Проектирование монолитного железобетонного перекрытия здания многоэтажного гаража

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Строительство


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Содержание

Введение

1. Конструктивное решение здания

2. Проектирование плиты

2. 1 Данные для проектирования

2.2 Расчётные пролёты

2.3 Расчётные нагрузки

2.4 Статический расчёт

2.5 Прочностной расчёт

3. Проектирование второстепенной балки

3.1 Данные для проектирования

3.2 Расчётные пролёты

3.3 Расчётные нагрузки

3.4 Статический расчёт

3.5 Прочностной расчёт нормальных сечений

3.6 Прочностной расчёт наклонных сечений

4. Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Интенсивный рост автомобильного транспорта и строительства обслуживающих его зданий (гаражей, станций технического обслуживания, автозаправочных станций, авторемонтных и других предприятий) оказывает существенное влияние на развитие городов. Благоустройство и планировка их в значительной степени определяются условиями содержания и движения автомобилей.

Процесс массовой автомобилизации и развития быстрыми темпами парка легковых автомобилей создает проблему стоянок и гаражей. При их расположении должны учитываться транспортно-экономические, градостроительные и санитарно-гигиенические условия.

Когда исчерпаны возможности создания наземных автостоянок, многоэтажные гаражи, наземные и подземные, могут стать важным средством для решения проблемы хранения автомобилей в городах. В функции гаража, кроме хранения, могут быть включены ежедневное и техническое обслуживание и ремонт автомобилей.

Рельеф, размеры, конфигурация и гидрогеологические условия площадки строительства, градостроительная и транспортная ситуации, емкость и назначение гаража влияют в каждом случае на индивидуальное проектное решение. Имеется огромное разнообразие объемно-планировочных и конструктивных решений с разными функциональными назначениями помещений гаражей. Важное значение играет и архитектурный облик гаражей.

В курсовом проекте принято здание гаража с неполным каркасом и перекрытиями из монолитного железобетона. Рассмотрено проектирование двух элементов ребристого перекрытия — балочной плиты и второстепенной балки. Даны пояснения к принятым конструктивным решениям здания и компоновке балочной клетки перекрытия.

Расчет и конструирование железобетонных элементов выполнены в соответствии с действующими нормативными документами, указанными в списке литературы.

1. КОНСТРУКТИВНОЕ РЕШЕНИЕ ЗДАНИЯ

Здание гаража высотой 3 этажа. Автомобили передвигаются в вышележащие этажи своим ходом по наклонным плоскостям (пандусам или рампам). Две изолированные круговые рампы расположены в торцах здания, одна для подъема, а другая для спуска. Рампы однополосные, с односторонним движением транспорта.

На первом этаже возможно размещение всех производственных помещений и частично стоянки, а в вышележащих этажах — стоянки и административных помещений. Также возможно размещение на последнем этаже зоны ремонта

Многоэтажное здание без подвала имеет неполный железобетонный каркас с рамами, расположенными вдоль здания. Рамы с жесткими узлами состоят из стоек — монолитных железобетонных колонн и ригелей — главных балок монолитных ребристых перекрытий. Наружные кирпичные стены несущие, на которые опираются перекрытия. Здание с жесткой конструктивной схемой. Перекрытия и колонны воспринимают только вертикальные нагрузки, а горизонтальная (ветровая) нагрузка передается на стены, как на диафрагмы жесткости.

Шаг колонн Нормативная подвижная нагрузка от транспорта на перекрытиях. Вес пола и вес перегородок равен.

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛИТЫ

Проектируется монолитное железобетонное перекрытие здания многоэтажного гаража с сеткой колонн. Коэффициент надежности по назначению? n = 0,95 [1]. Нормативная временная нагрузка на 1 м² перекрытия рn = 4,3 кН/м2. Бетон тяжелый класса В12,5. Относительная влажность воздуха помещений не свыше 75%. Армирование плиты раздельное плоскими сетками с рабочей арматурой класса В-500.

Монолитная плита опирается на четыре стороны. Опорами плиты в направлении рабочего пролета являются наружные несущие стены и промежуточные второстепенные балки. Вся изгибаемая плита перекрытия вдоль здания работает как многопролётная неразрезная балка.

2.1 Данные для проектирования

Количество второстепенных балок в пролете l1 главной балки равно n = 2. Шаг второстепенных балок S = l1/(n+1) = 6. 1/(2+1) = 2,03 м. Отношение длин сторон контура плиты: l2/S = 6,½, 03 = 3 > 2, т. е. плита балочная.

Расчетное сопротивление сжатию бетона плиты:

Rb = ?b2Rbтабл = = 6,75 Мпа,

где ?b2 — коэффициент условия работы бетона, принимаемый по табл. 15[2] при влажности воздуха окружающей среды не свыше 75%;

Rbтабл — расчетное сопротивление сжатию бетона для предельных состояний первой группы при классе бетона по прочности на сжатие В12,5 по табл. Б1 Приложения Б[5].

Расчетное сопротивление растяжению арматурных стержней класса В-500 для предельных состояний первой группы по табл. Б3 Приложения Б[5].

Предварительные размеры элементов монолитного ребристого перекрытия:

толщина плиты h = 60 мм;

высота второстепенной балки hвт = l2/12 = 6100/12 = 508 мм, принимаем hвт = 500 мм;

ширина ребра второстепенной балки bвт = (0,4…0,5)hвт = (0,4…0,5)500 = 200…250 мм, принимаем bвт = 200 мм.

2.2 Расчетные пролеты

Крайний пролет:

l01 = S — bвт/2 — 0,19 м = 2,03 — 0,2/2 — 0,19 = 1,74 м,

где шаг второстепенных балок

S = l¼ = 6,¼ = 1,525 м.

Средние пролёты

l02 = S — bвт = 1,74 - 0,2 = 1,54 м

2.3 Расчетные нагрузки

Постоянная нагрузка:

от собственного веса плиты [1]

где - коэффициент надежности по нагрузке, равный 1,1 для постоянной нагрузки от веса ж/б конструкций по табл.1 [1].

V — объем ж/б плиты толщиной 0,06 м на площади 1 м²;

? — плотность ж/б конструкции из тяжелого бетона, принимаемая равной 25 кН/м3 [6];

от веса пола и перегородок [1]

где- нормативная нагрузка на 1 м² перекрытия от веса конструкций пола перекрытия и перегородок боксов по заданию.

Постоянная нагрузка на 1 м² перекрытия

g = g1 + g2=1,65+4,62=6,27 кН/м2

Временная нагрузка на 1 м² перекрытия [1]

где - коэффициент надежности по нагрузке для равномерно распределенной нормативной временной нагрузки, равной по заданию pn = 4,3 кН/м2.

Полная нагрузка на 1 м² перекрытия

g + p = 6,27 + 5,16 = 11,43 кН/м2.

Погонная расчетная нагрузка на полосу плиты шириной 1 м [1]

q = ?n (g+p)1,0 =

2.4 Статический расчет

Величины изгибающих моментов в полосе плиты шириной 1м:

в крайнем пролёте

на первой промежуточной опоре

в средних пролётах

на средних опорах

2.5 Прочностной расчёт

Для определения толщины плиты и рабочей высоты поперечного сечения задаёмся значением? = 0,25 и находим соответствующее ему значение? m = 0,219 по таблице Б.4 Приложения Б[5]. При максимальном изгибающем моменте М1 = 2,98 и ширине сечения b = 1000 мм, рабочая высота прямоугольного сечения определяется:

При значениях параметра а = 15…20 мм принимаем толщину плиты h = 60 мм, а рабочую высоту h0 = h — a = 40 мм.

Из условия обеспечения прочности нормальных сечений выполняют расчёт арматуры на 1 м ширины плиты.

а) крайний пролёт: М1 = 2,98

находим? = 0,33;? = 0,835

Для проверки вычислений:

По таблице Б.7 Приложения Б принимаем в сетке С1 арматурные рабочие стержни диаметром 5 мм класса В-500 при шаге 75 мм с As1 = 261,8 мм².

б) На первой промежуточной опоре В: Мв = -1,84

? = 0,188;? = 0,9065

Принимаем в сетке С5 стержни диаметром 4 мм класса В-500 при шаге 100 мм с As1= 125,6 мм².

в) Средние пролёты и средние опоры:

? = 0,162;? = 0,919

Принимаем в сетках С2, С3, С6 и С7 рабочие стержни диаметром 5 мм класса В-500 при шаге 175 мм с As1 = 112,2 мм².

г) Крайняя опора А: МА = 0

Принимаем в сетках С4, С8 и С9 рабочие стержни диаметром 5 мм класса В-500 при шаге 175 мм с As4 = 112,2 мм², что более 1/3 Аs1 =37,4 мм²

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВТОРОСТЕПЕННОЙ БАЛКИ

Рассчитываем второстепенную балку, используя исходные данные и данные для проектирования плиты. Продольная рабочая арматура в железобетонной балке класса А-400, а поперечная арматура пролетных каркасов класса — А-240.

Второстепенная балка монолитного ребристого перекрытия работает как многопролетная неразрезная балка. Опорами ее являются наружные несущие стены и главные балки перекрытия между ними.

На каждый пролет второстепенной балки приложена равномерно распределенная нагрузка с полосы перекрытия шириной, равной шагу S этих балок.

Балки армируют продольной и поперечной арматурой, площадь сечения которой определяется расчетом.

Рабочую арматуру второстепенной балки конструируют в соответствии с эпюрой изгибающих моментов в виде плоских сварных каркасов в пролетах и гнутых сеток над опорами.

3.1 Данные для проектирования

Расчетное сопротивление тяжелого бетона класса В15 осевому растяжению.

Rbt = b2 · Rbt (табл) = 0,9 · 0,66 = 0,594Мпа,

где Rbt табл — расчетное сопротивление осевому растяжению бетона для предельных состояний первой группы при классе по прочности на сжатие В12,5 по таблице Б.1 Приложения Б.

Начальный модуль упругости тяжелого бетона класса В12,5 естественного твердения Еb = 21 000 МПа по таблице Б.2 Приложения Б[5].

Расчетное сопротивление растяжению для предельных состояний первой группы (таблица Б.3 Приложения Б[5]):

а) продольной рабочей арматуры класса А-400 Rs = 365МПа;

б) поперечной арматуры класса А-240 Rsw = 175 МПа.

Модуль упругости поперечной арматуры класса А-240 Еs = 210 000МПа (таблица Б.3 Приложения Б[5]).

Принятые ранее размеры сечений:

а) минимальная толщина плиты h = 60 мм;

б) ширина второстепенной балки bвт = 200 мм и высота ее hвт = 500 мм;

в) ширина главной балки bгл = 300 мм и высота ее hгл = 700 мм.

Шаг второстепенных балок S = 2,03 м.

3. 2 Расчетные пролеты

Крайний пролет lo1 = l2 — bгл/2 — 0,12 = 6,1 — 0,3/2 — 0,12 = 5,83 м

lo1 = l2 — bгл/2 — 0,25 = 6,1- 0,3/2 — 0,25 = 5,7 м

Средние пролеты lo2 = l2 — bгл= 6,1- 0,3 = 5,8 м

3.3 Расчетные нагрузки

Постоянная нагрузка на 1 м² перекрытия от собственного веса плиты, пола и перегородок по данным п. 1.3. предыдущего решения: g = 6,27 кН/м2.

Постоянная нагрузка от собственного веса 1 метра длины ребра второстепенной балки, расположенной ниже плиты

gp = f (hвт- h) bвт = 1,1(0,50 — 0,06)0,2 · 25 = 2,42 кН/м

Постоянная погонная нагрузка на балку с грузовой полосы шириной S

g1 = n (g·S + gp) = 0,95(6,27·2,03 +2,42) = 14,39 кН/м

Временная погонная нагрузка на 1 м² перекрытия по данным первого решения

р = 5,16 кН/м2

Временная погонная нагрузка на балку с грузовой полосы шириной S

р1 = n·p·S = 0,95 · 5,16 · 2,03 = 9,95 кН/м

Полная расчетная нагрузка на балку

q = g1+ p1 = 14,39 + 9,95 = 24,34 кН/м

3.4 Статический расчет

Величины изгибающих моментов:

· В крайнем пролете

М1 = q·lo12/11 = 23. 34 · 5,832/11 = 72,12 кНм

· На первой промежуточной опоре

МВ = q·lo12/14 = -23,34 ·5,832/14 = -56,66 кНм

· В средних пролетах

М2 = q·lo22/16 = 23,34 · 5,82/16 = 49,58 кНм

· На средних опорах

МС = - М2 = -49,58 кНм

Величины поперечных сил:

· В крайней свободной опоре

QA = 0,4·q·lo1? = 0,4 ·23,34 · 5,7 = 53,21 кН

· На первой промежуточной (слева) опоре

QВЛЕВ = 0,6·q·lo1? = 0,6 ·23,34· 5,7 = 79,82 кН

· На первой промежуточной (справа) опоре и на всех средних опорах

QB = QC = 0. 5·q·lo2 = 0,5 · 23,34 ·5,8 = 67,69 кН

3.5 Прочностной расчет нормальных сечений

Рабочую высоту прямоугольного сечения балки определяем на первой промежуточной опоре при МВ = -56,66 кНм и? т= 0,289, соответствующим по таблице Б.4 Приложения Б[5]? = 0,35

Высота сечения балки: hВТ = ho + а2 = 381 + 40 = 421 мм

Принимаем hвт = 450 мм. Отношение hвт/bвт = 450/200 = 2,25 < 2,5, что допустимо (для обоснования уменьшения высоты второстепенной и главной балок, а также снижение высоты этажа и высоты здания в целом необходимы дополнительные технико-экономические данные).

Для обеспечения прочности нормальных сечений балки выполняется расчет требуемой площади сечения продольной рабочей арматуры.

а) Крайний пролет: М1 = 72,12 кНм

Поперечное расчетное сечение таврового профиля высота hвт = 450 мм, рабочая высота ho= hвт — а1 = 450 — 60 = 390, толщина полки hf? = 60 мм > 0,1hвт = 0,1 · 450 = 45 мм.

Ширину полки принимаем по наименьшему из двух значений:

bf? = bвт + lo1 /3 = 200 + 5830/3 = 2143 мм

S = 2000 мм < 2143 мм

Принимаем bf? = 2000 мм

Уточняем:

По таблице Б.4 Приложения Б[5]? = 0,0355 и? = 0,982 при? m = 0,0435.

Высота сжатой зоны бетона x =? · ho = 0,0355 · 390 = 13,84 мм < hf? = 60 мм, т. е. граница сжатой зоны бетона находится в полке. Заменяем тавровое сечение равнопрочным прямоугольным шириной bf? = 2000 мм и рабочей высотой ho = 390 мм

Требуемая площадь сечения рабочей арматуры

Принимаем по таблице Б. 5[5] четыре арматурных стержня 4 14 А-400 c AS = 616 мм²,

или в каждом из двух пролетном каркасе КР1 и КР2 по два стержня диаметром 16 мм

б) Первая промежуточная опора: МВ = -56,66 кНм

Поперечное расчётное сечение прямоугольного профиля с растянутой зоной вверху — высота hвт = 450 мм, ширина bвт = 200 мм, рабочая высота

ho = hвт — а2 = 450 — 40 = 410 мм

По таблице Б.4 Приложения[5]? = 0,292;? = 0,8545

Принимаем три продольных рабочих арматурных стержня класса А-400 — диаметром 14 мм с АS3 = 462 мм2 — в одной гнутой надопорной сетке С10.

в) Средние пролеты: М2 = 49,58 кНм

Поперечное расчетное сечение таврового профиля — высота hвт= 450 мм, рабочая высота

пол перегородка плита опора арматура

ho= hвт — а1 = 450 — 60 = 390 мм.

Ширину принимаем по наименьшему из двух значений:

bf? = bвт + lo2/3 = 200 + 5800/3 = 2133 мм

S = 2000 мм < 2133 мм.

Принимаем bf? = 2000 мм

Уточняем:

По таблице Б.4 Приложения Б[5]? = 0,024 и? = 0,9878

Имеем х =? · ho = 0,024 · 390 = 9,36 мм < hf? = 60 мм, т. е. нейтральная ось действительно находится на полке.

Требуемая площадь сечения рабочей арматуры

По таблице Б.5 Приложения Б[5] четыре арматурных стержня 4 12 А-400 с АS2 = 452 мм², или в каждом из двух пролетном каркасе КР3 по два стержня диаметром 12 мм.

г) Средние опоры: МС = -49,58 кНм

Поперечное расчетное сечение прямоугольного профиля с полкой в растянутой зоне — высота hвт= 450 мм, ширина bвт = 200 мм, рабочая высота ho = hвт — а2 = 450 — 40 = 410 мм.

По таблице Б.4 Приложения Б[5]? = 0,249 и? = 0,8755

Требуемая площадь сечения рабочей арматуры

По таблице Б.5 Приложения Б[5] три продольных рабочих стержня 14 А-400 АS4 = 462 мм2 — в одной гнутой надопорной сетке С11.

3.6 Прочностной расчет наклонных сечений

Пролеты второстепенной балки армируют двумя плоскими сварными каркасами. Продольные рабочие стержни в них по результату прочностного расчета нормальных сечений имеют наибольший диаметр 14 мм.

Из условия выполнения бездефектной контактной точечной сварки каркасов по таблице Б.6 Приложения Б[5] следует, что при диаметре продольных стержней d = 14 мм наименьшие допустимые диаметры поперечных стержней dsw = 4 мм. По заданию на проектирование поперечные стержни пролетных каркасов выполняют из проволочной арматуры класса А-240, наименьший диаметр которой 6 мм. Принимаем поперечные стержни диаметром 6 мм с площадью Аsw1 = 28,3 мм² (по таблице Б.5 Приложения Б[5]). В балке площадь сечения поперечных стержней

Аsw= n1 · Аsw1 = 2 · 28,3 = 56,6 мм²

Принимаем шаги поперечных стержней при h = 450 мм

· на приопорных участках шаг S1 = 150 мм, что меньше hвт/2 = 450/2 = 225 мм;

· на средних участках S2 = 300 мм, что меньше ¾ hвт = 338 мм

Из результатов статического расчета второстепенной балки следует, что наибольшая величина поперечной силы действует на первой промежуточной (слева) опоре QВЛЕВ = 79,82 кН.

Максимальный расчетный шаг поперечных стержней

Определение прочности по наклонной сжатой полосе между наклонными трещинами

= ЕS /Eb = 210 000/21000 = 10

W1 = 1 + 5w = 1 + 5 ·10 · 0,0019 = 1,095? 1,3

b1= 1 — ·Rb = 1 — 0. 01 · 6,75 = 0,93

0. 3·W1 · b1 · Rb · bвт · ho = 0,3 · 1,095· 0,93 · 6,75 · 200 · 390 = 160 848 Н = 160,848 кН > Qmax = 79,82 т. е. прочность обеспечена

Определение прочности по опасной наклонной трещине.

Погонное усилие растяжения в поперечных стержнях

Мb = b2 Rbt bвт ho2= 2,0 · 0,675 · 200 · 2402 = 15 552 000 Нмм = 15,55 кНм

Qb. min = b3 · Rbt · bвт · ho = 0,6 · 0,66 · 200 · 390 = 30 888 Н = 30,89 кН

Условие: qsw1 = 66,03 Н/мм Qb. min/2ho = 30 888/(2 ·390) = 39,6 Н/мм соблюдается. При шаге S1 = 150 мм и диаметре dsw = 6 мм поперечных стержней в каркасе КР1 и КР2 не изменяем.

Погонная равномерно распределенная нагрузка

q1 = g1 + p½ = 14,39 + 9,95/2 = 19,36 Н/мм

При q1 = 19,36 Н/мм 0,56qsw1 = 0,56 · 66,03 = 36,97 Н/мм длину проекции на продольную ось балки наклонного расчетного сечения вычисляем:

Принимаем С = 1,3 м.

Длина проекции на продольную ось балки опасной наклонной трещины

Значение Со = 0,93 м < 2ho = 2 · 0,390 = 0,78 м. Принимаем Со = 0,78 м

Поперечная сила в конце наклонного сечения

Q = Qmax — q1 · C = 79,82 — 14,39 · 1,3 = 61,15 кН

Поперечное усилие среза, воспринимаемое бетоном над наклонной трещиной

Поперечное усилие растяжения, воспринимаемое поперечными стержнями на длине опасной наклонной трещины

Qsw = qsw1 Co = 66,03 ·0,78 = 51,5 кН.

Условие прочности по опасной наклонной трещине

Q = 61,15 кН? Qb + Qsw = 43,58 + 51,5 = 95,08 кН

соблюдается, т. е. прочность обеспечена. Расчет прочности других приопорных участков, где величины поперечных сил Qл, Qвпр и Qc меньше, чем, Qвлев, не выполняем, т.к. прочность их тем более обеспечена. Прочность средних участков пролетов обеспечена при соблюдении конструктивных требований.

Список литературы

1. СНиП 2. 01. 07−85*. Нагрузки и воздействия. Минстрой России. — М., 1996.

2. СНиП 2. 03. 01−84*. Бетонные и железобетонные конструкции. Госстрой России. — М., 2000.

3. СНиП II-22−81. Каменные и армокаменные конструкции. Госстрой России. М., 1998.

4. Байков В. Н., Сигалов Э. Е. Железобетонные конструкции. Общий курс — М., 1991.

5. Методические указания по курсовому проекту для студентов специальности 290 500 «Городское строительство и хозяйство». ННГАСУ. -Н. Новгород., 2003.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой