Проектирование здания транспортного назначения

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерно строительный институт Кафедра «Автомобильные дороги и городские сооружения»

Основы архитектуры и строительные конструкции Курсовой проект Тема: Проектирование здания транспортного назначения.

Студент ДС09−13 О. М. Никишина Красноярск 2012

Содержание Введение

1. Компоновка конструктивной схемы

2. Проектирования и расчёт плиты перекрытия

2.1 Расчётный пролёт и нагрузки

2.2 Компоновка поперечного сечения плиты

2.3 Расчёт плиты по первой группе предельных состояний

2.3.1 Расчет прочности плиты по сечению, нормальному к продольной оси

2.3.2 Расчёт полки плиты на местный изгиб

2.4 Расчет плиты по предельным состояниям второй группы

2.4.1 Геометрические характеристики приведённого сечения

2.4.2 Потери предварительного напряжения арматуры

2.4.3 Расчёт по образованию трещин, нормальных к продольной оси

2.4.4 Расчёт прогиба плиты

3. Проектирования неразрезного ригеля

3.1 Расчётные пролёты и нагрузки

3.2 Расчёт прочности ригеля по сечениям, нормальных к продольной оси

3.3 Расчет прочности ригеля, нормальных к наклонной оси

3.4 Конструирование арматуры ригеля

4. Проектирование сборной колонны

4.1 Исходные данные

4.2 Расчёт колонны первого этажа на прочность

4.3 Расчёт и конструирование консоли колоны

4.4 Конструирование арматуры колонны

5. Конструирования фундамента Библиографический список

Введение

Курсовой проект является важной частью изучения дисциплины ''Основы архитектуры и строительные конструкции''.

При работе с курсовым проектом следует изучить:

— объемно-планировочные решения многоэтажных зданий

— конструктивные решения зданий с неполным каркасом

— методику расчета и конструирование железобетонных изгибаемых и сжатых элементов конструкции.

Содержание разделов курсового проекта:

— пояснительная записка содержащее задание, краткую характеристику проектируемого здания, расчет и конструирование несущих элементов (предварительно напряженные плиты перекрытия, ригель и колонна)

— так же курсовой проект включает в себя графические работы объемом 1 лист формата А1 содержащего компоновку перекрытия, поперечный разрез здания, опалубочные чертежи и армирование элементов конструкций, узлы сопряжения ригелей с колонной, спецификацию основных элементов.

Общая характеристика здания:

Многоэтажное производственное здание транспортного назначения, прямоугольное в плане, отапливаемое, без подвала.

Основные параметры по зданию:

Район строительства Красноярск Режим эксплуатации нормальный Климатические условия нормальные Грунтовые воды залегают на глубине ниже отметки фундамента Глубина промерзания грунта 2,7 метра Фундамент под наружные стены ленточный, бетонный. Под промежуточные опоры столбчатый, железобетонный.

Наружные стены несущие, кирпичные толщиной 640 мм.

Промежуточные опоры железобетонные колонны с разрезкой на один этаж.

Перекрытия и покрытия из сборных железобетонных элементов по индивидуальному проекту.

Кровля легкая рулонная.

Утеплитель: минераловатные плиты.

Оконные и дверные проемы в кирпичных стенах с деревянным заполнением.

колонна здание прочность ригель

1. Компоновка конструктивной схемы Компоновка конструктивной схемы включает в себя выбор сетки колонн, направления ригелей, типа и ширины панелей перекрытия. В поперечном направление перекрытия может иметь 2−3 пролёта, а в продольном 5−6 пролётов. При выборе типа и размеров плит перекрытия учитываю т временную нагрузку и назначения здания. Поперечное расположение ригелей обеспечивает повышенную пространственную жёсткость здания. Такое расположение ригелей целесообразно в зданиях с продольными несущими стенами, поскольку в этих случаях нагрузка на перемычки от панели не передаётся.

Проектируемое здания — здание с неполным каркасом без подвала. Продольные и поперечные несущие стены — кирпичные толщиной в 2 кирпича. Коэффициент надежности по назначению — 0,95. Температурные условия нормальные; влажность воздуха — 40−60%. Временная и кратковременная нагрузки по зданию.

Определим длину ригеля, целесообразно принять в пределах 5,5 — 7,5 метров:

(м),

где В — ширина здания, — толщина стены в 2 кирпича и строительного раствора, n — количество вертикальных пролётов, принимается в соответствии с длиной ригеля.

Определим длину плиты, целесообразно принять 4,7 — 6,3 метров:

(м),

где L — длина здания, m — количество горизонтальных пролётов, принимается в соответствии с длиной плиты.

Определим ширину плиты перекрытия, целесообразно принять в пределах 1,2 — 1,6 метров:

(м),

где n — число пролетов; m — ширина распорки; K — количество плит.

2. Проектирование и расчет плиты перекрытия Общий принцип проектирования плит перекрытий любой формы поперечного сечения состоит в удаление бетона из растянутой зоны с сохранением вертикальных рёбер, обеспечивающих прочность по наклонному сечению.

Принимаю в расчётах ребристую плиту перекрытия, временная нагрузка составляет 9,5 кН.

Плиты перекрытия проектируют предварительно напряжёнными из тяжелого бетона класса В20. Расчетные характеристики бетона: расчётное сопротивление на сжатие МПа. Расчетное сопротивление на растяжение; начальный модуль упругости МПа.

Арматура продольных рёбер класса А-IVрасчётное сопротивление на растяжение МПа, расчетное сопротивление на сжатиеМПа, модуль упругости МПа.

Полку плиты армируют сеткой из обыкновенной арматурной проволоки класса ВрI, а продольные и поперечные рёбра — каркасами из проволоки ВрI. Для подъёма плит в углах устанавливают монтажные петли из арматурной стали классов А-I

2.1 Расчетный пролет и нагрузки При опирании плиты перекрытия на ригель поверху расчётный пролёт плиты (см),

Таблица 1. Нагрузки на плиту перекрытия

Параметры поперечного сечения:

(кг/м²)

(см),

(кН/м²)

Вес пола:

Выбираем асфальтобетонный пол т.к.временная нагрузка 9,5

(кН/м²).

Плиту рассчитываем как балку на 2-ух опорах, загруженную равномерно распределённой нагрузкой.

Расчетная нагрузка на 1 погонный квадратный метр плиты :

I группа расчет по прочности:

II группа расчет по трещиностойкости:

2.2 Компоновка поперечного сечения плиты Рабочая высота сечения :

Высота верхней полки :

Ширина продольных ребер понизу 7 см.

2.3 Расчет ребристой плиты по первой группе предельных состояний

2.3.1 Расчет прочности плиты по сечению, нормальному к продольной оси Сечение тавровое с полкой в сжатой зоне /h=5/40=0,125>0,1. В расчет вводится вся ширина полки в_f=169 см.

Сечение тавровое:

По таблице в методических указаниях находим коэффициенты

Нейтральная ось проходит в пределах сжатой полки, так как

Вычислим характеристику сжатой зоны бетона:

Вычислим граничную высоту сжатой зоны:

МПа при электротермическом методе натяжения арматуры .

Вычисляем площадь сечения растянутой арматуры:

Принимаем 2O14 А-IV c площадью А=3.08 см

2.3.2 Расчет полки плиты на местный изгиб Расчетный пролет полки равен см Нагрузку на 1 полки принимаем такой же, как на продольное ребро плиты:

Изгибающий момент для полосы полки шириной 1 м определим с учетом частичного защемления в продольных ребрах:

кН· м Рабочая высота сечения полки h₀=5−1,5=3,5 см при ширине b=100см.

По таблице в методических указаниях находим коэффициент

Вычисляем площадь сечения растянутой арматуры:

Полку плиты армируем сварной сеткой; шаг поперечной арматуры 70 мм и продольной арматуры 150 мм. Прочность плиты при эксплуатационных нагрузках обеспечена.

2.4 Расчет плиты по предельным состояниям второй группы

2.4.1 Геометрические характеристики приведенного сечения Отношение модулей упругости:

Площадь приведенного сечения:

Статический момент относительно нижней грани:

Расстояние от нижней грани до центра тяжести приведенного сечения:

Момент инерции приведенного сечения:

Момент сопротивления приведенного сечения по нижней зоне:

Расстояние от верхней ядровой точки до центра тяжести сечения:

Упруго-пластический момент сопротивления по растянутой зоне:

где .

2.4.2 Потери предварительного напряжения арматуры Начальное контролируемое напряжение арматуры принято равным

Первые потери: потери от релаксации напряжений в арматуре составляют

Усилие обжатия бетона

.

Эксцентриситет приложения усилия относительно центра тяжести равен

Напряжение в бетоне при обжатии :

Передаточную прочность бетона назначаем равной

Потери в арматуре от быстро натекающей ползучести для бетона, подвергнутого тепловой обработке

Первые потери напряжений в арматуре

Вторые потери: потери от усадки бетона от ползучести бетона

*=150*0,85*0,455=58,01 МПа.

Вторые потери

Полные потери:

Усилие обжатия бетона с учетом полных потерь :

2.4.3 Расчет по образованию трещин, нормальных к продольной оси Коэффициент надежности по нагрузке для элементов 3-й категории трещиностойкости. Изгибающий момент в продольных ребрах от полной нормативной нагрузки. Изгибающий момент от постоянной и длительной нагрузок

.

Момент образования трещин в продольных ребрах находим из зависимости

Внутренний момент больше момента от внешних нагрузок. Расчет по раскрытию трещин не производится.

2.4.4 Расчёт прогиба плиты Допустимый прогиб см. Кривизна оси при изгибе равна:

где M=50,83 кН· м=5 083 000 Н· см;

N=P=142 856 H; cм.

при длительном действии нагрузок ;

H· м.

Коэффициент, учитывающий работу растянутого бетона на участке с трещинами,

— коэффициент, учитывающий неравномерность распределения деформации;

;

Прогиб плиты равен Условия выполнено.

3. Проектирование неразрезного ригеля С целью снижения расхода материалов, а также повышения жёсткости каркаса здания ригели рекомендуется проектировать неразрезными. При расчёте ригели рассматривают как двухи трёхпролётные неразрезные балки с шарнирным опиранием на наружные стены.

Смещения внутренней грани наружной стены от разбивочной оси составляют половину толщины стены.

Ординаты эпюр изгибающих моментов и поперечных сил в неразрезных балках при равномерно распределённой нагрузке определим по формулам:

где — табличные коэффициенты.

Изгибающие моменты и поперечные силы в сечениях ригеля определим отдельно от действия постоянной и различных комбинаций временной нагрузки. Вычисления произведём в табличной форме.

3.1 Расчётные пролёты и нагрузки Расчётный пролёт средних ригелей принимают равным расстоянию между осями колонн (=5,8 м), крайних пролётов — расстоянию от оси опоры на стене до оси колонны =5,63 м.

Сосредоточенную нагрузку от ребёр панели приводим к эквивалентной равномерно распределённой. Величину нагрузки на 1 пог. м ригеля определяем по ширине грузовой площади перекрытия, приходящейся на ригель и равной расстоянию между поперечными осями.

Таблица 2- сбор нагрузок на ригель.

Вычисление усилий в сечениях ригеля от расчётных нагрузок приводим в табличной форме. Затем строим эпюры изгибающих моментов для различных комбинаций нагрузок.

Таблица 3 — Изгибающие моменты и поперечные силы при различных схемах загружения.

3.2 Расчёт прочности ригеля по сечениям, нормальным к продольно оси Изгибающие моменты на гранях колонны равны:

кН· м;

кН· м;

Рабочую высоту сечения ригеля определим по опорному моменту при оптимальном значении относительной высоты сжатой зоны

см.

Высоту сечения принимаем равной h=60 cм.

Проверим, удовлетворяет ли принятое сечение условию

где ;

Вычислим величину коэффициента для первого пролёта:

.

По значению находим, что

Определим площадь сечения продольной арматуры в первом пролёте:

см.

Принимаем 2O18 A-III с Аs=5,09 и 2O16 А-III с Аs=4,02

? As=9,11 см.

Вычислим величину коэффициента для второго пролёта:

.

По значению находим, что

Определим площадь сечения продольной арматуры во втором пролёте:

см.

Принимаем 2O18 A-III c As=5,09 и 2O16 A-III c As=4,02

? As=9,11 см.

Площадь сечения верхней арматуры определяем по величине опорных изгибающих моментов.

Сечение на опоре «В» слева и справа:

.

По значению находим, что

Определим площадь сечения продольной арматуры:

см.

Принимаем 2O18 A-III c As=5.09 и 2O22 A-III c As=7,6

? As=12,69 см.

3.3 Расчёт прочности ригеля по сечениям, наклонным к продольной оси На средней опоре кН.

Вычисляем проекцию наклонного сечения

Н/см.

В расчётном наклонном сечение; тогда см.

Принимаем С

77,832· 54 77,83 108

Вычисляем Q

Q=Q/2=212,42/2=106,21 кН, Тогда q= Q/C=106 210/77,83=1,36 кН/см.

Диаметр поперечных стержней устанавливаем исходя из условия сварки d=10 мм. Число каркасов принимаем равным двум, тогда A=1.01 см; класс арматуры А-III; R=0.9· 285=255 МПа. Шаг поперечных стержней составляет

см.

По конструктивным требованиям S=h/3=20.

Проверка прочности по сжатой полосе между наклонными трещинами:

Q=212 420

Условие прочности удовлетворяется.

3.4 Конструирование арматуры ригеля

Первый пролёт:

Рабочая арматура принята по расчёту 2O18 A-III с Аs=5,09 и 2O16 А-III с Аs=4,02.? As=9,11 см.

кН· м, где

;

;

По конструктивным требованиям более 50% площади сечения продольной арматуры должно быть доведено до опор. С целью экономии стали обрываем в пролёте 2O16. Рабочая арматура 2O18 доводится до опор.

кН*м.

;

;

Второй пролёт:

Рабочая арматура принята по расчёту 2O18 A-III c As=5,09 и 2O16 A-III c As=4,02.? As=9,11 см.

кН· м.

где

;

;

Рабочая арматура 2O16 A-III обрывается в пролете, 2O18A-III доводится до опоры.

кН· м.

где

;

;

Верхнюю арматуру доводим до опоры 2O16 A-III, с As=4,02

кН· м.

где

;

;

На первой промежуточной опоре рабочая продольная арматура 2O18 A-III c As=5,09 и 2O22 A-III c As=7,6.? As=12,69 см.

кН· м.

где

;

;

Рабочая арматура 2O18 A-III доводится до опор

кН· м.

где

;

;

Длину заделки стержней за места теоретического обрыва принимаем равной W=20*d. В первом пролёте она составит 1,6· 20=32 см; во втором пролёте 1,6· 20=32 см; на первой опоре 1,8· 20=36 см.

4. Проектирование сборной колонны Для элементов прямоугольного сечения со случайным эксцентриситетом при и симметричной арматуре класса А-III допускается расчёт с использованием формул для центрального сжатия.

Принимаем одноэтажную разрезку колонн с устройством стыков на расстояние 0.50 м от уровня верха перекрытия. Сечение колонн принимаем квадратным (400×400).

4.1 Исходные данные Нагрузки, передаваемые на колонну, приведены в таблице 4.

Расчётный собственный вес колонн:

1-го этажа — кН;

остальных этажей — кН;

от покрытия ;

кН;

кН;

от перекрытия ;

кН;

кН.

Расчётная продольная сила на уровне фундамента составляет:

кН;

кН.

Полная нагрузка на колонну ;

кН.

Расчётная длина колонны:

м.

Принимаем бетон класса В25(), арматуру класса А-III ().

Таблица 4 — Сбор нагрузок на колонну.

4.2 Расчёт колонны первого этажа на прочность Условие прочности колонны

N· (R_в·А+R_SC·A_S,t0t) ,

где — коэффициент продольного изгиба.

?_sв=0,92

Требуемая площадь продольной арматуры:

А_S,tot=(N/?-R_в· A)/R_SC=(2191,11/0,92−14.5·100·40·40*0,9)/36 500=8,04 см²

Принимаем 4O16 А-III с А=8,04 cм

Поперечные стержни принимаем O10 А-I с шагом

S=300 мм < 20· 16=320мм.

4.3 Расчёт и конструирование консоли колонны Опорное давление ригеля равно — Q=212.42 кН.

Принимаем длину опорной площади l=20 см при ширине ригеля 30 см и проверяем условие

МПа.

Высоту сечения у грани колонны принимаем равной см. Принимаем h=50см.

Рабочая высота консоли

см.

Проверяем высоту сечения короткой консоли в опорном сечении:

кН;

кН;

Q=212.42<444.15 кН.

Следовательно, условие удовлетворяется.

Площадь сечения продольной арматуры консоли подбираем по

изгибающему моменту у грани консоли:

кН· м;

см.

Короткие консоли высотой сечения H=50 см>2.5· 15=37.5 армируют горизонтальными хомутами и отогнутыми стержнями.

Горизонтальные хомуты принимаем O6 АI с шагом 10 см. Отгибы принимаем 2O14 А-III c As=3.08 cм.

4.4 Конструирование арматуры колонны Колону армируют пространственным каркасом, образованным из трех плоских каркасов. Диаметр продольных стержней 25 мм, а поперечных — 10 мм. Поперечные стержни устанавливают с шагом 300 мм. Концы колонн усиливают поперечными сетками. Стык колонн располагается выше перекрытия и выполняется на ванной сварке выпусков стержней с центрирующей прокладкой 15· 15 см

5. Конструирование фундамента В соответствии с конструктивными требованиями высота фундамента

принимается равной большему из значений:

— для защемления колонны сплошного сечения в стакане фундамента не менее

м;

Длина стороны фундамента назначается исходя из условия:

кН где p — расчётное давление грунта;

м.

Высота фундамента устанавливается кратной 300 мм, принимаем

H=1,5 м.

Принимаем четырехступенчатый квадратный в плане фундамент с высотой 1.5 метра и длиной стороны 3 метра, с высотой ступени 0.3 м Фундамент армируют следующим образом:

; Стакан ВР I, КР1;