Значение коэффициента надежности по нагрузке
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Забайкальский государственный университет»
Г.В. СТЕТЮХА
М.Б. МЕРШЕЕВА
ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ
МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ
учебное пособие
чИТА
зАБГУ
2014
УДК 624.92.012.3/4 (075)
ББК 38.53я 7
С 797
Печатается по решению Ученого совета
Забайкальского государственного университета
Ответственный за выпуск
С.Е.Старостина, д-р пед. наук, доцент, проректор по учебной работе ЗабГУ
Рецензенты:
Н.А.Журавлев, канд. техн. наук, доцент, директор ООО «ЗАБСПЕЦСТРОЙПРОЕКТ»;
Ю.Н.Чудинов, канд. техн. наук, доцент, Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет
С 797 Проектирование конструкции многоэтажных зданий: учеб. пособие / Г.В. Стетюха, М.Б. Мершеева; Забайкал. гос. ун-т. – Чита: ЗабГУ, 2014. – 260 с.: ил.
ISBN
В учебном пособии рассматриваются особенности проектирования железобетонных и каменных конструкций многоэтажных зданий. Отражены вопросы проектирования конструкций при выполнении курсовых проектов и расчетно-конструктивного раздела выпускной квалификационной работы. В пособии содержатся справочные данные, необходимые для расчета, а также чертежи некоторых наиболее распространенных конструкций. Приведены примеры расчета отдельных конструкций. Методика расчетов конструкций изложена с учетом изменившихся нормативных требований. Пособие предназначено для студентов строительных специальностей и магистров, обучающихся по ФГОС, преподавателей.
|
|
|
УДК 624.92.012.3/4 (075)
ББК 38.53я 7
С 797
ISBN ©ЗабГУ, 2014
Оглавление
| Предисловие…………………………………………………………… | ..…7 |
| Введение………...……………………………………………………… | ..…9 |
| 1. Основные расчетные положения………………………..………. | |
| 1.1. Группы предельных состояний.……………………………… | |
| 1.2. Нагрузки и воздействия..……………………..……………… | |
| 1.3. Основные положения расчета по методу предельных состояний…………………………………………………………… | |
| 1.4. Расчет железобетонных конструкций по нелинейной де- формационной модели…………………………………………… | |
| 1.5. Материалы для железобетонных конструкций …………….. | |
| 1.5.1. Показатели качества бетона…………………………. | |
| 1.5.2. Нормативные и расчетные значения характеристик бетона…………………………………………………………. | |
| 1.5.3. Показатели качества арматуры……………………… | |
| 1.5.4. Нормативные и расчетные значения характеристик арматуры……………………………………………………… | |
| 2. Проектирование железобетонных перекрытий……………… | |
| 2.1. Монолитное ребристое перекрытия с балочными плитами ………...………………………………………………….. | |
| 2.1.1. Конструктивная схема перекрытия…………………. | |
| 2.1.2. Расчет и конструирование балочной плиты…………. | |
| 2.1.3. Расчет и конструирование второстепенной балки…. | |
| 2.2. Сборное железобетонное перекрытие……………………… | |
| 2.2.1. Конструктивная схема сборного балочного перекрытия…………………………………………………… | |
| 2.2.2. Типы сборных плит…………………………………. | |
| 2.2.3. Общие сведения о расчете сборных плит…………… | |
| 2.2.4. Расчет железобетонных плит по предельным состояниям……………………………………………………. | |
| 2.2.5. Конструирование плиты……………………………… | |
| 3. Расчет и конструирование неразрезного ригеля……………… | |
| 3.1. Расчетная схема и нагрузки. .……………………………….. | |
| 3.2. Определение усилий в ригеле ………………………………. | |
| 3.3. Расчет ригеля по предельным состояниям…………………. | |
| 3.4. Конструирование неразрезного ригеля…………………….. | |
| 3.5. Расчет и конструирование стыков ригеля с колонной……. | |
| 3.5.1 Типы стыков……………………………………………. | |
| 3.5.2. Расчет стыка ригеля с колонной……………………… | |
| 4. Расчет и конструирование сборной железобетонной колонны………………………………………………………………… | |
| 5. Расчет и конструирование фундамента ……………………….. | |
| 6. Проектирование каменных конструкций……………………… | |
| 6.1. Материалы для каменной кладки…………………………… | |
| 6.2. Прочность каменной кладки…………………………………. | |
| 6.2.1. Прочность кладки при сжатии………………………... | |
| 6.2.2. Прочность кладки при растяжении…………………... | |
| 6.3. Деформативность каменной кладки………………………… | |
| 6.4. Расчет каменных конструкций по предельным состояниям первой группы………………………………………………………. | |
| 6.4.1. Расчет прочности сжатых элементов…………………. | |
| 6.4.2. Расчет на местное сжатие……………………………… | |
| 6.4.3. Расчет прочности изгибаемых элементов…………….. | |
| 6.5. Особенности расчета каменных конструкций по предельным состояниям второй группы………………………………………. | |
| 6.6. Армокаменные конструкции ………………………………... | |
| 6.6.1. Поперечное сетчатое армирование…………………… | |
| 6.6.2. Продольное армирование……………………………… | |
| 6.7. Проектирование каменных конструкций зданий………………………………………………………………. | |
| 6.7.1. Конструктивные схемы зданий………………………. | |
| 6.7.2. Особенности расчета стен зданий с жесткой конструктивной схемой……………………………………… | |
| 6.7.3. Особенности расчета зданий с упругой конструктивной схемой…………………………………….. | |
| 6.8. Особенности проектирования конструкций, возводимых в зимнее время………………………………………. | |
| 7. Пример расчета и конструирования монолитного ребристого перекрытия……………………………………………………………. | |
| 7.1. Данные для проектирования………………………………… | |
| 7.2. Компоновка конструктивной схемы монолитного ребристого перекрытия…………………………………………… | |
| 7.3. Расчет и конструирование многопролетной плиты…………. | |
| 7.3.1. Расчетный пролет и нагрузки………………………… | |
| 7.3.2. Определение усилий в плите…………………………. | |
| 7.3.3. Характеристики бетона и арматуры…………………. | |
| 7.3.4. Подбор сечения продольной арматуры………………. | |
| 7.4. Расчет и конструирование второстепенной балки…………… | |
| 7.4.1. Определение усилий во второстепенной балке…….. | |
| 7.4.2. Характеристики прочности бетона и арматуры…… | |
| 7.4.4. Расчет второстепенной балки по нормальным сечениям………………………………………………………. | |
| 7.4.5. Расчет второстепенной балки по наклонным сечениям к продольной оси, Q = 99,32 кН…………………………… | |
| 8. Пример расчета и конструирования предварительно напряженной ребристой плиты перекрытия……………………. | |
| 8.1. Данные для проектирования………………………………… | |
| 8.2. Компоновка конструктивной схемы сборного ребристого перекрытия…………………………………………………………. | |
| 8.3. Расчетный пролет и нагрузки…………………………………. | |
| 8.4. Усилия от расчетных и нормативных нагрузок……………… | |
| 8.5. Установление размеров сечения плиты………………………. | |
| 8.6. Характеристики прочности бетона и арматуры……………… | |
| 8.7. Особенности расчета ребристой плиты………………………. | |
| 8.7.1. Расчет полки плиты на местный изгиб……………… | |
| 8.7.2. Расчет диаметра монтажных петель сборных плит…..………………………………………………………… | |
| 8.8. Армирование ребристой плиты……………………………… | |
| 9.Пример расчета и конструирования предварительно напряженной многопустотной плиты перекрытия (вариант 1) | |
| 9.1. Определение усилий, действующих в плите……………….. | |
| 9.2 Усилия от расчетных и нормативных нагрузок……………. | |
| 9.3. Установление размеров сечения плиты…………………….. | |
| 9.4. Характеристики бетона и арматуры………………………… | |
| 9.5. Расчет прочности плиты по сечению, нормальному к продольной оси……………………………………………………. | |
| 9.6. Геометрические характеристики приведенного сечения……………………………………………………………… | |
| 9.7. Расчет потерь предварительного напряжения при натяжении арматуры на упоры……………………………………………….. | |
| 9.8. Расчет прочности плиты по сечению, наклонному к продольной оси……………………………………………………. | |
| 10.Пример расчета и конструирования предварительно напряженной многопустотной плиты перекрытия (вариант 2) | |
| 10.1. Определение усилий, действующих в плите……………… | |
| 10.2. Установление размеров плиты…………………………….. | |
| 10.3. Характеристики бетона и арматуры……………………… | |
| 10.4. Расчет прочности плиты по сечению, нормальному к продольной оси……………………………………………………. | |
| 10.5. Расчет прочности плиты по сечению, наклонному к продольной оси……………………………………………………. | |
| 10.6. Геометрические характеристики приведенного сечения……………………………………………………………… | |
| 10.7. Потери предварительного напряжения…………………… | |
| 10.8. Расчет по образованию трещин…………………………… | |
| 10.9. Расчет по деформациям…………………………………….. | |
| 11.Пример расчета и конструирования сборного ригеля……… | |
| 11.1. Данные для проектирования…………………………………. | |
| 11.2. Компоновка конструктивной схемы перекрытия………… | |
| 11.3. Расчетная схема и нагрузки………………………………… | |
| 11.4. Перераспределение моментов под влиянием образования пластических шарниров в ригеле…………………………………. | |
| 11.5. Расчет прочности ригеля по сечениям, нормальным к продольной оси……………………………………………………. | |
| 11.6. Расчет ригеля по наклонным сечениям…………………… | |
| 11.7. Эпюра материалов………………………………………….. | |
| 12.Пример расчета и конструирования колонны……………… | |
| 12.1. Определение усилий………………………………………… | |
| 12.2. Расчет средней колонны первого этажа…………………… | |
| 12.3. Схема армирования средней колонны первого этажа…… | |
| Заключение…………………………………………………………… | |
| Библиографический список………………………………………… | |
| Приложение…………………………………………………………… |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Предисловие
Учебное пособие «Проектирование конструкций многоэтажных зданий» подготовлено для выполнения расчетно-конструктивного раздела выпускной квалификационной работы, а также может использоваться для выполнения курсовых проектов по дисциплинам «Железобетонные и каменные конструкции», «Проектирование строительных конструкций» для разных форм обучения. Пособие предназначено для студентов направлений подготовки 08.03.01 «Строительство», профилей «Промышленное и гражданское строительство», «Экспертиза и управление недвижимостью», 08.05.01 «Строительство уникальных зданий и сооружений» специализации «Строительство высотных и большепролетных зданий и сооружений». Пособие может быть использовано магистрантами и аспирантами.
Издание является учебным методическим пособием. Методика расчетов конструкций изложена с учетом изменившихся нормативных требований.
В первом разделе учебного пособия рассматриваются общие положения по расчету строительных конструкций. Второй раздел посвящен проектированию плит и второстепенных балок монолитного ребристого балочного перекрытия, изучению конструктивных схем, типов сборных плит, особенности их армирования. Рассматривается расчет сборных плит по двум группам предельных состояний. Излагается порядок расчета прочности нормальных и наклонных сечений, геометрических характеристик приведенного сечения, методика определения потерь предварительного напряжения в арматуре. Рассматривается расчет по второй группе предельных состояний. Третий раздел посвящен расчету и проектированию неразрезного ригеля. В четвертом разделе рассматриваются особенности расчета и конструирования сборной железобетонной колонны. В пятом разделе изучается проектирование железобетонного фундамента. Шестой раздел посвящен проектированию каменной кладки. Приведены примеры расчета монолитного ребристого перекрытия, многопустотной плиты в двух вариантах, ребристой плиты, неразрезного ригеля и колонны. В приложении даны основные буквенные обозначения, а также справочные данные для расчета конструкций. После каждого раздела даны контрольные вопросы.
Введение
Конструктивной основой многоэтажных зданий является пространственная несущая система, состоящая из стержневых и панельных железобетонных элементов. Элементы связаны между собой так, чтобы обеспечить прочность, устойчивость и долговечность системы в целом и ее отдельных элементов. Наиболее распространенными конструкциями в многоэтажных зданиях являются плоские перекрытия. Перекрытия могут быть монолитными и сборными. Расположение главных и второстепенных балок в плане зависит от многих факторов. Один из основных показателей, характеризующих экономичность перекрытий, расход материалов. Экономичность оценивается по приведенной толщине бетона и расходу арматуры. В большинстве случаев при проектировании монолитных перекрытий можно ограничиться расчетом по несущей способности, так как при соблюдении рекомендаций по выбору поперечного сечения жесткость элементов, как правило, достаточна. В пособии рассматривается компоновка конструктивной схемы для монолитного и сборного перекрытий. Ригели в сборном перекрытии могут располагаться в поперечном направлении, если пространственная жесткость обеспечивается рамами с жесткими узлами. В жилых и общественных зданиях ригели могут иметь продольное направление. При проектировании рассчитываются несколько вариантов конструктивных схем, а на основании сравнения выбирается наиболее экономичный вариант.
Учебное пособие содержит необходимые сведения по проектированию строительных конструкций, примеры расчета конструкций многоэтажных зданий. Разработано с целью оказания методической помощи студентам при выполнении расчетно-конструктивного раздела выпускной квалификационной работы и курсовых проектов.
Методика расчетов конструкций изложена с учетом изменившихся нормативных требований.
Основные расчетные положения
Группы предельных состояний
Расчет строительных конструкций производится по двум группам предельных состояний [19]. Под предельным состоянием понимают такое состояние конструкций здания и сооружения, за пределами которого дальнейшая эксплуатация опасна, недопустима, затруднена или нецелесообразна [19].
Первая группа предельных состояний – состояния,приводящие к полной непригодности эксплуатации конструкций (расчет по несущей способности), т.е. конструкция не может сопротивляться внешним нагрузкам. Вторая группа – состояния,затрудняющие нормальную эксплуатацию конструкций или уменьшающие долговечность зданий и сооружений по сравнению с предусматриваемым сроком службы (расчет по пригодности к нормальной эксплуатации) [15]. Например, элемент получает недопустимые прогибы или большие по ширине трещины.
Расчеты по предельным состояниям первой группы включают: расчет по прочности (цель – предотвратить разрушение конструкции); расчет на устойчивость (обеспечивает форму или положение конструкции).
Расчеты по предельным состояниям второй группы состоят из: расчета по образованию и раскрытию трещин (цель – предотвратить образование трещин или их чрезмерное раскрытие в конструкции); расчета по деформациям (предотвращает недопустимые перемещения конструкций – прогибы, углы поворота и т.п.).
Наиболее важной и ответственной является первая группа предельных состояний. Расчет по группам предельных состояний производят для всех периодов существования элементов – изготовления, транспортирования, монтажа, эксплуатации.
Расчеты железобетонных конструкций необходимо, как правило, производить с учетом возможного образования трещин и неупругих деформаций в бетоне и арматуре. Определение усилий и деформаций от различных воздействий в конструкциях и в образуемых ими системах зданий и сооружений следует производить по методам строительной механики, как правило, с учетом физической и геометрической нелинейности работы конструкций.
Задача проектировщика заключается в недопущении наступления того или иного предельного состояния. Для этого вводится система расчетных коэффициентов, учитывающих возможные отклонения (в неблагоприятную сторону) различных факторов, влияющих на работу конструкции.
Система коэффициентов включает:
- коэффициенты надежности по нагрузке γf, учитывающие изменчивость нагрузок или воздействий;
- коэффициенты надежности по материалу: стали, бетону γb и арматуре γs, учитывающие изменчивость их прочностных свойств;
- коэффициенты надежности по ответственности γn, учитывающие степень ответственности и капитальности зданий и сооружений;
- коэффициенты условий работы γbi и γsi, позволяющие оценить особенности работы материалов и конструкций в целом, которые не могут быть отражены в расчетах прямым путем.
Нагрузки и воздействия
При расчете конструкций по предельным состояниям вычисляют усилия, возникающие в элементах от внешней нагрузки. Используют нормативные (базовые) и расчетные нагрузки. Нормативные нагрузки устанавливаются нормами [13];
Расчетные нагрузки определяют как произведение нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке:
q = qnγf; (1.1)
где qn – нормативная нагрузка; γf –коэффициент надежности по нагрузке, значения которого для веса конструкций и грунтов приведены в табл. 1 [13].
Таблица 1.1
Значение коэффициента надежности по нагрузке
| Конструкции сооружений и вид грунтов | Коэффициент надежности по нагрузке g f |
| Конструкции: | |
| металлические | 1,05 |
| бетонные (со средней плотностью свыше 1600 кг/м3), железобетонные, каменные, армокаменные, деревянные | 1,1 |
| бетонные (со средней плотностью 1600 кг/м3 и менее), изоляционные, выравнивающие и отделочные слои (плиты, материалы в рулонах, засылки, стяжки и т.п.), выполняемые: | |
| в заводских условиях | 1,2 |
| на строительной площадке | 1,3 |
| Грунты: | |
| в природном залегании | 1,1 |
| насыпные | 1,15 |
Коэффициент надежности по нагрузке γf для равномерно распределенных временных нагрузок следует принимать:
1,3 – при полном нормативном значении нагрузки менее 2,0 кПа;
1,2 – при полном нормативном значении нагрузки 2,0 кПа и более.
Расчет конструкций по второй группе предельных состояний,
учитывая меньшую опасность их наступления, производят на расчетные характеристики при γf=1.
В зависимости от продолжительности действия нагрузки делят на:
1) постоянные Pd;
2) временные (длительные Рl, кратковременные Рi, особые Рs).
Нагрузки, возникающие при изготовлении, хранении и перевозке конструкций, а также при возведении сооружений, считают кратковременными.
К постоянным нагрузкамPdотносят: вес частей сооружения; вес и давление грунтов; гидростатическое давление.
К длительным нагрузкам Рl (пониженные): вес стационарного оборудования; нагрузки от складируемых материалов и изделий; давление жидкостей и газов, сыпучих тел в емкостях и трубопроводах; отложения пыли.
К кратковременным нагрузкам Рiследует относить: нагрузки от оборудования, возникающие в пускоостановочном и испытательном режимах, а также при его переустановке или замене. К этим же нагрузкам относится вес людей, ремонтных материалов в зонах обслуживания и ремонта оборудования; нагрузки от людей, животных, оборудования на перекрытиях жилых, общественных и сельскохозяйственных зданий с полными нормативными значениями. Нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудования (погрузчиков, электрокаров, тельферов, а также от мостовых и подвесных кранов с полным нормативным значением), включая вес транспортируемых грузов; нагрузки от транспортных средств; климатические (снеговые, ветровые, температурные, гололедные) нагрузки так же относятся к кратковременным нагрузкам.
К особымнагрузкам Рs следует относить сейсмические воздействия; взрывные воздействия; нагрузки, вызываемые резкими нарушениями технологического процесса, временной неисправностью или поломкой оборудования. Особыми нагрузками являются так же воздействия, обусловленные деформациями основания, сопровождающимися коренным изменением структуры грунта (например, при замачивании просадочных грунтов), или оседанием его в районах горных и карстовых выработок; нагрузки, обусловленные пожаром; нагрузки от столкновения транспортных средств с сооружениями.
Расчет конструкций и оснований выполняют с учетом неблагоприятного сочетания нагрузок или соответствующих им усилий.
Различают:
а) основные сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных и кратковременных нагрузок;
б) особые сочетания нагрузок, включающие постоянные, длительные, кратковременные и одну из особых нагрузок.
Значения расчетных нагрузок должны умножаться также на
коэффициент надежности по ответственности сооружения.
Все здания и сооружения подразделяются на классы: КС-3, КС-2, КС-1 [2].
К классу сооружений КС-3 относятся здания и сооружения:
а) особо опасные, технически сложные и уникальные объекты;
б) объекты жизнеобеспечения городов и населенных пунктов;
в) здания основных музеев, государственных архивов, административных органов управления;
г) зрелищные и спортивные объекты, торговые предприятия с массовым нахождением людей;
д) все сооружения, при проектировании и строительстве которых используются принципиально новые конструктивные решения, и технологии, которые не прошли проверку в практике строительства и эксплуатации на территории Российской Федерации.
К классу сооружений КС-2 относятся здания и сооружения, не вошедшие в классы КС-1 и КС-3.
К классу сооружений КС-1 относятся здания и сооружения:
а) теплицы, парники, мобильные здания, склады временного содержания, в которых не предусматривается постоянного пребывания людей;
б) здания и сооружения, указанные в Техническом Регламенте о безопасности зданий и сооружений [19].
Минимальные значения коэффициента надежности по ответственности [2] приведены в таблице 1.2:
Таблица 1.2
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 420; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!