Курсовая работа на тему «Проект конструктивной схемы здания»

Принимаем каркасно-оболочковую систему здания с шарнирным опиранием элементов перекрытия на наружные стены. При этом решении ветровая нагрузка воспринимается наружными стенами, а перекрытие воспринимает только вертикальные нагрузки. Направление главных балок принимаем поперечным ввиду преимуществ перед продольным расположением.

Содержание

1. Исходные данные

. Выбор и обоснование конструктивной схемы здания

. Расчет монолитной плиты

.1 Выбор расчетной схемы и расчетного сечения

.2 Статический расчет плиты

.3 Конструктивный расчет плиты

Нужна помощь в написании курсовой?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Заказать курсовую

.4 Конструирование плиты

. Расчет и конструирование второстепенной балки

.1 Выбор расчетной схемы и расчетного сечения

.2 Статический расчет второстепенной балки

.3 Конструктивный расчет сечений

. Расчет и конструирование главной балки

.1 Выбор расчетной схемы и расчетного сечения

.2 Статический расчет главной балки

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

.3 Конструктивный расчет главной балки

. Расчет второстепенных балок на отрыв

Список литературы

1. Исходные данные

Временная нагрузка на перекрытие	5 кН/м2
Вес пола	0,5 кН/м2
Высота этажа	3,4 м
Район строительства	г. Волгоград
Число этажей	4
Размеры здания в свету
Длина	34 м
Ширина	12,2 м

2. Выбор и обоснование конструктивной схемы здания

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

Ребристое перекрытие с балочными плитами состоит из плиты, работающей в коротком направлении, второстепенных и главных балок. Все элементы монолитно связаны между собой и выполнены из бетона В15.

Предварительно принимаем размеры элементов:

Колонна 400х400 (мм)

Длина главной балки lmb = 6300 (мм)

Длина второстепенной балки lsb = 6880 (мм)

Высота главной балки hmb = lmb = 600 (мм)

Высота второстепенной балки hsb = lsb = 400 (мм)

Ширина главной балки bmb = (0,3÷0,5) hmb = 300 (мм)

Ширина второстепенной балки bsb = (0,3÷0,5) hsb = 200 (мм)

Шаг второстепенных балокSsb.ср = 1520 (мм), Ssb.кр = 1540 (мм)

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

Опирание балок lsup,mb = 200 (мм), lsup,sb = 200 (мм)

Рис. 1. Компоновочная схема здания

3. Расчет монолитной плиты

.1 Выбор расчетной схемы и расчетного сечения

Плита перекрытия балочная, т.к. выполняется условие

Балочная плита работает в коротком направлении и рассчитывается как многопролетная неразрезная балка.

Для расчета плиты вырезаем полоску шириной bs =1м в крайнем и среднем пролетах здания и определяем необходимые геометрические данные.

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

Рис. 2. Определение расчетных длин

Принимаем толщину плиты hs = 60 (мм).

Плита загружена равномерно распределенной нагрузкой и рассчитывается на основное сочетание нагрузок.

Ширина грузовой площади А = 1 (м).

Таблица 1

Сбор нагрузок на плиту

Вид нагрузки	Подсчет	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке, γf	Расчетная нагрузка, кН/м2
Постоянная:
1. Собственный вес пола	0,5*1	0,5	1,3	0,65
2. Собственный вес плиты	0,06125	1,5	1,1	1,65
Итого постоянные		gн = 2		g = 2,3
Временная:
1. Полезная	5*1	5	1,2	6
Итого временные		vн = 5		v = 6
Полная нагрузка		qн = 7		q = 8,3

3.2 Статический расчет плиты

Рис. 3. Эпюры моментов в крайнем и среднем пролетах здания

Для среднего пролета здания изгибающие моменты в средних пролетах плиты под влиянием распоров, возникающих за счет окаймления плиты по контуру монолитно связанными балками, уменьшаются на 20%.

Величину поперечных сил не определяем, ввиду того что тонкие плиты проектируем без постановки поперечной арматуры и выполняются требуемые условия.

3.3 Конструктивный расчет плиты

Расчетные характеристики материалов принимаем по таблицам [1]:

Класс бетона: В15

Арматура: В500

Проверяем высоту сечения плиты. Задаемся

Для плиты а = 15 (мм)

Принимаем

Определяем площадь арматуры.

Сечение 1-1

Сечение 2-2

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

Сечение 3-3

3.4 Конструирование плиты

Применяем непрерывное армирование. Плита армируется одной сеткой, которую подбираем по усилиям в средних пролетах. В крайних пролетах устанавливаем дополнительную сетку.

В крайнем пролете:

Аs, доп = Аs1тр — Аs, 1ф = 0,921 — 0,63 = 0,291 (см2)

В среднем пролете:

Аs, доп = Аs1тр — Аs, 1ф = 0,921 — 0,63 = 0,291 (см2)

Рис. 4. Армирование плиты

Рис. 5. Схема раскладки сеток

Раскладка сеток:

Для крайнего пролета здания:

Принимаем 1700х4 = 6800 (мм), тогда lнахл1 = 70 (мм), lнахл2 = 80 мм, lнахл3 = 70 (мм).

Для среднего пролета здания:

Принимаем 1700х4 = 6800 (мм), тогда lнахл1 = 70 (мм), lнахл2 = 80 мм, lнахл3 = 70 (мм).

4. Расчет и конструирование второстепенной балки

4.1 Выбор расчетной схемы и расчетного сечения

В расчетном отношении второстепенная балка представляет собой многопролетную неразрезную равнопролетную или с отличающимися пролетами менее 20% балку, загруженную равномерно распределенной нагрузкой. Ширина грузовой площади Агр = Ssb=1540 (мм).

Таблица 2

Сбор нагрузок на второстепенную балку

Вид нагрузки	Подсчет	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке, γf	Расчетная нагрузка, кН/м2
Постоянная:
1. Собственный вес пола	0,5*1,54	0,77	1,3	1,001
2. Собственный вес плиты	0,061,5425	2,31	1,1	2,541
3. Собственный вес ребра	(0,4 -0,06)0,225	1,7	1,1	1,87
Итого постоянные		gн = 4,78		g = 5,412
Временная:
1. Полезная	5*1,54	7,7	1,2	9,24
Итого временные		vн = 7,7		v = 9,24
Полная нагрузка		qн = 12,48		q = 14,652

Расчетные сечения второстепенной балки принимаются: в пролете — таврового сечения, на опоре — прямоугольного, так как работа бетона в растянутой зоне не учитывается.

Рис. 6. Расчетные сечения второстепенных балок

4.2 Статический расчет второстепенной балки

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

Огибающую эпюру моментов второстепенной балки строят для двух схем загружения:

1) Полная нагрузка в нечетных пролетах и условная постоянная нагрузка в четных;

2) Полная нагрузка в четных пролетах и условная постоянная нагрузка в нечетных.

Огибающая эпюра моментов строится с учетом соотношения

Рис. 7. Эпюры усилий во второстепенных балках

Таблица 3

Пролет	№	Сечения	Коэффициенты		Формула	Изгибающие моменты
			+β	-β		+М	-М
Крайний	0	0	0	—	0-
	1	0,20,065	—		41,86	—
	2	0,40,09	—		57,97	—
	Mmax	0,4250,091	—		58,61	—
	3	0,60,075	—		48,30	—
	4	0,80,02	—		12,88	—
	5	—	0,0715		—	46,05
Средний	6	0,20,018	0,0277	11,4217,57
	7	0,40,058	0,0055		36,79	3,49
	l/2	0,50,0625	—		39,65	—
	8	0,60,058	0,0025		36,79	1,59
	9	0,80,018	0,0217		11,42	13,77
	10	—	0,0625		—	39,65
Средний	11	0,20,018	0,0207	11,4213,13
	12	0,40,058	0,0036		36,79	2,28
	l/2	0,50,0625	—		39,65	—
	13	0,60,058	+0,0011		36,79	+0,7
	14	0,80,018	0,0207		11,42	13,13
	15	—	0,0625		—	39,65

4.3 Конструктивный расчет сечений

Расчет продольной арматуры проводится по пяти сечениям, расположенных в двух пролетах.

Расчетные характеристики материалов принимаем по таблицам [1]:

Класс бетона: В15

Арматура: А400 , А240.

Рабочая высота сечения:

Проверяем высоту сечения балки. Задаемся

Принимаем

Подбираем рабочую арматуру в расчетных нормальных сечениях:

) в первом (I-I) и среднем (IV-IV) пролетах как для таврового сечения;

) на первой промежуточной опоре (II-II) и средних опорах (V-V) как для прямоугольного сечения;

) на действие отрицательного момента в средних пролетах (III-III) как для прямоугольного сечения.

Сечение I-I

Принимаем высоту сжатой зоны х = hf`. Момент, воспринимаемый полкой:

Нейтральная ось находится в полке: расчет ведем как для прямоугольного сечения с шириной .

Принимаем 2Ø14 Аs = 3,08 (см2), 2Ø12 Аs = 2,26 (см2). Аф = 5,34 (см2).

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

Сечение II-II

Принимаем 3Ø14 Аs = 4,62 (см2).

Сечение III-III

Принимаем 2Ø10 Аs = 1,57 (см2).

Сечение IV-IV

Принимаем 2Ø10 Аs = 1,57 (см2), 2Ø12 Аs = 2,26 (см2). Аф = 3,83 (см2).

Сечение V-V

Принимаем Ø14 Аs = 1,539 (см2), 2Ø12 Аs = 2,26 (см2). Аф = 3,799 (см2).

Нужна помощь в написании курсовой?

Подробнее

Расчет по наклонным сечениям на действие поперечной силы.

Расчет выполняем для наибольшей поперечной силы

Обеспечение прочности на действие поперечной силы по наклонной полосе между наклонными трещинами:

Условие выполняется.

Задаемся dsw из условия сварки:

; dsw ≥ 6 (мм)

Принимаем 2Ø6 А240.

Шаг стержней в приопорной зоне принимается Ssw < h/2 = 200 (мм), Ssw<300(мм).

В пролете: Ssw,пр < 3h/4 = 300 (мм).

Ssw, max = Rbt *b*h02/Q

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

Принимаем Ssw = 200 (мм).

Проверяем условие:

qsw ≥ 0,25Rbtb

Следовательно, поперечную силу учитываем в расчете.

Принимаем с0 = 0,72 (м).

Поперечная сила, воспринимаемая поперечной арматурой:

конструктивный каркасный оболочковый здание

Поперечная сила, воспринимаемая бетоном:

Нужна помощь в написании курсовой?

Подробнее

Условие выполняется.

Построение эпюры материалов и расчет длины анкеровки

Сечение I-I

Принятая арматура: 2Ø14 Аs = 3,08 (см2), 2Ø12 Аs = 2,26 (см2). Аф = 5,34 (см2).

Момент, воспринимаемый 4 стержнями арматуры:

Обрываем 2 стержня Ø12.

Момент, воспринимаемый оставшимися стержнями арматуры:

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

Обрываемая арматура анкеруется в бетон на величину:

Принимаем Wл = 295 (мм).

Принимаем Wпр = 330 (мм).

Сечение II-II

Принятая арматура: 3Ø14 Аs = 4,62 (см2).

Момент, воспринимаемый 3 стержнями арматуры:

Обрываем 1 стержень Ø14.

Момент, воспринимаемый оставшимися стержнями арматуры:

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

Обрываемая арматура анкеруется в бетон на величину:

Принимаем Wл = 660 (мм).

Принимаем Wпр = 500 (мм).

Сечение III-III

Принятая арматура: 2Ø10 Аs = 1,57 (см2).

Момент, воспринимаемый стержнями арматуры:

Обрываем 2 стержня Ø14.

Обрываемая арматура анкеруется в бетон на величину:

Нужна помощь в написании курсовой?

Подробнее

Принимаем Wл = 565 (мм).

Принимаем Wпр = 380 (мм).

Обрываем 2 стержня Ø14.

Обрываемая арматура анкеруется в бетон на величину:

Принимаем Wл = 417 (мм).

Принимаем Wпр = 422 (мм).

Сечение IV-IV

Принятая арматура: 2Ø10 Аs = 1,57 (см2), 2Ø12 Аs = 2,26 (см2). Аф = 3,83 (см2).

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

Момент, воспринимаемый 4 стержнями арматуры:

Обрываем 2 стержня Ø10.

Момент, воспринимаемый оставшимися стержнями арматуры:

Обрываемая арматура анкеруется в бетон на величину:

Принимаем Wл = 250 (мм).

Принимаем Wпр = 246 (мм).

Сечение V-V

Принятая арматура: Ø14 Аs = 1,539 (см2), 2Ø12 Аs = 2,26 (см2). Аф = 3,799 (см2).

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

Момент, воспринимаемый 4 стержнями арматуры:

Обрываем стержень Ø14.

Момент, воспринимаемый оставшимися стержнями арматуры:

Обрываемая арматура анкеруется в бетон на величину:

Принимаем Wл = 570 (мм).

Принимаем Wпр = 382 (мм).

5. Расчет и конструирование главной балки

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

5.1 Выбор расчетной схемы и расчетного сечения

Расчетная схема главной балки представляет собой неразрезную равнопролетную балку. Нагрузку, передаваемую второстепенными балками на главную, учитывают в виде сосредоточенных сил без учета неразрезности второстепенных балок.

Агр = lsb* Ssb = 6,88*1,54 = 10,6 (м2)

Таблица 4

Сбор нагрузок на главную балку

Вид нагрузки	Подсчет	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке, γf	Расчетная нагрузка, кН/м2
Постоянная:
1. Собственный вес пола	0,5*10,6	5,3	1,3	6,89
2. Собственный вес плиты	0,0610,625	15,9	1,1	17,49
3. Собственный вес ребра вт. балки	(0,4 -0,06)0,26,88*25	11,7	1,1	12,87
4. Собственный вес ребра гл. балки	(0,6 -0,06)0,31,54*25	6,24	1,1	6,86
Итого постоянные		gн = 39,14		g = 44,11
Временная:
1. Полезная	5*10,6	53	1,2	63,6
Итого временные		vн = 53		v = 63,6
Полная нагрузка		qн = 92,14		q = 107,71

Рис. 8. Расчетная схема главной балки

Расчетные сечения главной балки принимаем в пролете таврового сечения с шириной полки , а на опоре — прямоугольного сечения.

5.2 Статический расчет главной балки

Нужна помощь в написании курсовой?

Подробнее

Выполняется по таблицам Менша.

x/l	Изгибающие моменты						+М	-М
	α	MG	β	MP	-β	-MP
0.00	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0
0.25	+0.2576	+70,445	0.3164	124,763	-0.0587	-23,147	195,208	47,298
0.50	+0.2653	+72,555	0.3826	150,867	-0.1174	-46,293	223,422	26,262
0.75	+0.0230	+6,29	0.1990	78,470	-0.1760	-69,4	84,76	-63,11
0.8648	-0.2025	-55,38	0.0	0.0	-0.2025	-79,85	-55,38	-135,23
1.00	-0.4688	-128,208	0.0	0.0	-0.4688	-184,857	-128,208	-313,065
	Поперечные силы						+Q	-Q
	α	QG	β	QP	-β	— QP
I	1.0306	45,46	1.2653	80,473	-0,2347	-14,927	125,933	30,533
II	0.0306	1,35	0.5749	36,564	-0.5443	-34,617	37,914	-33,267
III	-0.9694	-42,76	0.1679	10,678	-1.1373	-72,332	-32,082	-115,092
IV	-1.9694	-86,87	0.000	0.000	-1.9694	-125,254	-86,87	-212,124

5.3 Конструктивный расчет главной балки

Расчет продольной арматуры проводим по четырем сечениям, расположенным в двух пролетах.

Расчетные характеристики материалов принимаем по таблицам [1]:

Класс бетона: В15

Арматура: А400, А240.

Проверяем высоту сечения балки по усилию, действующему по грани колонны:

Задаемся

Принимаем

Рис. 9. Расчетные сечения главных балок

Арматуру для пролетных участков, где действуют положительные моменты, рассчитываем как для таврового сечения с полкой в сжатой зоне.

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

Ширина сжатой зоны полки:

Подбираем рабочую арматуру в расчетных нормальных сечениях.

) В пролете как для таврового сечения.

Нейтральная ось находится в полке: расчет ведем как для прямоугольного сечения с шириной .

Принимаем 2Ø16 Аs = 4,02 (см2), 2Ø18 Аs = 5,09 (см2). Аф = 9,11 (см2).

На действие отрицательного момента:

Принимаем 2Ø14 Аs = 3,08 (см2).

Так как hmb > 700 (мм), то устанавливаем дополнительную арматуру площадью:

Принимаем 2Ø10 Аs = 1,57 (см2).

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

) На промежуточной опоре как для прямоугольного сечения.

Принимаем 2Ø20 Аs = 6,28 (см2), 2Ø22 Аs = 7,6 (см2). Аф = 13,88 (см2).

Расчет по наклонным сечениям на действие поперечной силы.

Расчет выполняем для наибольшей поперечной силы

Обеспечение прочности на действие поперечной силы по наклонной полосе между наклонными трещинами:

Условие выполняется.

Задаемся dsw из условия сварки:

; dsw ≥ 6 (мм)

Принимаем 2Ø8 А240.

Шаг стержней в приопорной зоне принимается Ssw < /2 = 370 (мм), Ssw<300(мм).

В пролете: Ssw,пр < 3/4 = 555 (мм).

Ssw, max = Rbt *b*h02/Q

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

Принимаем Ssw = 300 (мм).

Проверяем условие:

qsw ≥ 0,25Rbtb

Следовательно, поперечную силу учитываем в расчете.

Принимаем с0 = 1,48 (м).

Поперечная сила, воспринимаемая поперечной арматурой:

Поперечная сила, воспринимаемая бетоном:

Условие выполняется.

Построение эпюры материалов и расчет длины анкеровки

Сечение I-I

Принятая арматура: 2Ø16 Аs = 4,02 (см2), 2Ø18 Аs = 5,09 (см2). Аф = 9,11 (см2).

Момент, воспринимаемый 4 стержнями арматуры:

Обрываем 2 стержня Ø16.

Момент, воспринимаемый оставшимися стержнями арматуры:

Обрываемая арматура анкеруется в бетон на величину:

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

Принимаем Wл = 1185 (мм).

Принимаем Wпр = 1090 (мм).

Верхняя арматура: 2Ø14 Аs = 3,08 (см2).

Сечение II-II

Принятая арматура: 2Ø20 Аs = 6,28 (см2), 2Ø22 Аs = 7,6 (см2). Аф = 13,88 (см2)

Момент, воспринимаемый 4 стержнями арматуры:

Обрываем 2 стержня Ø20.

Момент, воспринимаемый оставшимися стержнями арматуры:

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

Обрываемая арматура анкеруется в бетон на величину:

Принимаем Wл = 1954 (мм).

Принимаем Wпр = 1954 (мм).

Обрываем 2 стержня Ø22.

Обрываемая арматура анкеруется в бетон на величину:

Принимаем Wл = 1966 (мм).

Принимаем Wпр = 1965 (мм).

6. Расчет второстепенных балок на отрыв

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

На главную балку нагрузка передаётся через сжатую зону на опоре второстепенной балки в средней части высоты главной балки. Эта местная сосредоточенная нагрузка воспринимается поперечной арматурой главной балки и дополнительными сетками в местах опирания второстепенных балок.

Расчет на отрыв производится по формуле:

F = G + V = 44,11 + 63,6 = 107,71 (кН).

Длина зоны, в пределах которой устанавливается дополнительная сетка:

а = bsb + 2h1 = 200 + 2*393 = 986 ≈ 1000мм

h1 -расстояние от уровня передачи отрывающей силы на элемент до центра тяжести сечения продольной арматуры;

— сумма поперечных усилий, воспринимаемых хомутами, устанавливаемыми дополнительно по длине зоны отрыва.

Подбираем поперечную (рабочую) арматуру:

; 6Ø8 А240

Список литературы

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

1. СП 52.101.2003 Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры.

2. СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия.

. Халап Н.Н. Проектирование монолитного ребристого перекрытия многоэтажного промышленного здания с балочными плитами. Методические указания к курсовому проекту.― Волгоград, 2003.

. Байков В.Н. Железобетонные конструкции: общий курс. ― М.: Стройиздат, 1991.

5. Улицкий И.И. Железобетонные конструкции: расчет и конструирование. ― Киев, 1972.

6. Мандриков А.П. Примеры расчета железобетонных конструкций. ― М.: Стройиздат, 1989.

. Евстифеев В.Г. Железобетонные и каменные конструкции. В 2 ч.Ч.1. Железобетонные конструкции — М.: Издательский центр «Академия», 2011.

Предыдущий пример

Следующий пример