Проектирование железобетонных конструкций 5-ти этажного жилого дома в городе Горки Могилевской области

Учреждение образования «Гомельский государственный дорожно-строительный техникум имени Ленинского комсомола Белоруссии»

Специальность 2−70 02 01 Промышленное и гражданское строительство

Цикловая комиссия преподавателей цикла «Промышленное и гражданское строительство»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине Строительные конструкции

Тема_«Проектирование железобетонных конструкций 5-ти этажного жилого дома в городе Горки Могилевской области»

Исполнитель: учащийся группы ПГС-31

Симачёв Никита Николаевич

Руководитель проекта преподаватель 1 категории

Книжникова Виктория Олеговна Гомель 2007

Учреждение образования «Гомельский государственный дорожно-строительный техникум имени Ленинского комсомола Белоруссии»

Цикловая комиссия преподавателей цикла «Промышленное и гражданское строительство»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

по дисциплине Строительные конструкции

Тема: «Проектирование железобетонных конструкций 5-ти этажного жилого дома в городе Горки Могилевской области»

Исполнитель: Н.Н.Симачёв

учащийся 3 курса ПГС-31 группы Руководитель: В. О. Книжникова Гомель 2007

РЕЦЕНЗИЯ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Оценка защиты курсового проекта ______________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Общая оценка________________________________________________

____________________________________________________________

Заключение

руководителя курсового проекта:

ЛИСТ НОРМОКОНТРОЛЯ

Содержание

1. Архитектурно-конструктивное решение здания

2. Сбор нагрузки на 1 м² перекрытия, покрытия

3. Расчет лестничного марша марки 1ЛМ 27.12.14−4

3.1 Определение прочностных характеристик материалов

3.2 Определение нагрузок, действующих на марш

4. Расчет брусковой перемычки над оконным проёмом

4.1 Подбор элементов перемычки

4.2 Определение расчетных усилий

4.3 Определение прочностных характеристик материалов

4.4 Расчет перемычки на прочность по нормальным сечениям

5. Расчет ленточного фундамента под наружную стену здания

5.1 Определение нагрузки на фундамент

5.2 Определение ширины подошвы фундамента

5.3 Расчет фундаментной плиты на прочность при продавливании

5.4 Расчет прочности плиты по нормальному сечению Заключение Литература

Введение

Железобетон состоит из бетона и стальной арматуры, работающих совместно, благодаря сцеплению, возникающему между ними. Бетон — искусственный каменный материал, хорошо сопротивляется сжатию, а на растяжение работает в 15…20 раз слабее. 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.

1. Архитектурно — конструктивное решение здания

В соответствии с заданием запроектировано здание прямоугольной конфигурации с размерами по крайним осям 36,6*10,12 м. Высота этажа 2,8 м.

Здание запроектировано с поперечными 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 (Г-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 — III.

Здание размещается на участке со спокойным рельефом. В основании залегает грунт — суглинок полутвердый.

2. Сбор нагрузок

2.1 Сбор нагрузки на 1 м² перекрытия между этажами

Рис. 1. Конструкция перекрытия Таблица 1.

2.2 Сбор нагрузки на 1 м² перекрытия технического этажа

Рис. 2. Конструкция перекрытия технического этажа Таблица 2.

2.3 Сбор нагрузки на 1 м² покрытия

Рис. 3. Конструкция покрытия Таблица 3.

2.4 Сбор нагрузки на 1 м² перекрытия 1-ого этажа

Рис. 4. Конструкция перекрытия первого этажа Таблица 4.

3. Расчет лестничного марша марки 1ЛМ 27.12.14−4

Исходные данные. Рассчитать и сконструировать железобетонный ребристый марш двухмаршевой лестницы жилого дома марки 1ЛМ27.12.14−4. Ширина марша В=1200мм, длина L = 2720 мм, высота Н = 1400 мм. Высота этажа Н_эт = 2,8 м, ступени размером 1530 см. Масса лестничного марша равна 1,52 т, объем бетона 0,607 м³.

Длина горизонтальной проекции марша L₁ = мм Уклон марша: tg = 1400/2332 = 0,600

Угол наклона марша 30⁰, cos =0,866

Временная нормативная нагрузка на лестничную клетку жилого дома pⁿ = 3,0 кПа (таблица 3 СНиП 2.01.07−85), коэффициент надежности по нагрузке _f = 1,2 (пункт 3.7 СНиП 2.01.07−85).

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

3.1 Определение прочностных характеристик материалов

Для бетона класса С 20/25:

— нормативное сопротивление бетона осевому сжатию f_ck = 20 МПа и осевому растяжению f_ctk = 1,5 МПа (таб. 6.1 СНБ 5.03.01- 02);

— коэффициент безопасности по бетону _с = 1,5 (для железобетонных конструкций);

— расчетное сопротивление бетона осевому сжатию f_cd = f_ck /_с = 20/1,5 = 13,33 МПа, осевому растяжению f_ctd = f_ctk / _с = 1,5/1,5 = 1 МПа;

— модуль упругости бетона при марке по удобоукладываемости Ж2 E_cm = 3710³ МПа (таб. 6.2 СНБ 5.03.01- 02).

Продольная рабочая арматура S400:

— расчетное сопротивление f_yd = 365 МПа (таб. 6.5 СНБ 5.03.01- 02).

Поперечная арматура класса S500:

— расчетное сопротивление f_yd = 450 МПа (таб. 6.5 СНБ 5.03.01- 02).

— расчетное сопротивление f_ywd = 324 МПа (таб. 6.5 СНБ 5.03.01- 02).

Модуль упругости арматуры всех классов E_s = 20 010³ МПа.

3.2 Определение нагрузок, действующих на марш

Таблица 4. Сбор нагрузки на 1 м² горизонтальной проекции марша

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 cos = 2562 0,866 = 2218,7 мм Расчетная нагрузка на 1 метр погонной длины марша

q₁ = q₁^таб B = 9,78 1,2 = 11,74 кН/м

Расчетный изгибающий момент в середине пролета марша

кНм Расчетная поперечная сила на опоре кН Рис. 1. Расчетная схема лестничного марша Расчет прочности косоуров по нормальному сечению.

Действительное сечение марша заменяем на расчетное тавровое с полкой в сжатой зоне (рис. 2):

ширина ребра b = 2b_р = 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 Рис. 2. Приведенное расчетное сечение Проверяем условие М=8,26кНм

кНм

Условие выполняется, нейтральная ось проходит в полке, сечение рассчитываем как прямоугольное шириной м Определяем граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона

где = 0,85 — 0,008f_cd= 0,85 — 0,813,33= 0,743

Определяем _lim = _lim (1 — 0,5_lim) = 0,601(1 — 0,50,601) = 0,42

Определяем коэффициент

Проверяем условие ₀? _lim

₀ = 0,048 _lim = 0,42

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

Определяем площадь растянутой арматуры

По сортаменту принимаем 2 стержня 10 мм с A_s1 = 1,57 см²

Проверяем толщину защитного слоя бетона. Толщина защитного слоя бетона принимается не менее диаметра рабочего стержня и не менее 15 мм в балках высотой до 250 мм;

см с = 25 см Условие выполняется.

Расчет прочности косоуров по наклонному сечению.

Продольные ребра армируется двумя каркасами КР1 с поперечной арматурой 4 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 = =15,04 кН. Длина ребра l = 2,720 м.

Определяем коэффициент _с1 = 1 — 0,01f_cd = 1 — 0,0113,33 = 0,867

Определяем _е = E_s / E_cm = 200/39 = 5,13

Определяем коэффициент армирования

Определяем коэффициент _w1 = 1 + 5_еsw = 1+ 5 5,13 0,127 = 1,0331,3

Проверяем условие

Q = 15,04 кН 0,3_w1с1 f_cd b d = 0,31,0330,86 713,3310³0,220,162 = =127,65кН Условие выполняется.

Проверяем условие

Q = 15,04 кН 0,6 f_ctd b d = 0,611 030,220,162 = 21,38 кН Условие выполняется, наклонные трещины не образуются, поперечную арматуру устанавливаем конструктивно.

4. Конструирование лестничного марша

Продольные ребра армируются плоскими каркасами КР1. Продольная растянутая арматура принята по расчету 10 мм класса S400, продольная сжатая принята конструктивно 6 мм класса S400. Поперечные крайние стержни приняты 4 мм класса S500, поперечная арматура принята по расчету 4 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 5 мм класса S500. Поперечные стержни приняты 4 мм класса S500 с шагом 200 мм.

Плита лестничного марша армируется сеткой С1 из стержней 4 мм класса S500 с шагом 200 мм в продольном направлении и стержней 5 мм класса S500 шагом 150 мм в поперечном направлении.

Остальные арматурные каркасы и закладные детали приняты в соответствии с рабочими чертежами сборника «Типовые конструкции, изделия и узлы зданий и сооружений», марши лестничные железобетонные (серия 1.152.1−8 выпуск 1).

Расчет брусковой перемычки над оконным проемом.

Исходные данные:

Назначение заданияжилой дом, ширина оконного проема в свету- 1090 мм, толщина стены 600 мм, расстояние между осями наружной внутренней стены L=4.43м.Перекрытия в здании из многопустотных панелей толщиной 220 мм. Пол — метлахская плитка.

Класс бетона C20/25, класс продольной арматуры S400, класс поперечной арматуры S500.

Решение

4.1 Подбор элементов перемычки

Перемычка над оконным проемом состоит из пяти отдельных элементов одинаковой ширины. На внутренней элемент перемычки опираются панели перекрытия, остальные элементы перемычки несут нагрузку только от кладки (самонесущие).

Рис. 1. Фрагмент разреза здания Определяем минимальную длину перемычек при минимальных размерах заделки концов в стену а:

— в самонесущих — 120 мм;

— в несущих — 250 мм;

L=1220+2· 120=1460мм Принимаем перемычки (рис. 2.)

1-марка 2ПБ 16−2 сечением bЧh=120Ч140мм, L_k=1550мм, объем бетона V=0,028 м³, масса m=0.065т;

Рис. 2. Подбор элементов перемычки

4.2 Определение расчетных усилий

Несущая перемычка воспринимает нагрузку:

— от собственного веса перемычки;

— от кладки высотой пояса 3.52−2.165=1.355м Таблица 1.

Расчетная нагрузка на 1 м.п. перемычки от собственной массы

g_соб = b· h·с·г_f·10/10=0.12·0.14·2500·1.1·10/10³=0.462 Кн/м где b*h=120*140 — сечение перемычки, с=2500 кг/м³— плотность железобетона,

г_f =1.1 для железобетона (таб. 1 СНиП 2.01.07 — 85)

Расчетная нагрузка от массы стены

g_ст =1/5· t·h·p·г_f =1/5· 0.64·1.355·1800·1.1·10/10³ =3.43 kH/м³

где 1/5 — нагрузка на одну из пяти перемычек;

t = 0.64 — толщина стены;

p = 1800 кг/м³ — плотность керамического кирпича;

г_f = 1,1 — коэф. надежности по нагрузке для каменных конструкций (таб. 1 СНиП 2.01.07 — 85)

h=1.355м — высота стены над перемычкой.

Перемычка работает как однопролетная, свободно лежащая, равномерно нагруженная балка (рис.3).

Рис. 3. Расчетная схема перемычки.

Конструктивная длина перемычки Lk=1750мм.

Расчетный пролет Lo=Lk-a=1750−265=1485мм Максимальная поперечная сила Q

Q=q*Lo/2=3.892· 1.485/2=2.89 Кн Максимальный изгибающий момент

M=q*Lo/8=3.892· 1.485²/8=1,073 Кн м

4.3 Определение прочностных характеристик материалов

Для бетона класса C20/25:

— нормативное сопротивление бетона на осевое сжатие f_ck=20МПа и осевое растяжение f_ctk=1.5МПа (таб.6.1СНБ5.03.01−02)

— расчетное сопротивление на осевое сжатие и осевое растяжение

f_cd = f_ck /г_c=20/1.5=13.33 МПа

f_ctd = fctk/г_c=1.5/1/5=1 МПа, где г_c =1.5-частный коэф. Безопасности по бетону для железобетонных конструкций.

Для продольной арматуры класса S400 расчетное сопротивление f_cd=365 МПа (таб.6.5.СНБ 5.03ю01−02).

Для поперечной арматуры класса S500 f_ywd = 295 МПа 9для сварного каркаса из проволочной арматуры).

4.4 Расчет перемычки на прочность по нормальным сечениям

Расчетное сечение перемычкипрямоугольное с двойным армированием. Рабочая продольная арматура класса S400.

Рабочая высота сечения d=h-c=0.14−0.03=0.11м Определяем

о_lim=щ/(1+ f_yd/500(1-щ/1.1))=0.743/(1+365/500(1−0.743/1.1))=0.601

Где w=0.85−0.008*13.33=0.743

Определяем

б_lim= о_lim(1−0.5· о_lim)=0.601·(1−0.5·0.601)=0.42

Определяем коэффициент б₀=M/б· f_cd·b·d²=1.073·10³/0.85·13.33·10⁶·0.12·0.11²=0.065

Проверим условие Условие выполняется, по расчету требуется только растянутая арматура.

По значению б₀=0.065 определяем ?=0.966

A_s1=M/?· f_yd·d=1.073·10³/0.966·365·10⁶·0.11=0.277 м²=0,277 см²

Принимаем стержень диаметром 6 мм с A_s=0.283 см²

Перемычка армируется одним сварным каркасом КР 1 с продольной нижней арматурой диаметром 6 мм, верхней арматурой диаметром 6 мм класса S400.

Рис. 4 Поперечное сечение перемычки.

Расчетная поперечная сила на опоре Q=2.89 кН.

Проверяем условие прочности по наклонной полосе между наклонными трещинами, полагая ?_щ1 =1.

Q ?0,3*?_щ1*?_с1*f_cd*b*d

Q=2.89 kH <0.3*1*0.867*13.33*10³*0.12*0.11=45.77 kH,

Где ?_с1=1−0.01*f_cd=1−0.01*13.33=0.867

Условие выполняется, размеры поперечного сечения перемычки достаточны.

Проверяем условие Q?0.6*f_ctd*b*d

Q=2.89 кН < 0.6*1*10³*0.12*0.11=7.92 кН Условие выполняется, поперечную арматуру устанавливаем конструктивно.

КАРКАС КР-1

1 — ш 6 S400,

2 — ш 6 S400,

3 — ш 4 S500.

5. Расчет ленточного фундамента под наружную стену здания

Исходные данные:

Требуется рассчитать ленточный фундамент под наружную стену по оси 1

5-ти этажного жилого дома.

Кровля — плоская, чердак — теплый проходной, пол — метлахская плитка. Район строительства — г. Горки Могилевской области. УГВ на отметке -2,000. Глубина заложения фундамента d = 2,43 м. Грунт — суглинок полутвердый, со следующими характеристиками:

— коэффициент пористости е = 0,55;

— удельное сцепление грунта с_n=23 кПа;

— угол внутреннего трения ц_n=27є;

— удельный вес грунта, залегающего выше подошвы фундамента г_II'=16,8кН/мі

— удельный вес грунта, залегающего ниже подошвы фундамента г_II=17,4кН/мі

Полезная нагрузка на перекрытие жилого дома pⁿ=1,5кПа (таб.3 СНиП 2.01.07−85)

5.1 Сбор нагрузки на фундамент

Смотри таблицу 1,2,3,4.

Нагрузка от массы 1 м пог. стены от отметки -0,320 до отметки 16,920

Нст = 0,320+ 16,920 = 17,24 м;

=17,24?(0,02•2000+0,15?50+(0,38+0,12)•1800+0,02•1800)•10/10і=169,56 кН/м

=17,24?(0,02•2000•1,3+0,15?50•1,2+(0,38+0,12)•1800•1,1+0,02•1800•1,3)•10/ /10і = 189,26 кН/м.

Рис. 5 Конструкция фундамента

Рис. 6 Грузовая площадь фундамента фундамента

Нагрузка от массы 5-ти стеновых фундаментных блоков

= 0,6?4•0,6•2400•10/10і = 38,88 кН/м;

= = 38,88•1,1 = 42,77 кН/м.

Полная нагрузка на 1 м пог. фундамента по обрезу фундаментной плиты

=

= 5,031•3,66+5,3•3,66+6,56•3,66•4+5,47•3,66+38,88+169,56 = 362,31 кН/м;

= 6,14•3,66 +6,09•3,66+7,77•3,66 •4+6,328•3,66+42,77+189,26 =413,7 кН/м

5.2 Определение ширины подошвы фундамента

Для предварительного определения ширины фундаментной плиты пользуемся табличными значениями расчетного сопротивления грунта (таб.2 приложение 3[2]).

Для глины полутвердой R₀ = 265,5 кПа.

Определяем ширину фундаментной плиты где = 20 кН/м — средний удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах;

d — глубина заложения фундамента.

Принимаем b = 2,0 м.

Определяем расчетное сопротивление грунта с учетом поправки на ширину фундамента и глубину заложения по формуле 1 приложения 3[2].

где k₁ = 0.05 для суглинка полутвердого, b₀ = 1 м, d₀ = 2 м.

Определяем ширину фундамента при R = 280,2 кПа Принимаем b = 1,6 м массой m = 2,71 т длиной 2980 мм Определяем расчетное сопротивление грунта основания по формуле 7 [2]

где=1,2, = 1,08 (при соотношении L/H = 36,6/18,72=1,96>1,5);

k = 1, т.к. характеристики грунта ц_II и с_II определены непосредственными испытаниями;

0,91;4,64;7,14 — для = 27є(таб.4[2]).

1 при b = 1,6<10м.

приведенная глубина заложения фундамента от пола подвала

h_s+h_cf*г_cf/г_ЙЙ?=0.35+0.3*24/16.8=0.45 м Где h_s =0,35 м — толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала;

h_cf =0,3 м — толщина конструкции пола подвала;

d_В =2,5−2,43=0,07 м — расстояние от уровня планировки до пола подвала;

г_cf =24 кН/м³ — удельный вес бетонного пола.

Нормативная нагрузка по подошве фундамента с учетом собственной массы фундаментной плиты Р_ф и массы грунта P_гр.:

где

Определяем среднее давление по подошве фундамента:

Проверяем условие P_ср = 243,31 кПа < R=296,67 кПа.

Условие выполнено, окончательно принимаем по каталогу фундаментную плиту марки ФЛ 24.30 (масса 2,71 т; длина блока L=2980мм; объем бетона 1,08 м³).

5.3 Расчет фундаментной плиты на прочность при продавливании

Рис. 6 Расчет фундамента на продавливание Расчетное давление на грунт под подошвой фундамента

P_гр = N/b =413,7/1,6=258,56 кПа Условно вторая сторона фундамента a = 1 м.

Поперечная сила в сечении плиты у грани фундаментного блока:

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

где (таб. 6.1[3]).

Расчетная продавливающая сила:

Проверяем условие:

P=64,64кН <

Прочность на продавливание обеспечена.

Проверяем прочность бетона на действие сжимающих усилий:

Q=129,28 кН <

где (таб 6.1 [3]).

Прочность бетона обеспечена.

5.4 Расчет прочности плиты по нормальному сечению

Момент, возникающий в сечении 1−1 у грани стены (рис.5)

Определяем коэффициент :

По таб. 4 Приложения определяем 0,094; 0,952

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона определяем по формуле 7.5[3].

где w = 0,85−0,0080,85−0,008•13,33=0,743

(таб. 6.5[3] для арматуры класса S400).

; условие выполняется.

Площадь сечения арматуры на 1 м длины плиты:

Конструктивно принимаем на 1 м длины блока 6 Ш14 S400 с шагом 200 мм и .

Поперечная арматура принимается Ш5 S500 с шагом 250 мм.

Сетка С-1

Рис. 5 Расчетная схема консоли фундаментной подушки

1 — 16 шт. ш 12 S400 ГОСТ 5781

2 — 7 шт. ш 5 S500 ГОСТ 6727

Заключение

Согласно заданию на проектирование, рассчитаны и законструированы сле дующне элементы: лестничный марш ЛМ-1,брусковая перемычка П-1, ленточный фундамент Фл-1. Технико-экономические показатели по элементам указаны в таб лице 8 .

Технико-экономические показатели Таблица 8.

Ведомость расхода стали на элемент, кг.

Таблица 9.

Ведомость расхода стали на элемент, кг.

Таблица 10.

1. Берлинов М. В., Ягупов Б. А. Строительные конструкции. — М.: Агропромиздат, 1990.

2. Павлова А. И. Сборник задач по строительным конструкциям. — М.: ИНФРА-М, 2005.

3. Сетков В. И., Сербин Е. П. Строительные конструкции. — М.: ИНФРА-М, 2005.

4. Мандриков А. П. Примеры расчета железобетонных конструкций. — М.: Стройиздат, 1989.

5. Веселов В. А. Проектирование оснований и фундаментов. — М.: Стройиздат, 1990.

6. Методическая Инструкция. Курсовое проектирование. — Гомель.: УО ГГДСТ, 2005.

7. ГОСТ 21.501−93. Правила выполнения архитектурно-строительных рабочих чертежей.

8. ГОСТ 21.101−93. Основные требования к рабочей документации.

9. СНБ 5.01.01−99 Основания зданий и сооружений.

10. СНБ 5.03.01−02 Бетонные и железобетонные конструкции.

11. СНБ 2.04.01−97. Строительная теплотехника.

12. СНиП 2.01.07−85. Нагрузки и воздействия.