Проектирование несущих конструкций многоэтажного гражданского здания

Доступные файлы (6):

n1.docx	357kb.	02.05.2012 18:18	скачать
n2.docx	669kb.	12.05.2012 11:54	скачать
n3.docx	13kb.	06.05.2012 19:42	скачать
n4.dwg
n5.dwg
n6.dwg

n1.docx

7. Проектирование монолитного ребристого перекрытия.
7.1 Компоновка конструктивной схемы монолитного перекрытия.
Монолитное ребристое перекрытие проектируется для каркасного монолитного здания, аналогичным решению, выполненному в сборном железобетоне.

В монолитном ребристом перекрытии принимаем поперечное расположение главных балок по разбивочным осям. Второстепенные балки размещаются в продольном направлении здания по осям колонн и в четвертях пролетов с шагом L/3=5900/3=1967мм, так чтобы соотношение пролетов плиты перекрытия было больше двух. Плита в этом случае рассчитывается как балочная в направлении короткого пролета. Принимаем размеры пролетов равными 1900 мм возле колонн и 2100 мм в середине ячейки. В крайних пролетах за счет смещения оси второстепенной балки с оси колонны на 100 мм размер пролета принимается равным 2000 мм. В расчете будем учитывать только большее значение величины пролета 2100 мм.

Задаемся предварительно размерами сечений (размеры поперечных сечений балок принимаются кратными 5 см):

- плиты:

- второстепенной балки:

- главной балки:

Рис. 1. Конструктивная схема монолитного ребристого перекрытия здания:

1 – главная балка; 2 – второстепенная балка; 3 – плита;

4 – кирпичный столб; 5 – расчётная полоса плиты.
Привязку продольных и торцевых кирпичных стен принимаем ?=0,2 м; глубину опирания на стены плиты 0,12 м, второстепенной балки 0,25 м, главной балки 0,38 м.
7.2 Данные для проектирования.

Материалы для перекрытия:

Бетон – тяжелый класса В20, расчетное сопротивление осевому сжатию R_b=11,5МПа, расчетное сопротивление растяжению R_bt=0,9 МПа.

Арматура:

- для армирования плит – проволока класса В500С диаметром 3…5 мм, R_s=415 МПа.

- для армирования второстепенных балок – продольная рабочая арматура класса А500С, R_s=435 МПа; поперечная класса А240, R_sw=170 МПа, арматура сеток – проволока класса В500С.

По степени ответственности здание относится к классу II (коэффициент надежности по назначению

).
7.3 Расчет и конструирование монолитного балочного перекрытия.

Расчет перекрытия состоит из последовательных расчетов его элементов: плиты, второстепенных и главных балок. При расчете элементов перекрытия можно ограничиться расчетом по несущей способности, так как при назначенных предварительно размерах поперечных сечений жесткость элементов, как правило, достаточна. В данном курсовом проекте, согласно заданию, расчет и конструирование главной балки не выполняются.
7.4 Расчет и конструирование плиты монолитного перекрытия.

7.4.1 Расчетные пролеты и нагрузки.

Для крайних пролётов расчетным является расстояние от грани крайней балки до оси опоры плиты на стене:

- в коротком направлении (между второстепенными балками)

- в длинном направлении (между главными балками) в крайних пролетах:

Для средних пролётов плиты расчётным является расстояние в свету между балками:

- в коротком направлении (между второстепенными балками):

- в длинном направлении (между главными балками):

Так как

плиту рассчитываем по балочной схеме в направлении коротких пролетов.

Расчет балочной плиты, загруженной равномерно распределенной нагрузкой, производится как многопролетной неразрезной балки, крайними и средними опорами для которой являются второстепенные балки. Расчетная схема плиты:

Подсчет нагрузок на 1 м² плиты перекрытия приведен в таблице 3.

Полная расчетная нагрузка на 1 погонный метр длины плиты при условной ширине 1 м будет равна

кН/м;

Таблица 3. Нагрузки на монолитное балочное перекрытие

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м²	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН/м²
1	2	3	4
Постоянная:
Доска половая по лагам, Цементно-песчаная стяжка, Железобетонная монолитная плита перекрытия, ,	0,28 0,54 0,08∙25=2,0	1,3 1,3 1,1	0,36 0,70 2,20
Итого постоянная нагрузка	2,82		3,26
Временная:
Перегородки, , (приведенная нагрузка, длительная) Полезная нагрузка (из здания) в том числе: - кратковременная - длительная	0,50 2,50 1,80 0,70	1,2 1,2 1,2 1,2	0,60 3,00 2,16 0,84
Итого временная нагрузка	5,50		6,60
Временная нагрузка без учета перегородок	5,00		6,00
Полная нагрузка (постоянная + временная):
Итого :	8,32		9,86

7.4.2 Определение усилий в плите от внешней нагрузки.
Расчетные усилия в плите определяем с учетом их перераспределения вследствие пластических деформаций.

Расчетные изгибающие моменты в сечениях плиты вычисляются по формулам:

- в крайнем пролёте и на первой промежуточной опоре:

_{- в средних пролётах и на средних опорах:}

_{Так как для рассматриваемого перекрытия}

_{, то в плитах, окаймлённых по всему контуру монолитно связанными с ними балками, изгибающие моменты в сечениях средних пролётов и над средними опорами за счёт благоприятного влияния распоров уменьшают на 20%.}

Поперечные силы при расчете плит, как правило, не определяют, поскольку при рекомендуемых толщинах плиты

соблюдается условие

7.4.2 Расчет прочности плиты по нормальным сечениям.
Значение

- граничной относительной высоты сжатой зоны определяем по формуле

- относительная деформация арматуры растянутой зоны, вызванная внешней нагрузкой при достижении в этой арматуре напряжения, равного R_s;

- относительная деформация сжатого бетона при напряжениях, равных R_b, принимаемая равной 0,0035.

Для арматуры с физическим пределом текучести значение

определяется по формуле:

Определяем требуемую площадь сечения рабочей продольной арматуры:

В крайних пролётах и на первых промежуточных опорах при

По приложению 10 методических указаний находим:

В средних пролётах и на средних опорах плит, не окаймлённых по всему контуру балками, при

По приложению 10 методических указаний находим:

В средних пролётах и на средних опорах плит, окаймлённых по всему контуру балками, при

По приложению 10 методических указаний находим:

7.4.3 Конструирование плиты.
Рулонные сетки с продольным направлением рабочих стержней раскатывают в направлении главных балок и стыкуют между собой внахлестку без сварки. Сетки выбираются по сортаменту сварных сеток соответствующей ширины.

Для перекрытия с плитами, окаймленными балками по четырем сторонам, принимаем основные сетки

с площадью продольной рабочей арматуры

, длиной 23 600 мм.

В первом пролёте над первой промежуточной опорой необходимо уложить дополнительные сетки

с площадью продольной рабочей арматуры

, длиной 2100 мм.

Для армирования плит, не окаймленными балками по четырем сторонам, принимаем основные сетки

, с площадью продольной рабочей арматуры

, длиной 23 600 мм.

В первом пролёте над первой промежуточной опорой необходимо уложить дополнительные сетки

с площадью продольной рабочей арматуры

, длиной 2100 мм.

7.5 Расчет и конструирование второстепенной балки.
7.5.1 Расчетные пролеты и нагрузки.
Расчетные пролеты балки:

- для крайних пролётов балки:

- для средних пролётов балки:

Расчетная схема балки и эпюры усилий:

Нагрузки на второстепенную балку собирают с грузовой полосы, ширина которой равна шагу второстепенных балок

Расчетные нагрузки на 1 погонный метр длины второстепенной балки:

Постоянная:

- от собственной массы плиты и пола

- от собственной массы балки

Итого постоянная:

Временная:

Полная нагрузка:

Второстепенную балку рассчитываем как многопролетную неразрезную балку таврового сечения.

7.5.2 Определение усилий от внешней нагрузки во второстепенной балке.
Расчетные усилия в балке определяем с учетом их перераспределения вследствие пластических деформаций железобетона.

Расчетные изгибающие моменты в сечениях балки вычисляются по формулам:

- в крайнем пролете:

- на первой промежуточной опоре:

- на средних пролетах и опорах:

Отрицательные моменты в средних пролетах определяются в зависимости от отношения временной нагрузки к постоянной

по формуле:

В средних пролетах для сечений балки, расположенных на расстоянии

от опоры, при

(? принимается по табл. 3 МУ).

Тогда

Расчетная поперечная сила определяется по следующей формуле:

- на крайней опоре (опора А):

_{- на первой промежуточной опоре (опора В) слева:}

7.5.3. Расчет прочности второстепенной балки по нормальным сечениям.
Задаемся размерами поперечного сечения балки:

Для участков балки, где действуют положительные изгибающие моменты, за расчетное принимают тавровое сечение с полкой в сжатой зоне. Вводимую в расчет ширину сжатой полки

принимают из условия, что ширина свеса в каждую сторону от ребра должна быть не более половины пролета:

Так как

то принимаем

Для участков балки, где действуют отрицательные изгибающие моменты, за расчетное принимаем прямоугольное сечение шириной b=0,25м. Граничное значение относительной высоты сжатой зоны

- для арматуры класса А500С при R_s=435МПа.

Определяем требуемую площадь сечения продольной арматуры.

а) Сечение в крайнем пролете при

и положительном изгибающем моменте

Положение границы сжатой зоны бетона определим из условия:

Следовательно, граница сжатой зоны проходит в полке, и расчет сечения балки ведем как прямоугольного с шириной

По приложению 10 методических указаний находим:

Принимаем 2Ш18 A500С с

б) Сечение в среднем пролете при

и положительном изгибающем моменте

По приложению 10 методических указаний находим:

Принимаем 2Ш18 A500С с

На отрицательные пролетные и опорные изгибающие моменты сечения балки работают с полкой в растянутой зоне, поэтому рассчитываем их как прямоугольные с шириной b=25см.
в) Сечение в среднем пролете на расстоянии

от опоры при

и отрицательном изгибающем моменте

По приложению 10 методических указаний находим:

Принимаем 2Ш10A500С с

г) Сечение на первой промежуточной опоре (опора В) при

и отрицательном изгибающем моменте

По приложению 10 методических указаний находим:

Принимаем 2 рулонные сетки с поперечной рабочей арматурой:

С-5

д) Сечение на средних опорах при

и отрицательном изгибающем моменте

По приложению 10 методических указаний находим:

Принимаем 3 рулонные сетки с поперечной рабочей арматурой:

С-6

Опорные зоны балок армируем верхними сетками из проволоки В500С
7.5.3. Расчет прочности второстепенной балки по сечениям, наклонным к продольной оси.
Расчет второстепенной балки по бетонной полосе между наклонными трещинами:

где

- поперечная сила на первой промежуточной опоре слева, т.е. максимальная из поперечных сил на опорах.

Поскольку условие выполняется, размеры поперечного сечения балки достаточны.

Проверим необходимость постановки расчетной поперечной арматуры из условия:

Т.к.

, т.е. поперечная сила, воспринимаемая бетоном, меньше действующей поперечной силы, поперечная арматура необходима на всех опорах.

Диаметр поперечных стержней (хомутов) назначаем из условия сварки с продольной рабочей арматурой, максимальный диаметр которой составляет 18 мм. Назначаем диаметр хомутов Ш6 А240. Их шаг на приопорных участках предварительно принимаем по конструктивным требованиям s_w₁=15см?0,5h_o=20,05 см и не превышает 30 см.

Погонное усилие в хомутах при принятых параметрах поперечного армирования:

(

, s_w₁=15см):

Расчет балки с поперечной арматурой по наклонному сечению производится из условия:

.

Поперечная сила, воспринимаемая бетоном в наклонном сечении:

; где

c – длина проекции наклонного сечения на продольную ось;

- коэффициент, учитывающий влияние вида бетона, для тяжелого бетона равен 1,5.

Поперечная сила, воспринимаемая поперечной арматурой в наклонном сечении:

Из условия минимальной несущей способности балки по наклонному сечению, наиболее опасная длина проекции наклонного сечения будет равна:

Окончательно принимаем с=83см.

Тогда:

т.е. условие прочности соблюдается.

Необходимо также убедиться в том, что принятый шаг хомутов s_w=15см не превышает максимального шага хомутов s_w_,max, при котором еще обеспечивается прочность балки по наклонному сечению между двумя соседними хомутами, т.е.

- условие выполнено.

Выясним теперь, на каком расстоянии от опор шаг поперечной арматуры может быть увеличен. Примем шаг хомутов в средней части пролета равным s_w₂=20см, что не превышает s_w₂=0,75h₀=0,75·41,5=31,1 см и менее 500 мм. Погонное усилие в хомутах для этого участка составляет:

,

что меньше минимальной интенсивности этого усилия, при которой поперечная арматура учитывается в расчете, т.е. условие не соблюдается:

Таким образом, мы не можем увеличить шаг поперечной арматуры, т.к. при этом усилия в ней становятся меньше минимального значения. Оставляем шаг поперечной арматуры на весь пролет без изменения шага

Условие

для опорных участков балки соблюдается с запасом.

7.5.4 Расчет и конструирование второстепенной балки.
В пролетах второстепенная балка армируется пространственными каркасами, состоящими из 2-х плоских каркасов.

Рабочая (нижняя) продольная арматура:

- в первом пролете 2Ш18 A500С;

- в среднем 2Ш18 A500С.

Верхняя продольная арматура принимается конструктивно во всех пролетах 2Ш10А500С.

Поперечная арматура во всех пролетах принимается Ш6А240 с шагом 150 мм.

Список использованной литературы:

СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. М.: ФГУП ЦПП, 2003.
СНиП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. М.: ФГУП ЦПП, 2004.
СП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. М.: ФГУП ЦПП, 2005.
СП 52-102-2004. Предварительно напряженные железобетонные конструкции. М.: ФГУП ЦПП, 2005.
Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-101-2003). М.: ФГУП ЦПП, 2005.
Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелого бетона (к СП 52-102-2004). М.: ФГУП ЦПП, 2005.
СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*. М.: ФГУП ЦПП, 2011.
Методические указания: Каталог конструктивных элементов гражданских и административных зданий. М.: АСВ, 2009.

Проектирование несущих конструкций многоэтажного гражданского здания - файл n1.docx

n1.docx