Ø4 мм с шагом 370 мм. в центральной части плиты и 185 мм. по краям; и поперечной арматуры Ø6 мм с шагом 100 мм. Также в этой таблице узнаём массу плиты и объем бетона.

Также по данной таблице конструктивно принимаем сетку Ск1 и Ск3 Ø4 мм., расположенных на при опорных участках в верхней и нижней части плиты.

Для поднятия и перемещения плиты выполняются 4 монтажные петли Ø12 мм. из арматуры класса S240. Петли выполняются на расстоянии 365 мм. от торцов плиты.

.       

4. Расчёт лестничного марша

Расчет лестничного марша

Исходные данные. Рассчитать и сконструировать железобетонный ребристый марш двух маршевой лестницы жилого дома марки ЛМ 27.12.14-4. Ширина марша В = 1200 мм, длина L = 2720 мм, высота Н = 1400 мм. Высота этажа Нэт = 2,8 м, ступени размером 14´28 см. Масса лестничного марша равна 1,3 т, объем бетона 0,61 м3.

Длина горизонтальной проекции марша L1 = мм

Уклон марша: tga = 1400/2332 = 0,600

Угол наклона марша a » 300, cos a =0,866

Временная нормативная нагрузка на лестничную клетку жилого дома pn = 3,0 кПа, коэффициент надежности по нагрузке gf = 1,5.

Лестничный марш выполнен из бетона класса С20/25, продольная рабочая арматура лобового ребра класса S400, рабочая арматура плиты класса S500.

4.1 Определение прочностных характеристик материалов

здание перекрытие нагрузка фундамент

Для бетона класса С20/25:

нормативное сопротивление бетона осевому сжатию fck =20 МПа и осевому растяжению fctk = 1,5 МПа

коэффициент безопасности по бетону gс = 1,5

расчетное сопротивление бетона осевому сжатию fcd = fck /gс = 20/1,5 =13,33 МПа, осевому растяжению fctd = fctk / gс = 1,5/1,5 = 1,0 МПа;

модуль упругости бетона при марке по удобоукладываемости Ж2 Ecm = 39×103 МПа

Продольная рабочая арматура S400:

расчетное сопротивление fyd = 365 МПа

Поперечная арматура класса S500:

расчетное сопротивление fyd = 450 МПа

расчетное сопротивление fywd = 324 МПа

Модуль упругости арматуры всех классов Es = 200×103 МПа.

4.2 Определение нагрузок, действующих на марш

Расчетный пролет при длине площадки опирания с = 9 см

L0 = L - = (2720 - 98) - = 2622 - 60 = 2562 мм

Расчетный пролет в горизонтальной проекции марша

l0 = L0 × cosa = 2562 × 0,866 = 2218,7 мм

Расчетная нагрузка на 1 метр погонной длины марша

q = qтб ×B = 9,88 × 1,2 = 11,856 кН/м

Расчетный изгибающий момент в середине пролета марша

кН×м

Расчетная поперечная сила на опоре

кН

4.3 Расчет прочности косоуров по нормальному сечению

Действительное сечение марша заменяем на расчетное тавровое с полкой в сжатой зоне (рис. 4):

ширина ребра b = 2bр = см

высота ребра см

расчетная ширина полки

см

см

Принимаем меньшее значение см

Величина с = 25 см

Рабочая высота сечения d = 18,7 - 2,5 = 16,2 см

Рисунок 4 Приведенное расчетное сечение

Проверяем условие

М = 8,42 кН×м

М£кН×м

Условие выполняется, нейтральная ось проходит в полке, сечение рассчитываем как прямоугольное шириной м

Определяем граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона

где w = 0,85 - 0,008fcd= 0,85 - 0,008×13,33=0,743

Определяем alim = x lim(1 - 0,5alim) = 0,6(1 - 0,5×0,6) = 0,42

Определяем коэффициент

Проверяем условие a0 ≤ alim

a0 = 0,041 < alim = 0,42

Условие выполняется, по значению a0 определяет коэффициент h = 0,975

Определяем площадь растянутой арматуры

По сортаменту принимаем 2 стержня Æ10 мм с As1 = 1,57 см²

Проверяем толщину защитного слоя бетона. Толщина защитного слоя бетона принимается не менее диаметра рабочего стержня и не менее 10 мм в балках высотой до 250 мм;

см < с = 25 см

Условие выполняется.

4.4 Расчет прочности косоуров по наклонному сечению

Продольные ребра армируется двумя каркасами КР1 с поперечной арматурой Æ4 мм класса S500 с шагом на приопорных участках s1 = 90 мм, в середине пролета s2 = 200 мм. Ширина сечения b = 22 см. Расчетная поперечная сила Q=14,84 кН. Длина ребра l = 2,720м.

Определяем коэффициент hс1 = 1 - 0,01fcd = 1 - 0,01×13,33 = 0,867

Определяем aе = Es / Ecm = 200/39 = 5,13

Определяем коэффициент армирования

Определяем коэффициент hw1 =1+5aе×rsw = 1+ 5 × 5,13 × 0,00127 = 1,033£ 1,3

Проверяем условие

Q = 14,84 кН < 0,3hw1×hс1× fcd× b× d = 0,3×1,033×0,893×13,33×10³×0,22×0,162 = 131,47 кН

Условие выполняется.

Проверяем условие

Q = 14,84 кН < 0,6 fctd × b× d = 0,6×1×10³×0,22×0,162 = 21,38 кН

Условие выполняется, наклонные трещины не образуются, поперечную арматуру устанавливаем конструктивно.

4.5 Конструирование лестничного марша

Продольные ребра армируются плоскими каркасами КР1. Продольная растянутая арматура принята по расчету Æ10 мм класса S400, продольная сжатая принята конструктивно Æ6 мм класса S400. Поперечные крайние стержни приняты Æ4 мм класса

S500, поперечная арматура принята по расчету Æ4 мм класса S500 на приопорных участках с шагом s1 = 90 мм, в середине пролета s2 = 200 мм.

Поперечные ребра армируются конструктивно каркасами КР2, КР3. Продольные стержни в растянутой и сжатой зоне приняты Æ5 мм класса S500. Поперечные стержни приняты Æ4 мм класса S500 с шагом 200 мм.

Плита лестничного марша армируется сеткой С1 из стержней Æ4 мм класса S500 с шагом 200 мм в продольном направлении и стержней Æ5 мм класса S500 шагом 150 мм в поперечном направлении.

5. Расчёт ленточного фундамента под внутреннюю стену здания

Исходные данные. Требуется рассчитать и запроектировать ленточный фундамент под внутреннюю стену по оси В 3-х этажного дома. Кровля скатная, чердак присутствует, подвал с полом по грунту. Район строительства - г. п. Лельчицы. УГВ на отметке -3,400 м. Глубина заложения фундамента d=1,740 м. Грунт -песок мелкий со следующими характеристиками:

Коэффициент пористости е=0,6;

Угол внутреннего трения = 34⁰;

Удельный вес грунта, залегающего выше подошвы фундамента

= 18 кН/м3;

Удельный вес грунта, залегающего ниже подошвы фундамента

= 18 кН/м3;

Полезная нагрузка на перекрытие жилого дома рn= 1,5 кПа (табл. 3 СНиП 2.01.07-85).

Бетон класса С16/20 , арматура класса S400

5.1 Сбор нагрузки на фундамент

Нагрузка от массы 1 метра погонного стены от отметки -0,400 м. до отметки 9,000м.

составляет:

Нст=0,400+9,000 =9,4 м.

 71,44 ∙ 1,35 = 96,44

=(L1+L2)/2 = (7,2+6,3)/2 = 6,75 м, где L1 = 7,2 м и L2 = 6,3 м

Нагрузка фундаментных блоков

 26,25 ∙ 1,35 = 35,44 кН/м

Полная нагрузка на 1 метр погонный фундамента по обрезу фундаментной плиты:

кН/м

кН/м

5.2 Определение ширины подошвы фундамента

Для предварительного определения фундаментной плиты пользуемся

табличными значениями сопротивления грунта.

Для песка среднезернистого R0=200 кПа.

Определяем ширину подошвы фундамента:

Где =20 кН/м - средний удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах;

d - глубина заложения фундамента;

Принимаем b = 1,6 м.

Определяем расчетное сопротивление грунта основания по формуле

где =1,3; =1,26; (Таблица В.1 СНБ 5.01.01-99);

k = 1,1 т. к. характеристика грунта не определено испытаниями;

My= кПа; =7,22 Mc= кПа; для =34 (Таблица В.2 СНБ 5.01.01-99);

kz = 1 при b = 1,6<10 м;

 - глубина подвала = 2,0м.

Определяем нормативную нагрузку по подошве фундамента с учетом собственной массы фундаментной плиты Pф и массы грунта Pгр

где  =2,67 кН/м,

Определяем среднее давление по подошве фундамента:

Проверяем условие Pср = 152,225 кПа < R = 407,41 кПа

Условие выполняется. Принимаем b=1,6 м.

5.3 Расчет на продавливание

Расчетное давление на грунт под подошвой фундамента Pгр= N/b=/1,6=149,34 кПа

Условно вторая сторона фундамента a = 1м.

Поперечная сила в сечении плиты у грани фундаментного блока:

Требуемая высота сечения плиты из условия прочности при расчете на поперечную силу Q:

где

Расчетная продавливающая сила:

Проверяем условие:

Прочность на продавливание обеспечена.

Проверяем прочность бетона на действие сжимающих усилий:

где

Прочность бетона обеспечена.

5.4 Расчёт прочности по нормальному сечению

Момент, возникающий у грани стены

Определяем коэффициент :

По таб. 4 Приложения определяем 0,07; 0,965

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона определяем по формуле:

где  = 0,85-0,0080,85-0,008∙10,67=0,765

 для арматуры класса S400

; условие выполняется.

Площадь сечения арматуры на 1м длины плиты:

Конструктивно принимаем на 1м длины блока 4 Ø14 S400 с шагом 370мм и Поперечная арматура принимается Ø5 S400 с шагом с шагом 250мм.

Литература

1.      СНБ 5.03.01-02 Бетонные и железобетонные конструкции.

.        Основания и фундаменты Дорошкевич

.        ТКП Основания и фундаменты

4.      СНБ 5.01.01-99 Основания и фундаменты

5.      Веселов В.А. Проектирование оснований и фундаментов.

6.      Сетков В.И., Сербин Е.П. Строительные конструкции.

7.      СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия