4 этажное здание с неполным каркасом и несущими кирпичными стенами

Санкт-Петербургский  Государственный

Архитектурно-Строительный Университет 
 
 
 
 

Кафедра “Железобетонных и каменных конструкций”. 
 
 
 
 
 
 

Курсовой  проект

 

« 4 этажное  здание с неполным каркасом и несущими

 кирпичными  стенами» 
 
 
 
 
 
 

                                                                                                    Студент гр. 2П-IV: Вотинов В.С. 

                                                                                      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Санкт-Петербург

2006 год. 

ЗАДАНИЕ

на комплексный курсовой проект №1

по железобетонным и каменным конструкциям 

Исходные  данные: 

1. Здание  промышленного типа четырехэтажное каркасное с неполным каркасом и  с наружными несущими стенами. Размеры внутреннего помещения (в свету) в плане:

Длина L= 36 м;

Ширина B= 25,6 м.

2. Стены кирпичные  толщиной 51 см с пилястрами в местах опирания ригелей или главных балок.
3. Оконные проемы в кирпичных стенах имеют в плане размеры 2,3 м.
4. Высота всех этажей между уровнями чистого пола h_эт= 4,0 м.
5. Междуэтажные перекрытия опираются на наружные кирпичные стены и внутренние колонны. Колонны доводятся только до междуэтажного перекрытия четвертого этажа. Кровельное покрытие опирается на наружные стены.
6. Временная нормативная нагрузка на всех междуэтажных перекрытиях p^н= 10 кН/м², в том числе кратковременная p_кр^н= 1,5 кН/м².
7. Глубина заложения фундаментов H= 1,5 м. Расчетное давление на грунт основания R= 0,25 МПа.
8. Марки материалов – по выбору проектировщика в соответствии с действующими нормами.
9. Объемные массы материалов – по справочникам.
 

1. Проектирование монолитного железобетонного перекрытия

 

1. Разбивка  балочной клетки.

 

   При рекомендуемой величине пролетов второстепенных балок 5 – 7 м, и главных балок 6 – 8 м в зависимости от интенсивности  временной нагрузки на заданной длине здания в свету L= 36,0 м и ширине B= 25,6 м могут быть приняты 6 пролетов второстепенных продольных балок и 4 пролета главных поперечных балок.

   С учетом уменьшения крайних пролетов на 10 % по сравнению со средними получаю:

L= 2* 0,9 l_ср+ 4* l_ср= 5,8 l_ср;

l_ср= L/ 5,8= 36,0/ 5,8= 6,21 м;

l_кр= (L- 4* l_ср)/ 2= (36,0- 4* 6,21)/ 2= 5,6 м. 

      При рекомендуемом шаге второстепенных балок 1,8 – 2,5 м, в каждом из четырех  пролетов главных балок могут расположиться по 3 пролета плиты.

         С учетом уменьшения крайних пролетов плиты на 20 % по сравнению со средними получаю: 

B= 2* 0,8* b_ср+ 10* b_ср= 11,6 b_ср;

b_ср= B/ 11,6= 25,6/ 11,6= 2,21 м;

b_кр= (B- 10* b_ср)/ 2= 1,8 м.

Схема балочной клетки перекрытия.

 
Расчет плиты  перекрытия. 

   В соответствии с п. 5.3 СНиП 2.03.01 – 84 «Бетонные и железобетонные конструкции» толщина плиты монолитных перекрытий принимается не менее 60 мм. Принимаю толщину плиты h_f= 80 мм.

   Для определения расчетных пролетов задаюсь приближенно размерами  поперечного сечения второстепенных балок:

   h= l/ 12 =6600/ 12= 550 мм;

   b= h/ 3= 550/ 3= 183,3 мм.

   Принимаю  h= 550 мм, а b= 200 мм.

   

   При ширине второстепенных балок b= 200 мм и глубине заделки плиты в стену а₃= 120 мм получим:

    l_кр= l_кр^/- 0,5* b+ 0,5* а₃= 1800- 0,5* 200+ 0,5* 120= 1760мм;

   l_ср= l_ср^/-2* 0,5* b= 2200- 2* 0,5* 200= 2000 мм. 

   Расчетные пролеты плиты в длинном направлении  при ширине главных балок (ориентировочно) 300 мм и глубине заделки плиты в стены в нерабочем направлении а₃= 60 мм: 

   l_кр1=5600- 0,5* 300+ 0,5* 60= 5480 мм;

   l_ср1=6200- 2* 0,5* 300= 5900 мм.

   При соотношении длинной и короткой сторон l_кр1/ l_кр= 5480/ 2000= 2,74 плита рассчитывается как балочная ,неразрезная, многопролетная, работающая в коротком направлении по следующей схеме: 
 

   Расчетные нагрузки на условную полосу плиты шириной 1,0 м, кН/ м:

   а). Постоянная:

   Вес пола из цементного раствора с затиркой при толщине слоя 2,0 см и плотности           1700 кг/ м³:

   1700* 0,02* 1,0* 1,3* 10^-2= 0,44; 

   Вес плиты толщиной 80 мм при плотности 2500 кг/ м³:

   2500* 0,08* 1,0* 1,1* 10^-2= 2,2; 

   Полная  постоянная нагрузка:

   g= 0,44+ 2,2= 2,64; 

   б). Временная при p^н= 10кН/м²:

   V= 10* 1,0* 1,2= 12. 

   Полная  расчетная нагрузка:

   q= g + V= 2,64+ 12= 14,64 кН/ м. 

   Определение расчетных изгибающих моментов 

   В равнопролетной неразрезной балочной плите с учетом перераспределения усилий вследствие пластических деформаций бетона и арматуры:

   В крайних пролетах:

   М_кр= q* l_кр²/ 11= 14,64* 1,76²/ 11= 4,12 кНм; 

   В средних пролетах и над средними опорами:

   М_ср= - М_с= +/- q* l_ср²/ 16= +/- 14,64* 2,0²/ 16= +/- 3,66кНм; 

   Над второй от конца опорой при армировании  рулонными сетками:

   М_В= - q* l²/ 11= -14,64* 2,0²/ 11= - 5,32 кНм; 

   Над второй от конца опорой при армировании  плоскими сетками:

   М_В= - q* l²/ 14= -14,64* 2,0²/ 14= - 4,18 кНм,

где l – больший из примыкающих к опоре пролет. 

   Определение толщины плиты 

   Для монолитного железобетонного перекрытия принимаем бетон проектного класса прочности на сжатие В12,5. С учетом возможности эксплуатации конструкций в неблагоприятных условиях  при относительной влажности окружающей среды менее 75 % расчетные сопротивления определяются по табл. 13 СНиП 2.03.01-84 с коэффициентом условий работы γ_b2= 0,9.

   R_b= 0,9* 7,5= 6,75 МПа;

   R_bt= 0,9* 0,66= 0,6 МПа;

   Е_b= 21000 МПа. 

   Арматуру  в плите перекрытия принимаем  для двух вариантов армирования:

   Арматурой класса ВрI с расчетным сопротивлением R_s= 360 МПа= 360 Н/ мм² при армировании рулонными сварными сетками, Е_s= 170000 МПа.

   Арматурой класса АIII с расчетным сопротивлением R_s= 355 МПа при армировании плоскими сетками, Е_s= 200000 МПа.

   Необходимую толщину перекрытия определяем при  среднем оптимальном коэффициенте армирования μ= 0,006 по максимальному  моменту М_В= 5,95 кНм и ширине плиты b_f^/= 1000 мм.

   Расчетная высота сечения плиты при относительной ее высоте:

   ξ= х/ h₀= μ* R_s/ R_b= 0,006* 360/ 6,75= 0,32< ξ_R – для арматуры ВрI;

   ξ= х/ h₀= μ* R_s/ R_b= 0,006* 355/ 6,75= 0,316< ξ_R – для арматуры АIII,

   где ξ_R определяется по следующему соотношению:

   ξ_R= ω/ (1+ σ_SR/ σ_SC,U* [1- ω/ 1,1] ),

   где ω= α- 0,008* R_b – характеристика сжатой зоны бетона;

   α – коэффициент принимаемый для тяжелого бетона равным 0,85;

   ω= 0,85- 0,008* 6,75= 0,796;

   σ_SR – напряжение в арматуре, МПа, принимаемое для арматуры классов АIII и ВрI равным:

   σ_SR= R_s- σ_SP;

   σ_SC,U – предельное напряжение в арматуре сжатой зоны, принимаемое для конструкций из тяжелого бетона в зависимости от учитываемых в расчете нагрузок по табл. 15 СНиП 2.03.01-84 по позиции 2а – 500 МПа. 

   Арматура  класса ВрI:

   ξ_R= 0,796/ (1+ 360/ 500* [1- 0,796/ 1,1] )= 0,644; 

   Арматура  класса АIII:

   ξ_R= 0,796/ (1+ 355/ 500* [1- 0,796/ 1,1] )= 0,666. 

   При A₀= ξ* (1- 0,5* ξ) и М_max= 5,32 кНм:

   A₀= 0,32* (1- 0,5* 0,32)= 0,269 – для арматуры ВрI;

   A₀= 0,316* (1- 0,5* 0,316)= 0,266 – для арматуры АIII; 

   h₀= √ М_max/ (R_b* b* A₀)

   h₀= √ 5,32* 10⁶/ (6,75* 1000* 0,269)= 54,13 мм – для арматуры ВрI;

   h₀= √ 5,32* 10⁶/ (6,75* 1000* 0,266)= 54,43 мм – для арматуры АIII.

   Полная  высота сечения плиты при диаметре арматуры d= 5 мм и толщине защитного слоя 10 мм:

   h_f^/= h₀+ a= 54,43+ 15= 69,43 мм,

   где,10+5=15 мм.

   Принимаю  толщину плиты h_f^/= 80 мм и расчетную высоту сечения:

   h₀= h_f^/- а= 80- 15= 65 мм. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Расчет  продольной арматуры в плите