Конструктивная схема здания

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра строительных конструкций

ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ И КАМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ

Задание и методические указания к курсовому проекту №1 для студентов специальности 290300 (270102) –

“Промышленное и гражданское строительство”

(с исправлениями для специальности 270800)

Москва, 2008

Рецензенты:

к.т.н., доцент Д.В.Морозова, к.т.н. В.Б.Бобров

Отв. редактор – д.т.н., проф. Ю.В.Зайцев

Вильдавский Ю.М. Железобетонные и каменные конструкции. Задание и методические указания к курсовому проекту №1 для студентов специальности 290300 (270102) – “Промышленное и гражданское строительство”.

Компьютерная верстка и печать – С.А.Солодкова

ВВЕДЕНИЕ

Железобетонные и каменные конструкции, наряду с металлическими, являются повсеместно распространенными конструкциями в большинстве современных зданий – жилых, промышленных, общественных, сельскохозяйственных, а также в транспортных и гидротехнических сооружениях. Важная роль этих конструкций в строительстве делает необходимым их углубленное изучение при подготовке инженеров-строителей. По тем же причинам с применением железобетонных и каменных конструкций выполняется бóльшая часть дипломных проектов по специальности 290300 (270102).

Изучаемый курс делится на две части, каждая из которых предусматривает освоение определенного объема теоретических знаний и содержит один курсовой проект. В первой части изучаются свойства соответствующих конструкционных материалов (бетона, стальной арматуры, каменных материалов), железобетона и каменной кладки, а также работа и расчет отдельных элементов из этих материалов под нагрузкой.

Вторая часть курса посвящена железобетонным и каменным конструкциям зданий и сооружений. Здесь изучаются принципы компоновки конструкций, статические расчеты сооружений различных конструктивных схем на возможные механические воздействия, распространенные конструкции элементов и их расчет на возникающие усилия.

Цель первого курсового проекта – закрепить и научиться применять на практике знания по расчету основных типов конструкций по прочности, трещиностойкости, деформациям, а также по основам конструирования. При этом отсутствие знаний по конструкциям зданий и сооружений, изучаемых во второй части курса, предполагается компенсировать конкретными рекомендациями по выбору конструктивных решений, а также ограничением диапазона предлагаемых исходных данных.

До начала выполнения курсового проекта необходимо освоить основные положения расчета железобетонных и каменных конструкций по предельным состояниям, а также важнейшие требования к конструированию, обеспечивающие надежную работу арматуры в бетоне и каменной кладке, необходимую долговечность здания.

Проектирование элементов здания выполняется в соответствии с разделами строительных норм и правил: СНиП 2.01.07-85* - Нагрузки и воздействия [4], СНиП 2.03.01-84* - Бетонные и железобетонные конст-рукции¹ [5], СНиП II-22-81 – Каменные и армокаменные конструкции [6].

Основным пособием для выполнения курсового проекта предполагается учебник В.Н.Байкова и Э.Е.Сигалова – Железобетонные конструкции, в кото-ром приведен пример выполнения проекта, подобного рассматриваемому

¹ Взамен СНиП 2.03.01-84* вводится новая редакция норм - СНиП 52-01-2003 “Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения”. В развитии Основных положений разрабатываются Своды правил (см. прил.13).

(с.652 [1]). Расчет кирпичной стены первого этажа, предусмотренный в проекте, может быть выполнен с использованием примеров в учебниках под редакцией В.М.Бондаренко – Железобетонные и каменные конструкции (с.231 [2], с.357 [3]) или примера в Справочнике проектировщика под редакцией П.Ф.Вахненко – Расчет и конструирование частей жилых и общественных зданий (с.233 [10]).

В приведенных ниже рекомендациях по проектированию отдельных эле-ментов предлагается последовательность расчетов со ссылками на соответст-вующие разделы основных источников из списка литературы. Такой подход предполагает наличие у студента этих источников. При необходимости даны выдержки и справочные материалы из дополнительной литературы.

КОНСТРУКТИВНАЯ СХЕМА ЗДАНИЯ

В первом курсовом проекте разрабатываются элементы многоэтажного промышленного здания с “неполным” каркасом (рис.1). Такая схема предусматривает железобетонные конструкции, опирающиеся на колонны по средним осям - Б, В, Г и 2-6 – и на несущие ограждающие кирпичные стены по крайним осям – А, Д, 1, 7.

Проектируемое здание, в соответствии с индивидуальным заданием, имеет от четырех до шести этажей. Верхний этаж перекрыт стропильной конструкцией “на пролет”, опирающейся на несущие кирпичные стены по осям А и Д. Покрытие не имеет промежуточных опор по осям Б, В, Г и в курсовом проекте не разрабатывается.

Плиты перекрытий по осям 2-6 опираются сверху на четырехпролетные неразрезные ригели “неполного” каркаса, а по осям 1 и 7 – на поперечные несущие стены. Связевые плиты-распорки монтируются соосно с колоннами в первую очередь и обеспечивают устойчивость каркаса из его плоскости. Разрабатываемые в проекте рядовые плиты перекрытия заполняют расстояния между связевыми плитами по осям Б, В, Г и продольными стенами по осям А и Д. Остающиеся между плитами-распорками и рядовыми плитами промежутки заполняются доборными элементами. Монтажные швы между плитами заделываются цементно-песчаным раствором.

Ригели поперечных рам – четырехпролетные неразрезные – опираются на колонны по осям Б, В, Г и жестко с ними соединены. По осям А и Д ригели опираются на кирпичные стены и соединены с ними шарнирно.

Колонны жестко закреплены в отдельных фундаментах (обрез – на отметке -0,15 м). Наружные несущие стены опираются на ленточные фундаменты из стеновых бетонных блоков (отметка верха -0,03 м) и ниже – на фундаментные железобетонные плиты.

Рис.1. План с раскладкой плит перекрытия в осях 1-4 и разрез проектируемого здания

Жесткость здания в продольном и поперечном направлениях и сопротивление горизонтальным (ветровым) нагрузкам обеспечиваются несущими кирпичными стенами и жесткостью в своей плоскости горизонтальных дисков перекрытий. Железобетонный каркас воспринимает только вертикальные нагрузки.

ЗАДАНИЕ

В проекте следует рассчитать и законструировать многопустотную предварительно напряженную плиту перекрытия, четырехпролетный неразрезной ригель перекрытия, колонну первого этажа, отдельный фундамент под колонну и продольную стену первого этажа.

Индивидуальные исходные данные для выполнения проекта варьируются в зависимости от учебного шифра и фамилии студента, принимаются по табл.1, 2 и 3 и выписываются на второй странице пояснительной записки (первая страница – титульный лист).

По последней цифре шифра принимаются данные из табл.1:

1. Нормативная величина временной длительной нагрузки на перекрытие

(входит в состав полной временной нагрузки) – от 3 до 4,35 кН/м².

2. Тип плиты перекрытия – многопустотная.

3. Класс тяжелого бетона для ригелей перекрытия - от В15 до В30.

4. Класс тяжелого бетона для колонны первого этажа – от В20 до В35.

По предпоследней цифре шифра принимаются данные из табл.2:

5. Класс тяжелого бетона для плиты перекрытия – от В20 до В35.

6. Класс предварительно напряженной арматуры плиты перекрытия – от А600 до A1000.

7. Пролеты между разбивочными осями А, Б, В, Г и Д – от 5,7 м до

8,4 м.

8. Число этажей в здании – от 4до 6.

9. Расчетное давление на грунт основания ( ) – от 0,2 МПа до 0,4 МПа.

По первой букве фамилии принимаются данные из табл.3:

10. Минимальная глубина заложения фундамента - от 1,9 м до 2,3 м.

11. Марки материалов для кладки наружных стен:

глиняного кирпича пластического прессования – от 50 до 125;

тяжелого цементно-известкового раствора – от 50 до 100.

Общие исходные данные.

12. Нормативная кратковременная нагрузка на перекрытие (входит в состав полной временной нагрузки) – 1,5 кН/м².

13. Расчетная величина опорной реакции конструкций покрытия – 600 кН.

Таблица 1

Индивидуальные исходные данные

Последняя цифра шифра

Нормативная временная длительная нагрузка на перекрытие, кН/м² (входит в состав полной временной нагрузки)

3,15

3,3

3,45

3,6

3,75

3,9

4,05

4,2

4,35

Тип плиты перекрытия

Пустотные

Пустотные

Класс тяжелого бетона по прочности на сжатие – для ригелей перекрытия для колонн первого этажа

В15 В20

В15 В20

В20 В20

В20 В25

В20 В25

В25 В30

В25 В30

В30 В35

В30 В35

В30 В35

Таблица 2

Индивидуальные исходные данные	Предпоследняя цифра шифра
Класс тяжелого бетона по проч-ности на сжатие для плиты перекрытия	В20	В25	В30	В30	В35	В20	В25	В30	В30	В35
Класс предвари-тельно напрягае-мой арматуры плиты перекрытия	A600	A800	A800	A1000	A600	A600	A800	A800	A1000	A1000
Пролет (рис.1), м	5,7		6,3	6,6	6,9	7,2	7,5	7,8	8,1	8,4
Число этажей в здании
Расчетное давле-ние на грунт осно-вания , МПа	0,3	0,35	0,4	0,25	0,3	0,35	0,4	0,2	0,25	0,3
*Примечание: В проекте расчетное давление на грунт основания условно принимается без корректировки по ширине и глубине заложения фундамента.

Таблица 3

Индивидуальные исходные данные	Первая буква фамилии студента
АБВ	ГДЕ	ЖЗИ	КЛ	МН	ОПР	СТУ	ФХЦ	ЧШЩ	ЭЮЯ
Минимальная глубина заложения фундамента, м	2,0	2,1	2,2	2,3	2,2	2,1	2,0	1,9	2,3	1,9
Марка глиняного кирпича пластического прессова-ния, марка тяжелого цементно-известкового раствора для кладки наружных стен

14. Коэффициенты надежности по нагрузке ( ):

для постоянной нагрузки от веса железобетонных, каменных и армокаменных конструкций ;

для временной нагрузки на перекрытие .

15. Расстояние между разбивочными осями 1, 2, … 7 (шаг) – 6 м. Длина здания в осях 1-7 – 36 м.

16. Высота этажей – 4,8 м.

17. Размеры оконных проемов ( ) м.

18. Расстояние от отметки пола до низа оконного проема – 0,9 м.

Расстояние от верха оконного проема верхнего этажа до верха парапета - 3,1 м.

19. Состав пола – керамическая плитка мм, кг/м³, ;

- цементный раствор мм, кг/м³, .

20. По степени ответственности здание имеет класс II. Соответствующий коэффициент надежности по назначению - .

21. В качестве ненапрягаемой арматуры следует применять:

для плиты перекрытия – A400 и B500

для ригеля перекрытия – A400;

для продольной арматуры колонны и арматуры консоли – A400;

для поперечной арматуры колонны – A240;

для арматуры подошвы фундамента и продольной арматуры подколонника – A300;

для поперечной арматуры подколонника – A240.

22. Класс бетона фундамента по прочности на сжатие – В15.

23. Толщина наружных кирпичных стен по теплотехническим расчетам – 51 см.

24. Влажность воздуха в здании – до 75%.

Текст расчетно-пояснительной записки оформляется чернилами или на принтере ПЭВМ с одной стороны листов писчей бумаги формата А-4. Все страницы пояснительной записки нумеруются. После титульного листа сначала перечисляются индивидуальные, а затем – общие исходные данные, принятые в проекте.

Все расчеты иллюстрируются схемами элементов, эпюрами усилий (M, Q, N), сечениями и узлами конструкций. (Для экономии времени разрешается использовать ксерокопии рисунков из методических указаний, книг и пособий с необходимыми индивидуальными правками).

После рецензирования представленные текст и расчеты не исправляются – исправления приводятся на обороте предыдущей страницы.

Физические величины в расчетах курсового проекта предлагается выражать в следующих размерностях: силы - в ньютонах (Н) или в килоньютонах (кН); линейные размеры - в мм (для сечений элементов) или в м (для длины элементов и их участков); распределенные нагрузки и усилия - в кН/м или в Н/мм; напряжения, сопротивления, модули упругости – в мегапаскалях (МПа).

Графическая часть проекта (2 листа A-1) содержит схемы расположения конструкций и узлы их соединения, рабочие чертежи всех запроектированных железобетонных конструкций, включая чертежи арматурных и закладных элементов, спецификацию арматуры и ведомость расхода стали. Чертежи оформляются в соответствии со стандартами системы ЕСПДС [13].

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ЭЛЕМЕНТОВ