ПРИДНЕСТРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Т.Г. ШЕВЧЕНКО БЕНДЕРСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ФИЛИАЛ Кафедра «ПРОМЫШЛЕННОЕ И ГРАЖДАНСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО» КУРСОВОЙ ПРОЕКТ ПО ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫМ И КАМЕННЫМ КОНСТРУКЦИЯМ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ Бендеры, 2016 ББК 38.53 Ж50 Составитель Н.В. Золотухина, преподаватель Рецензенты: А.А. Иванченко, инженер II категории ГУП «Проектный институт «Приднестровский»», г. Тирасполь Н. В. Дмитриева, к.т.н., доцент зав. каф. «Промышленное и гражданское строительство» Ж50 Железобетонные и каменные конструкции: Методические указания. / Сост. Н.В. Золотухина. – Бендеры, 2016. – 49с. Методические указания предназначены для студентов дневной и заочной форм обучения по направлению подготовки 08.03.01 «Строительство» профиль «Промышленное и гражданское строительство» при разработке курсового проекта по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции». Методические указания содержат основные положения, общие требования и методику разработки курсового проекта. ББК 38.53 Рекомендовано Научно-методическим советом ПГУ им. Т.Г. Шевченко © Золотухина Н.В., составление, 2016 2 Оглавление Оглавление ............................................................................................................ 3 Введение ................................................................................................................ 4 1. Цели и задачи курсового проектирования ..................................................... 8 2. Общие указания к выполнению курсового проекта ..................................... 9 3. Методические рекомендации к разработке графической и пояснительнорасчетной части проекта .................................................................................... 12 3.1. Расчет центрально нагруженного фундамента ..................................... 12 3.2. Расчет внецентренно нагруженного фундамента ................................. 15 3.3. Расчет железобетонной пустотной плиты перекрытия ........................ 21 3.4. Расчет железобетонного ригеля .............................................................. 26 3.5. Расчет железобетонной колонны ............................................................ 29 Список использованной литературы ................................................................ 31 Приложения ......................................................................................................... 34 3 Введение Настоящие методические указания предназначены для разработки курсового проекта по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции» и призваны помочь студентам в сборе исходных материалов, разработке, оформлении и защите курсового проекта. Курсовое проектирование призвано закрепить теоретические знания, привить необходимые навыки практического их применения, стимулировать профессиональную подготовку будущих бакалавров. В процессе курсового проектирования студенты знакомятся с нормативными документами по расчету и конструированию элементов зданий и сооружений, осваивают методику инженерных расчетов, степень их детализации и получают опыт графического оформления проекта. Курсовой проект - разработка, отвечающая современным требованиям строительства к решению конкретной инженерно-технической задачи, состоит из графической части и расчетно-пояснительной записки. Темы курсовых проектов должны соответствовать направленности выпускающей кафедры, целевой подготовке студента и, как правило, связаны с профилем будущей работы выпускника. Темы курсового проекта связаны с расчетом и конструированием железобетонных элементов, расчет и проектирование каменных конструкций производится на практических занятиях дисциплины «Железобетонные и каменные конструкции». Железобетонные и каменные конструкции рассчитывают по методу предельных состояний. При расчете по этому методу устанавливают предельные состояния конструкций и используют систему расчетных коэффициентов, введение которых гарантирует, что такое состояние не наступит при самых неблагоприятных сочетаниях нагрузок и при наименьших значениях прочностных характеристик материалов. Прочность сечений определяют по стадии разрушения, но безопасность работы конструкции под нагрузкой оценивают не одним синтезирующим коэффициентом запаса, а указанной системой расчетных коэффициентов. Конструкции, запроектиро4 ванные и рассчитанные по данному методу, получаются несколько экономичнее. Расчеты производят по двум группам предельных состояний. 2 группы предельных состояний: 1. по несущей способности: • потеря прочности или несущей способности вследствие разру- шения бетона или разрыва арматуры; • потеря устойчивости; • усталостное разрушение. 2. по комфортности эксплуатации: • чрезмерные прогибы или выгибы; • образование трещин; • чрезмерное раскрытие трещин. Предельное состояние – это состояние конструкции, при наступлении которого конструкция перестает удовлетворять предъявленным к ней требованиям, т.е. теряет способность сопротивляться внешним нагрузкам и воздействиям или получает недопустимые значения деформаций или трещиностойкости. Расчет по предельным состояниям первой группы выполняют, чтобы обеспечить прочность, устойчивость, выносливость конструкций. Расчет по предельным состояниям второй группы выполняют для избегания образования и чрезмерного раскрытия трещин (если те предусмотрены по условиям эксплуатации), а также чрезмерных перемещений (прогибов, углов поворота). Железобетон – рациональное соединение двух материалов: железа (стали) и бетона, объединенных для совместной работы в единой конструкции. Изгибаемые железобетонные элементы – элементы, подверженные действию одного изгибающего момента или изгибающего момента с поперечной силой. Расчет прочности в изгибаемых элементах проводят по нормальным и наклонным сечениям, подбирая рабочую продольную и поперечную арматуру. 5 Сжатые железобетонные элементы могут быть нагружены продольной силой с эксцентриситетом или центрально, расчеты ведут с учетом случайного и расчетного эксцентриситетов. К каменным конструкциям относятся части зданий и сооружений из каменной кладки (стены, столбы, пилястры, арки, перемычки и др.), воспринимающие нагрузку от собственного веса, веса других элементов и приложенных к ним сил. Каменные конструкции, усиленные стальной арматурой, называются армокаменными. Армокаменные конструкции впервые были использованы в XI веке в Грузии, а затем в XVI веке при строительстве храма Василия Блаженного в Москве. Каменные конструкции широко используются во всех областях строительства благодаря их долговечности и огнестойкости. В ограждающих и несущих конструкциях они выполняют несущие, теплоизоляционные, звукоизоляционные и другие функции. Практика строительства из камня значительно опережала развитие науки о каменных конструкциях. Вместо расчета каменных конструкций на прочность и устойчивость в XIX веке были выработаны эмпирические правила возведения зданий и сооружений. После 30х годов XX века начались исследования работы каменных и армокаменных конструкций. Профессором Л.И. Онищиком изучены физико-механические свойства каменных кладок, профессором Н.А. Поповым были разработаны основы теории прочности раствора, а профессором В.П. Некрасовым - армокаменных конструкций, усиленные сетчатой арматурой. Расчет каменных и армокаменных конструкций зданий и сооружений по предельным состояниям производится на практических занятиях дисциплины. Курсовой проект разрабатывается студентами IV и V курсов профиля подготовки «Промышленное и гражданское строительство». В процессе работы студенту предстоит освоить большой объем нового материала и решить много сложных задач (расчетных и конструктивных). 6 Во время проектирования происходит активное восприятие важного понятия «работа железобетонного элемента»; постепенно в развитии раскрывается сам процесс работы элемента, его сопротивление действующим усилиям, построение расчетной схемы, связанные с функциональным назначением элемента и его конструктивными особенностями. Студенты сознательно и активно используют и углубляют свои знания и умения в расчете конструкций, подборе армирования, проверке прочности сечений железобетонных элементов, конструировании арматурных изделий, заполнение спецификаций на элементы и графическом изображении всех проекций конструкций, применяемых в чертежах. Наконец, в процессе выполнения этой работы осваиваются и развиваются графические навыки выполнения разнообразных элементов конструктивного проекта. 7 1. Цели и задачи курсового проектирования Курсовой проект - самостоятельная разработка студента, которая представляет собой итог и результат его обучения по данной дисциплине. В курсовом проекте рассчитывается и подбирается армирование различных железобетонных элементов, производится проверка прочности сечений конструкций и производится конструирование элементов с заполнением спецификаций арматурных изделий. Цели разработки курсового проекта включают следующие аспекты: -систематизацию, закрепление и расширение теоретических и практических знаний по специальности и применение этих знаний для решения конкретных практических задач расчета, конструирования и проектирования конструкций; -развитие умений и навыков ведения самостоятельной работы; -оценку подготовленности студента для самостоятельной расчетной и проектной работы в условиях современного строительного производства. Задачи данного проекта: - формирование базы знаний, необходимых для правильной оценки сопротивления железобетонных и каменных конструкций силовым воздействиям; - изучение методов расчета и проектирования железобетонных и каменных конструкций; -овладеть навыками разработки конструктивного решения конструкций; -закрепить навыки графического оформления чертежей в соответствии с требованиями ГОСТ; - уметь использовать техническую литературу, типовые проекты, строительные нормы, каталоги индустриальных строительных изделий; - научиться выполнять расчеты к проекту, грамотно составлять пояснительную записку с обоснованиями принятых решений. 8 2. Общие указания к выполнению курсового проекта Разработка учебного проекта состоит из трех этапов: 1 этап - Изучение и анализ исходных данных. 2 этап - Расчет элементов, включающий в себя подбор армирования, проверку прочности сечения по 1 и 2 группам предельных состояний и конструирование элементов с заполнением спецификаций арматурных изделий. 3 этап - Оформление графической части проекта и составление пояснительной записки. Первый этап. Изучение задания. Первоначальный процесс работы состоит в изучении: - учебной и специальной литературы; - «Строительных норм и правил», «Указаний», «Руководства по конструированию железобетонных конструкций», «ГОСТов» и «Рекомендаций»; - серий и каталогов типовых конструкций, изделий и узлов зданий и сооружений; - проектов аналогичных элементов. Второй этап. Расчет элементов. Расчет железобетонных элементов производится по первой группе предельных состояний на прочность и устойчивость с подбором армирования - рабочей продольной арматуры, поперечного армирования по расчету или конструктивным требованиям и по второй группе предельных состояний на нормальную эксплуатационную способность с проверкой по деформациям и раскрытию трещин. Третий этап. Графическое оформление проекта. Необходимо обязательно соблюдать толщины линий (толстая линия 0,6-1,2 мм, тонкие - 0,2-0,4 мм); формы и размеры таблиц экспликации и ведомости расхода стали. Лист должен быть скомпонован с равномерной насыщенностью, плотность заполнения листа не менее - 70-80%. 9 Рекомендуется выполнение чертежей в программах AutoCAD, ArhiCAD, COMPAS и др. или в карандаше (твердость карандаша менее ТМ или Т-1). Составление пояснительной записки Структура пояснительной записки следующая: - титульный лист (прил. 1) - задание на курсовое проектирование (прил.2) - состав проекта (прил.3) - оглавление пояснительной записки с указанием разделов и страниц (прил.4) - введение - далее описываются все разделы в соответствии с содержанием пояснительной записки, - литература Пояснительная записка формируется на листах А4 с рамкой (прил.5) Пояснительно-расчетная часть включает в себя расчеты железобетонных элементов конструкций по заданию. Пояснительная записка к курсовому проекту включает основные разделы, приведенные в приложении 4. Состав курсового проекта: I. Графическая часть оформляется на листе формата А1 (594841 мм), А2 (594420 мм), А3 (420297 мм) (прил.6-8) и содержит: 1) армирование железобетонных элементов по заданию; 2) спецификацию элементов монолитных конструкций; 3) ведомость расхода стали: 4) ведомость деталей; 5) сечения и узлы. Ориентация листа – альбомная. Состав чертежа и его содержание определяется заданием на курсовой проект в соответствии с темой проекта (пример возможного размещения проекций на чертеже дано в прил. 6). 10 На листе приводятся спецификация элементов и ведомость расхода стали (прил. 7). II. Пояснительная записка. Пояснительную записку в объеме 18-30 страниц выполняют на стандартных листах писчей бумаги формата А4 (размер 297x210 мм) ГОСТ 2.301-68, на которые нанесены рамки рабочего поля текста, расположение – одностороннее, ориентация - книжная. (прил. 5). С левой стороны каждого листа оставляют поля шириной 35мм для брошюровки, справа - 10мм, сверху - 20мм, снизу - 25мм. Текст пояснительной записки должен быть отпечатан (возможно ручное написание пояснительной записки). Страницы записки должны быть пронумерованы и сброшюрованы. Необходимо использовать стандартные легко читаемые шрифты (Times New Roman № 14(заголовки) и 12(основной текст), печать выполняется через полтора интервала. Нумерация страниц текста проставляются арабскими цифрами и начинается с титульного листа, проставление номеров страниц начинать с листа «Введение». Все разделы и подразделы должны иметь собственные порядковые номера, обозначенные арабскими цифрами с точкой. Разделы начинаются с нового листа. Переносы слов в заголовках пояснительной записки не допускается. Точку в конце заголовка не ставят. Расстояние между заголовками и последующим текстом должно быть 10 мм. Расстояние между последней строкой текста и последующим заголовком должно быть не более 15 мм. Курсовой проект должен быть выполнен на основе всех действующих строительных норм, ГОСТ и СНиП с применением современных конструктивных решений, должны быть использованы учебная и специальная литература, серии и каталоги строительных изделий и другие источники. 11 3. Методические рекомендации к разработке графической и пояснительно-расчетной части проекта В каждом разделе пояснительной записки производится расчет конструкции по предельным состояниям с подбором армирования. Все расчеты вести в соответствии с нормами и литературными источниками [4,5,14,15,16,27,28,30,34,36,38,44]. Конструирование элементов конструкций и оформление графической части проекта необходимо вести в соответствии с нормами и литературными источниками [1,2,3,6-13,17,18,25,26,32,35,37,42,48]. Приднестровский регион расположен в семибалльной сейсмической зоне в соответствии с картой сейсмического районирования СНиП ПМР 2203-09 Строительство в сейсмических районах, вследствие чего, при конструировании элементов конструкций и составлении спецификаций арматурных изделий необходимо учитывать все требования и положения норм [29,33]. 3.1. Расчет центрально нагруженного фундамента Пример расчета. Исходные данные: а) бетон класса В10 Rb 6,0 МПа, Rbt 0,57 МПа; б) арматура класса А400С, Rs 365 МПа; в) Условное расчетное сопротивления грунта R0 0.25 МПа; г) глубина сезонного промерзания грунта H r 0.9 см. д) Продольное усилие (расчетная нагрузка), действующее на фундамент с учетом коэффициента надежности по назначению N = 1346,1 кН. Вычисления размеров подошвы фундамента Площа подошвы фундамента вычисляется по формуле 1: 12 Аf a f b f где N n Nn , (1) R0 m H1 N tot 1346.1 1121.7 кН – продольное усилие, по второй 1.2 1.2 группе предельных состояний передаваемое фундаменту колонной; m 20 кН/м3 – средний вес единицы объема фундамента и грунта над ним; H1 mz H r 0.7 0.9 0.63 см – глубина заложения фундамента. Таким образом: Nn 1121.7 103 Аf 4.72 м2 (2) R0 H1 (0.25 0.02 0.63)106 Размеры подошвы фундамента в плане принимаются кратными 30 см: a f b f 4.72 2.17 м. Принятые размеры a f b f 2.4 м, А f a f b f 5.76 м2. Рисунок 1. Геометрические размеры фундамента 13 Вычисление высоты фундамента Рабочая высота разреза плитной части фундамента вычисляется из условия продавливания по формуле 3: H 0 0,5 a b N col col , (3) Rbt p 4 где N 1346.1кН – продольное усилие, которое действует с коэффициентом надежности по нагрузки f 1 ; Давление на грунт под подошвой фундамента от действия продольного расчетного усилия вычисляется по формуле 4: p N 1346.1 233.7кН / м2 0.234 МПа . (4) A 5.76 Таким образом H 0 0,5 1346.1 1000 0.75 0.234 106 0.4 0.4 0.38 4 Полная высота фундамента при наличии бетонной подготовки вычисляется по формуле 5: H H0 a 38.5 3,5 42см (5) Оптимальную высоту фундамента, исходя из условия конструирования H min bcol 25 40 25 65 см, принимаем H 80 см выполняем его двухступенчатым с высотой ступеней по 40 см. Размеры верхней ступени принимаем приближѐнно по рисунку и принимаем равным 1.5х1.5м. Вычисление изгибающих моментов Вычисление изгибающих моментов производится по формулам 6,7: В разрезе І-І: M1 0,125 p (a f acol )2 b f 0,125 0,234 240 40 240 102 28080000Н см (6) 2 В разрезе ІІ-ІІ: 14 M 2 0,125 p (a f a1 )2 b f 0,125 0,234 240 150 240 102 5686200Н м (7) 2 Вычисление площади сечения арматуры Вычисление изгибающих моментов производится по формулам 8,9: В разрезе І-І: As1 M1 28080000 11.2 см2. 0,9 H 0 Rs 0,9 76,5 365 102 (8) В разрезе ІІ-ІІ: As2 M2 5686200 4.74 см2. (9) 2 0,9 h01 Rs 0,9 36,5 365 10 Количество рабочих стержней в каждом направлении вычисляем по большим значениям As , исходя из максимально допустимого расстояния между стержнями s 20 см. Таким образом: n a f 25 S 1 240 10 1 13 стержней. 20 Принимаем 13 стержней Ø12А400С, Аs 14.71 см2 с шагом 200 см. Расчет фундамента приведен в сборнике задач по строительным конструкциям [38, с.175-181]. 3.2. Расчет внецентренно нагруженного фундамента Пример расчета. Исходные данные: Колонна сечением 400 х 600 мм; Усилия, действующие на уровне верха фундамента: М = -59.3 кНм; N = -758,2 кН; Q = 22 кН. 15 Бетон класса В15 : Rb = 8,5 МПа; Rbt = 0,75 МПа; Арматура класса Вр-I : Rs = Rsc = 360 МПа (d = 5 мм); Rs = Rsc = 365 МПа (d = 4 мм). Наибольший диаметр продольной арматуры d = 16 мм Расчетное сопротивление грунта: Ro = 0,21 кПа. При eo = M 59,3 0,078 м. N 758,2 Глубину закрепления колонны в фундамент hз принимаем равной hcol = 600 мм, что превышает необходимую длину анкеровки продольной арматуры колонны ℓан = 25·d = 25 · 16 = 400 мм с учетом толщины днища (200 мм) принимаем 600 мм. Толщину дна фундамента принимаем равной td = 200 мм, тогда высота фундамента равна: Hf = hcol + ℓан + td = 600 + 400 + 200 = 1200 мм. (10) Принимаем высоту фундамента кратно 300 мм: Hf = 1200 мм. Глубина заложения подошвы фундамента до уровня чистого пола: Н1 = Hf + 0,15 = 1,5 + 0,15 = 1,35 м. Определяем размеры подошвы фундамента Нормативные усилия, которые действуют на уровне подошвы фундамента. Nn = N = 758,2 кН; Мn = M + Q х· Hf = 59,3 + 22·х 1,2 = 85,7 кНм (11) Эксцентриситет: еon = Mn 85,7 = 0,113 м. N n 758,2 (12) Площадь подошвы фундамента определяется по формуле: Аf = 1,2 758,2 10 3 1,2 N = = 4,89 м2 6 R o m H1 (0,21 0,02 1,2) 10 (13) γm = 20 кН/м3 – средняя плотность бетона фундамента и грунта на его уступах. Принимаем отношение сторон фундамента b/a = 0,7 16 а= Af = 0,7 4,89 2,64 м; 0,7 b = 0,7 · a = 0,7 х 2,64 = 1,85 м Принимаем размеры подошвы фундамента кратно 300 мм : a x b = 2,7 х 2,1 мм ; Аf = 5,67 м2. Проверяем давление на грунт под подошвой фундамента: max m H1 min N n 6 N n e on 758,2 6 758,2 0,113 = 20 1,2 , кН/м2 (14) 2 2 ab 2,7 2,1 a b 2,7 2,1 max m H 1 N n 6 N n eon 758,2 6 758,2 0,113 = 20 1,2 = 24+133,7+33,6= 2 a b 2,7 2,1 a b 2,7 2 2,1 = 191 кН/м2 σmax = 191 кН/м2 <1,2 · Ro = 1,2 · 0,21 ·103 = 252 кН/м2 min m H 1 N n 6 N n eon 758,2 6 758,2 0,113 = 20 1,2 = 24+133,7-33,6= 2 a b 2,7 2,1 a b 2,7 2 2,1 = 124 кН/м2 σmin = 124 кН/м2 > 0. Размеры подошвы фундамента достаточны Расчет тела фундамента. Фундамент принимаем двухступенчатым с высотой ступени 300 мм, Нf = 1200 мм. Определяем размеры стакана фундамента и принимаем толщину его стенки так, чтобы dst = 3/4 х· h1 = 3/4 х· 300 = 225 мм > 200 мм, принимаем 250 мм. Рисунок 2. Геометрические размеры фундамента 55 250 75 55 250 75 600 0.00 1 -0.15 300 р -1,35 3 300 Hf = 1200 2 3 b = 2100 мм; р 2 а2 = 2100 ар = мм 2500 мм а = 2700 мм 1 17 bр = 0.7·aр = 0.7·2500 = 1800 мм; b2 = 0.7·a2 = 0.7·2100 = 1500 мм. Проверяем достаточность высоты фундамента Hf из расчета условия на продавливание: i min ( max min ) (a 2 2,7 hi a hi ) (191 124) (2,7 ) 2 2 = 191 ; кН/м2 (15) 2 h1 = Hf = 1,2 м 1 min ( max min ) (a 2 a hi 2,7 1,2 (191 124) (2,7 ) ) 2 2 = 124 = 189 кН/м2 2 σ1 = 189 кН/м2; h2 = 0,6 м 2 min ( max min ) (a 2 a hi 2,7 0.6 (191 124) (2,7 ) ) 2 2 = 124 = 179 кН/м2 2 σ2 = 179 кН/м2; h3 = 0,3 м 3 min ( max min ) (a 2 a hi 2,7 0,3 (191 124) (2,7 ) ) 2 2 = 124 = 174 кН/м2 2 σ3 = 174 кН/м2. Продавливающая сила : F = A· max min 191 124 = 0,63· = 99,2 кН (16) 2 2 А = 0,6 ·b = 0,3 ·2,1 = 0,63 м2 – площадь расчетной полосы Проверяем условие : F < Rbt·Vm1·Ho (17) Vm1 = 0,5·(bcol + b) = 0,5·(0,4 + 2,1) = 1,25 м Ho = Н – а = 1,2 - 0,04 = 1,16 м F = 99,2 кН < Rbt·Vm1·Ho = 0,75·1,25·1,16·103 = 1090 кН – высота фундамента достаточна. Проверяем достаточность высоты нижней ступени: Определяем давление грунта в разрезе р-р по пирамиде продавливания: 18 σр = σmin + σр = σmin + ( max min ) (a a ap 2 ) (18) a ( max min ) (a a ap 2 a ) 124 + (191 124) (2,7 2,7 2,5 ) 2 2,7 σр = 185 кН/м2. Определяем среднюю линии трапеции среза наиболее загруженной грани пирамиды продавливания по формуле 19: Vm2 = 0,5·(bp + ap) = 0,5·(1,8 + 2,5) = 2,15 м. (19) Продавливающая сила определяется по формуле 19:: F = A· F = A· max р 2 = 0,63· max р 2 (20) 191 124 = 99,2 кН 2 F = 99,2 кН < Rbt·Vm2·h3 = 0,75·2,15·0,3·103 = 483 кН – высота нижней ступени фундамента достаточна. Расчет нормальных сечений фундамента на прочность при сдвиге в продольном направлении. В сечении 1-1 (по грани колонны) часть фундамента рассматривается как консоль закрепленная в этом сечении с вылетом 0,5·(а – hcol) и напряжением средним между σmax и σ1. Изгибающий момент, действующий в сечении 1-1, определяется по формулам 21,22: М1 = 0,125· max 1 (a h col ) 2 b 2 М1 = 0,125· max 1 191 182 (2,7 0,6) 2 2,1 = 215,5 кНм (a h col ) 2 b = 0,125· 2 2 (21) Сечение 2-2. Здесь часть фундамента рассматривается как консоль закрепленная в этом сечении с вылетом 0,5·(а – а2) и напряжением средним между σmax и σ2. М2 = 0,125· max 2 (a а 2 ) 2 b 2 М2 = 0,125· max 2 191 182 (2,7 2,1) 2 2,1 = 18кНм. (a а 2 ) 2 b = 0,125· 2 2 (22) 19 Требуемая площадь поперечного сечения арматуры в сечении 1-1 определяется по формулам 23,24: Аs1 = M1 215,5 10 5 = = 4,85 см2. (23) 2 R s 0,9 H o 360 10 0,9 116 Требуемая площадь поперечного сечения арматуры в сечении 2-2: M2 18 10 5 Аs2 = = = 2,1 см2. 2 R s 0,9 h 2o 360 10 0,9 26 (24) Подбор арматуры. По большему значению определяем необходимое количество арматуры в продольном принимаем 41 Ø 5 класса Bp-I с шагом 50 мм с Аs = 8 см2. в поперечном направлении. В сечении 1-1 (по грани колонны) часть фундамента рассматривается как консоль закрепленная в этом сечении с вылетом 0,5·(b–bcol) и напряжением равным σm = max min 191 124 157,5 кН/м (25) 2 2 Изгибающий момент, действующий в сечении 1-1: М1/ = 0,125 · m (b b col ) 2 a = 0,125· 157,5 (2,1 0,4) 2 2,7 = 153,6 кНм (26) Сечение 2-2. Здесь часть фундамента рассматривается как консоль закрепленная в этом сечении с вылетом 0,5·(b – b2) и напряжением σm. М2/ = 0,125· m (b b 2 ) 2 a = 0,125·157,5 (2,1 1,5) 2 2,7 = 19,1 кНм. (27) Требуемая площадь поперечного сечения арматуры в сечении 1-1: Аs1/ = M1/ 153,6 10 5 = = 4,03 см2. 2 R s 0,9 H o 360 10 0,9 116 Требуемая площадь поперечного сечения арматуры в сечении 2-2: Аs2/ = M 2/ 19,1 10 5 = = 2,27 см2. 2 R s 0,9 h 2o 360 10 0,9 26 Подбор арматуры. По большему значению определяем необходимое количество арматуры в поперечном направлении принимаем 27Ø5 класса Вр - I с с шагом 100 мм с Аs = 5,3 см2. Крайние стержни располагаются на расстоянии 50 мм от края фундамента. Подошва фундамента армируется сеткой : С1 25 5BpI 50 х 2050х 2650х 25 5BpI 100 20 3.3. Расчет железобетонной пустотной плиты перекрытия Пример расчета. Определение нагрузок и внутренних усилий в плите перекрытия Длина плиты перекрытия 6000 мм, ширина 1200 мм Рисунок 3. Общий вид пустотной плиты перекрытия На плиту перекрытия действуют следующие нагрузки: От собственного веса и веса конструкций пола gСВ 25 * 0,11 1,25 4 кН/м2 полезная g 4 кН/м2 Итого, суммарная равномерно распределенная нагрузка на 1 м.п. лобового ребра равна q1 ( gCB n1 g n 2 ) *1.2 (4 *1.1 4 *1.3)1.2 (28) q1=11,52 кН/м Определим расчетную длину l0 6-0,25/2-0,12/2=5,815 м Определим изгибающий момент по формуле 29: ql 2 11.52 * 5.8152 48,69 кН*м M 8 8 (29) 21 Определим поперечную силу по формуле 30: Q ql 11.52 * 5.815 33,49 кН 2 2 (30) Предварительное назначение размеров плиты перекрытия Действительные размеры плиты перекрытия заменяем на расчетное тавровое сечение с полкой в сжатой зоне. Высота сечения h=220 мм Заменяем площади круглых пустот прямоугольниками той же площади и того же момента инерции h1=0.9d=0.9*15.9=14.3 см h h1 22 14.3 Толщина полки h f = 3,8 см 2 2 Ширина полки b f 1170 мм Толщина ребер b 117 – 6*14,3=31,2 см hf '= h= bf '= b= Рисунок 4. Приведенное поперечное сечение пустотной плиты перекрытия Подбор арматуры в нормальном сечении плиты перекрытия Для расчета по нормальным сечениям применим Блок-схему 3.1 [44, с.2425] Исходные данные для расчета 22 Блок-схема 3.1 4869 кН см М= b= 312 мм h= 220 мм bf'= 1170 мм hf'= 38 мм a= 30 мм Rb= 11.5 МПа RS= 355 МПа RSC= 355 МПа γb2= 0.9 α= 0.85 β= 0.008 Результатом расчета по блок-схеме 3.1, стала площадь продольной арматуры As=767,3 мм2 По сортаменту стержневой и проволочной арматуры в приложении 12 [44, с.95] по полученной площади находим диаметр стержней 12 мм класса А400С, для которого Аs (7Ø12)=792 мм2. Подбор арматуры в наклонных сечениях плиты перекрытия Для расчета по наклонным сечениям применим блок-схему 4.1-4.4 [44, с. 39-49] Исходные данные для расчета Q= 33.49 кН g= 11.52 кН/м RS= 355 МПа Rb= 11.5 МПа Rbt= 0.9 МПа RSw= 175 МПа bf'= 117 см 23 hf'= 3.8 см b= 31.2 см h= 22 см a= 3 см ES= 206000 МПа Еb= 27000 МПа φb2= 2 φb3= 0.6 φb4= 1.5 0.283 см2 Asw1= Результатом расчета по блок-схеме 4.1, стал шаг поперечной арматуры s=10 см. Определение образования и раскрытия трещин, нормальных к продольной оси элемента Для расчета по обеспечению сопротивления раскрытию трещин применим блок-схемы 5.1-5.2 [44, с. 54-58] В результате расчета ширина раскрытия образующихся трещин под действием длительной нагрузки меньше предельно допустимой ширины. [а]=0,3 мм – из условия сохранности арматуры при продолжительном раскрытии. аcrc = 0,283 мм < [а]=0,3 мм – ширина раскрытия трещин ниже допустимой. Определение прогиба плиты перекрытия Прогиб в середине пролета плиты определяется по формуле f max Где 5 21 l0 ≤ f 3 см (31) 48 rc 1 - кривизна в середине пролета rc По результатам расчета f max 5 21 5 l0 581,52 * 0,0002 =7,2 см 48 rc 48 24 7,2 см> f 3 см Следовательно необходимо увеличить площадь арматуры, примем 7Ø20 2 1 1 M k2ld bh0 Rbt,ser rc Es As h02 k2ld 1 4869 0,2 * 31,2 *192 *1,3 * 0,1 =7,3*10-5 см-1 5 2 2,06 *10 * 21,99 *19 0,38 Тогда f max 5 21 5 l0 581,52 * 0,000073 =2,594 см< f 3 см 48 rc 48 Требование по прогибам выполнено Расчет монтажных петель Предполагается, что нагрузку от петель в наихудшем случае должны воспринять две петли. Поэтому усилие в одной петле равно. N gl0 5 * 5.815 =14.54 кН (32) 2 2 Где g – нагрузка от собственного веса плиты g kd n hb 1.4*1.1*25*0.11*1.17=5 кН /м (33) Где k d коэффициент динамичности n - коэффициент надежности по нагрузке - плотность h - приведенная толщина плиты b - ширина плиты Asтр N 14.54 0.646 см2 (34) RS 225 * 0.1 По сортаменту стержневой и проволочной арматуры в приложении 12 [44, с.95] по полученной площади находим диаметр стержней 10 мм класса А240С, для которого Аs =78,5 мм2. Расчет плиты приведен в сборнике задач по строительным конструкциям [38, с.150-156]. 25 3.4. Расчет железобетонного ригеля Пример расчета. Подбор арматуры в нормальном сечении ригеля Для расчета по нормальным сечениям применим блок-схему 2.1 [44, с.11-12] Исходные данные для расчета Блок-схемы 2.1 М= 144,8 кН м b= 300 мм h= 500 мм a= 30 мм Rb= 8.5 МПа RS= 355 МПа RSC= 355 МПа γb2= 0.9 αR= 0.531 ɛR= 0.390 Результатом расчета по блок-схеме 2.1, стала площадь продольной растянутой арматуры As=1012,8 мм2 По сортаменту стержневой и проволочной арматуры в приложении 12 [44, с.95] по полученной площади находим диаметр стержней 18мм класса А400, для которого Аs (4Ø18)=1018 мм2>1012,8 мм2. Проводим проверку прочности по нормальным сечениям с применением блок-схемы 2.2 [44, с.18-19] В результате расчета по блок-схеме 2.2 прочность сечения не была обеспечена неравенство М≤Мult было не верно 150≤144,2 вследствие чего необходимо усилить элемент. По сортаменту стержневой и проволочной арматуры в приложении 12 [44, с.95] принимаем диаметр стержней 22 мм класса А400, для которого Аs (3Ø22)=1140 мм2>1012,8 мм2. 26 Проводим заново расчет по блок-схеме 2.2 на прочность сечения и проверяем неравенство М≤Мult , в результате расчета после усиления сечения 150≤158 неравенство верно, следовательно прочность обеспечена. Подбор арматуры в наклонных сечениях плиты перекрытия Для расчета по наклонным сечениям применим блок-схему 4.1-4.4 [44, с. 39-49] Исходные данные для расчета Qmax= 260 кН Q1= 265 кН g= 20 кН/м RS= 355 МПа Rb= 8.5 МПа Rbt= 0.75 МПа RSw= 170 МПа b= 300 мм h= 500 мм a= 3 см ES= 200000 МПа Еb= 24000 МПа Результатом расчета по блок-схеме 4.4, стал шаг поперечной арматуры s=15 см на приопорных участках и s=30 см в средней части пролета Asw= 181,3 мм2 По сортаменту стержневой и проволочной арматуры в приложении 12 [44, с.95] принимаем диаметр стержней 8 мм класса А240, для которого Аs (4Ø8)=201 мм2. Проверка прочности наклонного сечения по блок-схемам 4.1 - 4.3 произведена и прочность обеспечена. Блок-схема 4.1 Условие прочности по полосе между наклонными трещинами без арматуры 27 Qmax ≤Qult Qmax ≤0,3Rbbh0 (35) 397800 Н 250 ≤ 397,8 кН Прочность обеспечена. Проверка прочности по поперечной силе по блок-схеме 4.2 Проверяем неравенство Q ≤ Qb + Qsw (36) 218,8 кН ≤ 236,18 кН Проверка сечения наклонного к продольной оси на действие изгибающего момента М по блок-схеме 4.3 Проверяем неравенство М ≤ Мs + Msw (37) 208,3 кНм ≤ 301,52кНм Прочность сечения по изгибающему моменту обеспечена Определение образования и раскрытия трещин, нормальных к продольной оси элемента Для расчета по обеспечению сопротивления раскрытию трещин применим блок-схемы 5.1-5.2 [44, с. 54-58] В результате расчета ширина раскрытия образующихся трещин под действием длительной нагрузки меньше предельно допустимой ширины. [а]=0,3 мм – из условия сохранности арматуры при продолжительном раскрытии. аcrc = 0,183 мм < [а]=0,3 мм – ширина раскрытия трещин ниже допустимой. Определение прогиба ригеля Для расчета элемента по деформациям применим блок-схему 6.1 [44, с. 64] Прогиб в середине пролета ригеля определяется по формуле 38: f max Где 5 21 l0 ≤ f 3 см (38) 48 rc 1 - кривизна в середине пролета rc 28 В результате расчета находим f max 5 21 5 l0 6000 2 * 0,0000053 =19,8 48 rc 48 мм< f 30 мм Требование по прогибам выполнено. 3.5. Расчет железобетонной колонны Пример расчета. Подбор арматуры внецентренно сжатых элементов с симметричной арматурой Для расчета внецентренно сжатых элементов на прочность по сечениям, нормальным к продольной оси применим блок-схему 7.1 [44, с.73-75] Исходные данные для расчета Блок-схема 7.1 М= 23,76 кН м N= 834,5 кН Мl= 16,88 кН м 663,14 кН Nl= b= 300 мм h= 300 мм a=а' 40 мм Rb= 11,5 МПа Rbt= 0,9 МПа RS= 355 МПа Еb= 27500 МПа l0=0.5l 1500 мм αR= 0.531 ɛR= 0.390 Результатом расчета по блок-схеме 7.1, стала площадь продольной арматуры As= A's=323,96 мм2 29 По сортаменту стержневой и проволочной арматуры в приложении 12 [44, с.95] по полученной площади находим диаметр стержней 16 мм класса А400, для которого Аs (2Ø16)=402 мм2>323,96 мм2. Поперечное армирование принимаем по конструктивным требованиям, согласно нормативам. [25,27,34] Поперечную арматуру в колонне принимаем Ø6 класса А240 и устанавливаем с шагом 200 мм, что не более 15d=15х16 = 240 мм. Проводим проверку прочности на внецентренное сжатие прямоугольных сечений с симметричной арматурой [44, с.72] по формуле 39: N ≤ φ(RbA+RscAs), (39) где φ – коэффициент определяемый по формуле 40: φ = φb + 2(φsb - φb)αs ≤ φsb (40) Здесь φb и φsb – коэффициенты, принимаемые по приложению 11 [44, с.94] 30 Список использованной литературы 1 ГОСТ 1.5-2002 ГССРФ. Стандарты. Общие требования к построению, изложению, оформлению, содержанию и обозначению. 2 ГОСТ 2.102-68ЕСКД. Виды и комплектность конструкторских документов. 3 ГОСТ 2.104-68 ЕСКД. Основные надписи. 4 ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам. 5 ГОСТ 2.106-96 ЕСКД. Текстовые документы. 6 ГОСТ 2.109-73 ЕСКД. Основные требования к чертежам. 7 ГОСТ 2.201-80 ЕСКД. Обозначение изделий и конструкторских документов. 8 ГОСТ 2.301-68 ЕСКД. Форматы. 9 ГОСТ 2.303-68 ЕСКД. Линии. 10 ГОСТ 2.304-81 ЕСКД. Шрифты чертежные. 11 ГОСТ 2.305-68 ЕСКД. Изображение - виды, разрезы, сечения. 12 ГОСТ 2.315-68 ЕСКД. Изображения упрощенные и условные обозначения крепежных деталей. 13 ГОСТ 2.316-68 ЕСКД. Правила нанесения на чертеж надписей, технических требований и таблиц. 14 ГОСТ 7.1-84 СИБНД. Библиографическое описание документа. Общие требования и правила оформления. 15 ГОСТ 7.80-2000 ГСН. Государственная система обеспечения единства измерений. 16 ГОСТ 8.417-2002 ГСН. Единицы величин. 17 ГОСТ 21.101-97 СПДС. Основные требования к проектной и рабочей документации. 18 ГОСТ 21.501-2011 СПДС. Правила выполнения рабочей документации архитектурных и конструктивных решений. 19 ГОСТ 21.503-80 СПДС. Конструкции бетонные и железобетонные. 20 ГОСТ 13015-2003 Изделия железобетонные и бетонные для строительства ГОСТ 26633 Тяжелый и мелкозернистый бетон ГОСТ 10922 Арматурные изделия ГОСТ 30108 Заполнители и вяжущие для бетона ГОСТ 18105 Прочность бетонов Руководство по конструированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона (без предварительного напряжения), 21 22 23 24 25 31 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 НИИЖБ Строиздат, М.:1978 СНиП ПМР 10-01-2011 Система нормативных документов в строительстве. СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции М.:2011 СНиП ПМР 20-01-08 Нагрузки и воздействия СНиП ПМР 22-03-09 Строительство в сейсмических районах. СНиП ПМР 52-01-02 Бетонные и железобетонные конструкции. СНиП ПМР 52-05-02 Несущие и ограждающие конструкции. СП ПМР 11-105-02 Временная инструкция о составе и оформлении строительных рабочих чертежей зданий и сооружений СП ПМР 20-104-02 Строительство монолитных зданий в сейсмических районах Приднестровской Молдавской Республики. СП 52-101-2003 Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения.М.:2005 Адхам Гиясов Конструирование гражданских зданий, Изд-во Ассоциации строительных вузов, М:2005 Боровских А. В. Расчеты железобетонных конструкций по предельным состояниям и предельному равновесию; М.2004 Георгиевский О. В. "Правила выполнения архитектурностроительных чертежей" АСТ, Астрель, М.2005 Доркин В.В. Добромыслов А.Н. Сборник задач по строительным конструкциям. Стройиздат 1986г. Заикин А.И. Железобетонные конструкции одноэтажных промышленных зданий Изд-во Ассоциации строительных вузов, М:2007 Казбек – Казиева З.А. «Архитектурные конструкции». М. Высшая школа,1989г. Кумпяк А.Г. Железобетонные конструкции ч.1М. 2003 Маклакова Т.Г, Нанасова С. М. Конструкции гражданских зданий, Изд-во Ассоциации строительных вузов, М:2004 Мандриков А.П. Примеры расчета ж/б конструкций. Стройздат, 1989г. Соколов Б. С., Никитин Г. П., Седов А. Н. «Примеры расчета и конструирования железобетонных конструкций по СП 52-101-2003».- Казань:2009 «Современные строительные материалы и товары».-М.: Изд-во Эксмо,2005г. Топчий В.Д., Башлай К.И., Евдокимов П.И. и др. / Под ред. В.Д. Топчия «Бетонные и железобетонные работы»: Справочник строителя . – М.: Стройиздат, 1987 г. 32 47 48 Цай Т.Н., Бородач М.К., Мандриков А.П., Строительные конструкции Т1, Т2, Стройиздат,1984 Шерешевский И. А. Конструирование гражданских зданий «Архитектура-С», М-2007 33 Приложения Приложение 1 Форма титульного листа ГОУ «ПГУ им. Т.Г.ШЕВЧЕНКО» БЕНДЕРСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ФИЛИАЛ Кафедра «Промышленное и гражданское строительство» Курсовой проект по дисциплине: « Железобетонные и каменные конструкции» на тему: «Расчет и конструирование железобетонной колонны и изгибаемых элементов по нормальным и наклонным сечениям » Курсовой проект: Разработал: студент БП__ДР (ВР) __ПГ1, гр.__ ___________________ФИО Проверил: преподаватель Золотухина Н.В. Бендеры, 20__ г. 34 Приложение 2 Бланк задания на курсовое проектирование Приднестровский государственный университет им. Т. Г.Шевченко Бендерский политехнический филиал Кафедра промышленного и гражданского строительства Задание на выполнение курсового проекта по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции» для студентов по направлению подготовки 08.03.01 «Строительство» профиль «Промышленное и гражданское строительство» Выдано студенту (ке) ___ курса, группы ПГС - ___ ______________________________________________________________________ (Ф.И.О) Исходные данные: Наименование темы: «_____________________________________________ ________________________________________________________________» Состав проекта: Графическая часть - 1 лист формата А3 (А1, А2) Пояснительная записка - 18-30 страниц формата А4. Дата выдачи задания Дата окончания работы над курсовым проектом «____»_______ 201__г «____»_______ 201__г Руководитель КП, преподаватель Золотухина Н.В. 35 Приложение 3 Состав проекта Состав проекта: 1. Графическая часть 2. Пояснительная записка № графического листа Формат Лист 1 А1 __ лист. __ стр. Содержание графического листа Защитил с оценкой: ______________ ( оценка прописью) Дата защиты: «__» __________20__г. 36 Приложение 4 Оглавление пояснительной записки ОГЛАВЛЕНИЕ стр. Введение------------------------------------------------------------------------------1.Расчет колонны-------------------------------------------------------------------2.Расчет ригеля----------------------------------------------------------------------3.Расчет пустотной плиты перекрытия-----------------------------------------4.Расчет фундамента---------------------------------------------------------------Заключение---------------------------------------------------------------------------Литература---------------------------------------------------------------------------- 37 Приложение 5 Стандартный лист формата А4 с рамкой Лист ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Изм. Лист № докум. Подпись Дата 38 Приложение 6 Пример компоновки графического листа 39 Приложение 7 Формы таблиц спецификаций и ведомости расхода стали Форма 1. Ведомость деталей (Пример заполнения) Форма 2. Спецификация на изделие, состоящее только из деталей 40 Форма 3. Групповая спецификация на изделие, состоящее только из деталей Пример выполнения группового рабочего документа на сетке В спецификациях указывают: - в графе «Поз.» - позиции (марки) элементов конструкций, установок; - в графе «Марка изделия» - марку изделия. Допускается указывать наименование изделия; - в графе «Поз. дет.» - номера позиций деталей в изделии; - в графе «Наименование» - параметры, материал и другие данные, необходимые для изготовления деталей. Для записи ряда деталей, отличающихся размерами и другими данными, общую часть наименования этих изделий или материалов с обозначением указанного документа допускается записывать один раз в виде общего наименования (заголовка). Под общим наименованием записывают для каждого из указанных изделий и материалов только их параметры и размеры; - в графе «Кол.» - количество деталей; - в графах «Масса ед., кг», «Масса 1 дет., кг», «Масса изделия, кг» - массу в килограммах. Допускается приводить массу в тоннах, но с указанием единицы массы. 41 Форма 4. Ведомость расхода стали Форма 5. Ведомость расхода стали. Пример заполнения формы 4 Ведомость расхода стали на элемент, кг Продолжение ведомости 42 Приложение 8 Формы основных надписей на чертеже и пояснительной записке Основная надпись на чертежах КП. Основная надпись на листах чертежей зданий. В графах основных надписей (№ граф показаны в кружках) указывают: В графе 1- обозначение документа; буквенное обозначение курсового проекта (КП), № направления подготовки(08.03.01), профиль (ПГС), № группы (411), № зачетной книжки (шрифт прописной, размер 5); В графе2- наименование проекта (Промышленное здание)(шрифт размер 5); В графе 3- наименование задания (Расчет и конструирование ж/б колонны и ригеля) (шрифт размер 5); В графе 4- наименование изображений, помещенных на данном листе. (шрифт размер 5); В графе 6-литеру «У» (учебные чертежи) литеру «КП» (курсовой проект) В графе 7- порядковый номер листа. В графе 8- общее количество листов комплекта чертежей, В графе 9- полное или сокращенное наименование вуза, факультета. (БПФ ПГУ им.Т.Г. Шевченко ПГС 411 Д/О (шрифт размер 5); В графе 10 – снизу в верх- « студент» «руководитель», (шрифт строчной, размер 3,5) В графах 11, 12, 13- соответственно фамилия, подпись, дата. Форма основной надписи на страницах пояснительной записки. 130 120 10 Пояснительная записка Лист 3 5 1 0 43 Приложение 9 Расчетные характеристики бетона и арматуры для расчета по первой группе предельных состояний 44 Приложение 10 Расчетные характеристики бетона и арматуры для расчета по второй группе предельных состояний 45 46 47 Приложение 11 Значения коэффициентов φb и φsb для расчета колонны 48 Приложение 12 Сортамент арматуры 49
