Компоновка конструктивной схемы монолитного перекрытия.

Компоновка конструктивной схемы монолитного перекрытия.

Монолитное ребристое перекрытие компонуем с поперечными главными балками и продольными второстепенными балками. Второстепенные балки размещают по осям колонн и в третях пролет главной балки. Пролеты плиты между осями ребер равны: в крайних и средних пролетах – 2000 мм.

Рис. 1. Конструктивный план монолитного перекрытия.

Предварительно задаемся размерами сечения балок.

Высота главной балки

Ширина главной балки

Высота второстепенной балки

Ширина второстепенной балки

принимаем

Принимаем толщину плиты , так как нормативная нагрузка на междуэтажное перекрытие равна 7.0 кН/м²

Так как - то заделку плиты в стену принимаем

Расчетный пролет плиты в первом пролете и на первой опоре:

Расчетный пролет плиты в средних пролетах и на средних опорах:

Расчетный пролет плиты в продольном направлении:

Отношение пролетов > 2 – плиту рассчитываем как работающую по короткому направлению.

Расчет многопролетной плиты монолитного перекрытия.

Расчетные нагрузки.

Сбор нагрузок на 1 м² перекрытия.

Таблица №1.

Нагрузка	Нормативная нагрузка, Н/м²	Коэффициент надежности по нагрузке, γ _f	Расчетная нагрузка, Н/м²
Постоянная:
- собственный вес 80 мм, 2500 кг/м³	0.08´ 25000=2000	1.1
- слой утеплителя 10 мм, 450 кг/м³	0.01´ 4500=45	1.3
- выравнивающий слой из бетона 15 мм, 2100 кг/м³	0.015´ 21000=320	1.1
-цементный пол 50 мм, 2200 кг/м³	0.05´ 22000=1100	1.3
Итого постоянная:		-	g = 4105

Временная:		1.2	V = 8400

g =2200 + 59 + 416 + 1430 = 4105 Н/м² – постоянная равномерно распределенная нагрузка.

V = 8400 Н/м² – временная нагрузка.

Полная расчетная нагрузка:

(g + V) = 4105 + 8400 = 12505 Н/м²

Для расчета многопролетной плиты выделяем полосу шириной 1 метр, при этом расчетная нагрузка на 1 метр длины плиты равна 12505 Н/м².

С учетом коэффициента надежности по назначению здания γ _n = 0.95, следовательно:

(g + V) ∙ γ _n = 12505 ∙ 0.95 =11879 Н/м²

Изгибающие моменты в средних опорах и средних пролетах:

В первом пролете

На первой опоре:

Средние пролеты плиты окаймлены по всему контуру связанными с ними балками и под влиянием возникающих распоров изгибающие моменты должны быть уменьшены на 20% при условии , в нашем случае данное условие не выполняется, следовательно, уменьшения значения момента не будет.

2.2. Характеристики прочности бетона.

Бетон тяжелый, класса В25: призменная прочность R_b = 14.5МПа,

Прочность при осевом растяжении R_bt = 1.05 МПа.

Коэффициент условия работы бетона g_b=0, 9.

Арматура – проволока класса Вр-1, диаметром 4 мм в сварной рулонной сетке, R_s=365 МПа.

Подбор сечения продольной арматуры.

В средних пролетах и на средних опорах:

По данным таблицы 3.1. литературного источника (1) находим значение .

Необходимая площадь сечения арматуры 1.01 см².

R_S=365МПа, следовательно, принимаем Æ 4 Вр-1 с A_S=1.02 см² и соответственно принимаем рулонную сетку марки

В первом пролете и на первой опоре:

По данным таблицы 3.1. литературного источника (1) находим значение .

Необходимая площадь сечения арматуры 0, 46 см².

R_S=365 МПа, следовательно, принимаем Æ 4 Вр-1 с A_S=0, 5 см² и соответственно принимаем рулонную сетку марки

3. Расчет многопролетной второстепенной балки.

Расчетный пролет и нагрузки.

Расчетный пролет равен расстоянию в свету между главными балками

Расчетные нагрузки на 1 метр длинны второстепенной балки:

Постоянная:

Собственного веса плиты и конструкции пола, где 2 – пролет плиты между осями ребер: ;

То же от балки сечением 0, 2´ 0, 4, .

Итого:

с учетом коэффициента надежности по назначению здания :

;

Временная:

с учетом коэффициента надежности по назначению здания :

;

Полная:

Расчетные усилия.

Изгибающие моменты определяем как для многопролетной балки с учетом перераспределения усилий.

В первом пролете:

На первой промежуточной опоре:

В среднем пролете и на средней опоре:

Отрицательный момент в среднем пролете принимаем 40% от момента на первой промежуточной опоре, так как отношение ,

Значение поперечных сил:

На крайней опоре:

На первой промежуточной опоре слева:

На первой промежуточной опоре справа:

Характеристики прочности бетона и арматуры.

Бетон тяжелый, класса В25: призменная прочность R_b = 14.5 МПа,

Прочность при осевом растяжении R_bt = 1.05 МПа.

Коэффициент условия работы бетона g_b₂ = 0, 9.

Арматура продольная класса А-III с расчетным сопротивлением растяжению R_s=365 МПа.

Подбор продольной арматуры

Продольная арматура подбирается для 4-х расчетных сечений: в крайнем и средних пролетах, на первой промежуточной и средних опорах. Проверяются также те сечения в средних пролетах, в которых возникают отрицательные моменты. На действие положительных моментов сечение принимается тавровым со сжатой полкой: толщина полки ; расчетная ширина полки ; на действие отрицательных – прямоугольное сечение размером , так как полка попадает в растянутую зону.

Сечение в крайнем пролете:

- граница сжатой зоны проходит в полке, и сечение рассчитывается как прямоугольное, принимая .

- сжатая арматура по расчету ненужна.

Принимаем 4Æ 16 мм с А = 8.04 см².

Сечение в среднем пролете (действие положительного момента):

- вычислены выше; пологая, что граница сжатой зоны проходит в полке, сечение рассчитывается как прямоугольное шириной .

- сжатая арматура по расчету ненужна.

Принимаем 4Æ 12 мм с А = 4.52 см².

Сечение в среднем пролете (действие отрицательного момента):

- сжатая арматура по расчету ненужна.

Принимаем 2Æ 14 мм с А = 3.08 см².

Сечение на первой промежуточной опоре:

- сжатая арматура по расчету ненужна.

Диаметр и количество стержней определим при конструировании.

Сечение на средней опоре:

- сжатая арматура по расчету ненужна.

Диаметр и количество стержней определим при конструировании.

Подбор поперечной арматуры

Сечение на крайней опоре:

, (нет предварительного напряжения);

; , тогда .

Так как - то по расчету поперечная арматура требуется.

Принимаем

Принимаем у крайней опоры шаг поперечных стержней S=150 мм

что меньше h/2=400/2=200 мм и меньше

Требуемая площадь сечения хомутов

Принимаем поперечные стержни Æ 5мм, Вр-1 с A_S=39.3 мм при n = 2

с шагом 150 мм на приопорном участке длиной 1.5 м, что меньше

h/2=400/2=200 мм

Сечение на средней опоре слева:

; , (нет предварительного напряжения);

; , тогда .

Так как - то по расчету требуется поперечная арматура

Так как полка находится в сжатой зоне, то

Принимаем

Из условий свариваемости примем проволоку класса Вр-II и , , поскольку , вводят коэффициент условий работы , тогда .

По конструктивным требованиям при высоте сечения шаг хомутов не должен превышать 150 мм. Принимаем хомуты с шагом 150 мм на приопорных участках длиной по 1.5 м.

На пролетном участке шаг хомутов принимаем равным:

Проверим прочность сжатой полосы бетона между наклонными трещинами на действие наибольшей поперечной силы

Предельное поперечное усилие, воспринимаемое бетоном сжатой наклонной полосы между наклонными трещинами:

, принятые размеры бетонного сечения достаточны.

Конструирование балки

Пролетную арматуру конструируем в виде плоских вертикальных каркасов, надопорную в виде сварных рулонных сеток с поперечным расположением рабочих стержней; эти сетки раскатываются над главными балками.

Первый пролет:

Принимаем два плоских каркаса КР1, в каждом по 2 нижних рабочих стержня Æ 16 мм А-III и один верхний Æ 14 мм А-III; поперечные стержни Æ 5Вр-1 с шагом 150 мм у опор на длине 1.5 метра и с шагом 300 мм в пролете.

Второй пролет:

Принимаем два плоских каркаса КР2, в по 2 нижних рабочих стержня Æ 12 мм А-III и один верхний Æ 14 мм А-III;; поперечные стержни Æ 5Вр-1 с шагом 150 мм у опор на длине 1.5 метра и с шагом 300 мм в пролете. Плоские каркасы объединяются в пространственный стержнями Æ 8 мм А-III. Каркасы смежных пролетов на опорах соединяются по низу отрезками стержней Æ 16 мм А-III, пропускаемых через главную балку.

Опора А:

Принимаем две сетки С3, сдвинутые относительно друг друга на одну треть и одну четверть пролета в каждую сторону пролета от оси опоры. Требуемая площадь сечения рабочей арматуры в одной сетке, приходящаяся на 1 м ширины полки балки

По таблице 3.2 и 3.3 (2) конструируем сетку С3 с поперечными рабочими стержнями Æ 6 мм Вр-1 с шагом 200 мм ( ); продольные стержни сетки Æ 4Вр-1 с шагом 350 мм.

Требуемая ширина сетки С3I . При шаге продольных стержней 350 мм и длине свободных концов поперечных стержней по 25 мм, фактическая ширина сетки С1 составит . Маркировка сетки С3.

Опора В и все средние опоры:

Принимаем две сетки С4, сдвинутые относительно друг друга на одну треть и одну четверть пролета в каждую сторону пролета от оси опоры. Требуемая площадь сечения рабочей арматуры в одной сетке, приходящаяся на 1 м ширины полки балки

По таблице 3.2 и 3.3 (2) конструируем сетку С4 с поперечными рабочими стержнями Æ 5Вр-1 с шагом 125 мм ( ); продольные стержни сетки Æ 3Вр-1 с шагом 350 мм.

Требуемая ширина сетки С3: . При шаге продольных стержней 350 мм и длине свободных концов поперечных стержней по 25 мм, фактическая ширина сетки С1 составит . Маркировка сетки С3.

4. Расчет ребристой плиты перекрытия по предельным состояниям первой группы.

Расчет стыка колонны.

Рассчитываем стык колонн между подвальным и первым этажом.

Колонны стыкуют сваркой торцевых стальных листов, между которыми при монтаже вставляют центрирующую прокладку толщиной 5 мм. Расчетное усилие в стыке принимаем по нагрузке первого этажа .

Из расчета на местное сжатие стык должен удовлетворять условию:

Для колонны первого этажа принимаем продольную арматуру 4Æ 28 с A_s=24.63 см².класса A-III, бетон класса В-20. Так как продольная арматура обрывается в зоне стыка, то требуется усиление концов колонн сварными поперечными сетками. Проектируем сетку из арматуры класса A-III Æ 8 мм, R_s=365 МПа, сварку торцевых листов выполняем электродами марки Э-42, R_uf=180 МПа.

Назначаем размеры центрирующей прокладки в плане.

Принимаем прокладку размером 140´ 140´ 5 мм.

Размеры торцевых листов в плане ,

толщина 14 мм.

Усилие в стыке передается через сварные швы по периметру торцевых листов и центрирующую прокладку. .

Определяем усилие , которое могут воспринять сварные швы:

, - общая площадь контакта.

- площадь контакта по периметру сварного шва торцевых листов.

Площадь контакта под центрирующей прокладкой.

Общая площадь контакта

Определяем усилия приходящиеся на центрирующую прокладку:

Вычисляем требуемую толщину сварного шва по контуру торцевых листов: , где, - как для сжатых стыков швов, выполняемых электродами марки Э-42 в конструкциях из стали марки Вст3кп.

- длинна шва, 1 (см) – учет на не провар шва по концам с каждой стороны.

Окончательно принимаем катет сварного шва равным 5 мм, что соответствует толщине центрирующей пластины.

Определяем шаг и сечение сварных сеток в торце колонны под центрирующей прокладкой. По конструктивным соображениям у торцов колонны устанавливаем 5 сеток S=80 мм. При этом шаг сеток должен быть не менее 60 мм; 80 мм> 60 мм и не более размера меньшей стороны сечения. и не более 150 мм. Сетки устанавливаются на длине 35 см, что меньше 10d=10´ 3.6=36 см, где d – диаметр продольных рабочих стержней.

Принимаем размеры ячейки сетки 50 мм, что менее сечения колонны. Принимаем предварительно сетки из стержней Æ 8 мм А-III, A_s=0.503 см², размер стороны ячейки а=5 см, число стержней в сетке n=7 шт., шаг сеток S=8 см.

Определяем коэффициент насыщенности поперечными сетками:

Вычисляем коэффициент эффективности косвенного армирования .

, где

Прочность стыка при расчете на смятие должно удовлетворять условию: , где, R_b_,_red- приведенная призменная прочность бетона.

, - площадь сечения колонны.

- условие соблюдается.

, - площадь бетона, заключенного внутри контура поперечных сеток, считая по осям крайних стержней.

Определяем прочность стыка на смятие: - условие соблюдается, прочность торца колонны достаточна.

Расчет консоли колонны.

Опирание ригеля на колонну осуществляется на железобетонную консоль. Действующая на консоль опорная реакция ригеля воспринимается бетонным сечением консоли и растянутой арматурой, расчет который приведен ниже.

Произведем расчет консоли в уровне перекрытия первого этажа.

Расчетные данные: бетон колонны класса В-20, арматура класса A-III, ширина консоли равна ширине колонны, b_c=40 (см), ширина ригеля b=30 см.

Вычисляем минимальный вылет консоли l_рм из условия смятия над концом ригеля.

С учетом зазора между торцом ригеля и гранью колонны, равным 5 см, вылет консоли .

Принимаем кратным 5 см, .

Высоту сечения консоли находим по сечению, проходящему по грани колонны. Рабочую высоту сечения определяем из условия при . .

Определяем расстояние а от точки приложения опорной реакции Q до грани колонны.

Максимальная высота h₀ составит

Минимальная высота составит

Полную высоту сечения консоли у основания принимаем 25 см,

h₀=25-3=22 см.

Находим высоту свободного конца консоли, если нижняя грань ее наклонена по углом 45⁰, .

- условие соблюдается.

Расчет армирования консоли: расчетный изгибающий момент

Определяем :

По таблице 3.1 (1) определяем .

Вычисляем требуемую площадь сечения продольной арматуры:

Принимаем 2Æ 18 мм A-III, A_s=5, 09 см².

Данную арматуру привариваем к закладным деталям консоли, на которую устанавливают, а затем крепят на сварке ригель.

При h = 40 см > 2.5 ´ а = 2.5´ 11.5=28.75 см консоль армируют наклонными хомутами по всей высоте и отогнутыми стержнями. Хомуты принимаем дву хветьевыми из стаи класса A-III Æ 8 мм, A_sw=0.385 см². Шаг хомутов консоли назначаем равным не более 150 мм и не более . Принимаем шаг S = 5 см.

7. Расчет монолитного центрально-нагруженного фундамента.

В курсовом проекте подлежит расчету железобетонный фундамент под колонну среднего ряда. Бетон фундамента класса В-20, арматура нижней сетки из стали класса A-III, конструктивная арматура A-III. Условное расчетное сопротивление основания R₀=1.5МПа. Средний удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах .

Расчетные характеристики материалов:

Для бетона класса В-20, R_b=11.5 МПа, R_bt=0.9 МПа, .

Для арматуры класса A-III R_s=365 МПа.

Расчетная нагрузка на фундамент от колонны подвального этажа с учетом , N₁=2260 кН.

Сечение колонны 40´ 40 см.

Определяем нормативную нагрузку на фундамент: , где - коэффициент надежности по нагрузке.

Определяем требуемую площадь подушки фундамента:

Размеры стороны квадратного в плане фундамента:

Принимаем размер подошвы фундамента 2.7´ 2.7 м, кратно 300 мм с A_f= 7.29 м².

Вычисляем наименьшую высоту фундамента из условия продавливания его колонной по поверхности пирамиды при действии расчетной нагрузки, используя нижеприведенную формулу:

, где - напряжение в основании фундамента от расчетной нагрузки.

, следовательно,

Полная минимальная высота фундамента составит

, где a_b=4 см - толщина защитного слоя бетона.

Определяем высоту фундамента из условия заделки колонны в зависимости от размеров ее сечения:

Из конструктивных соображений, учитывая необходимость надежно закрепить стержни продольной арматуры при жесткой заделке колонны в фундаменте, высоту фундамента рекомендуется принять равной не менее: , где,

- глубина стакана фундамента, равная ,

- диаметр продольных стержней колонны

- зазор между торцом колонны и дном стакана фундамента.

Окончательно принимаем высоту фундамента , число ступеней – три. Высоту ступеней принимаем из условия обеспечения бетоном достаточной прочности по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении. Расчетные сечения 3-3 по грани колонны, 2-2 по грани верхней ступени, 1-1 по нижней границе пирамиды продавливания. Вычисляем минимальную рабочую высоту первой снизу ступени:

. Конструктивно принимаем h₁= 40 см.

Осуществляем проверку соответствия рабочей высоты нижней ступени фундамента условию прочности по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении, начинающегося в сечении 1-1. Вычисляем значение поперечной силы на 1 м ширины указанного сечения.

Определяем минимальное поперечное усилие Q_b, воспринимаемое бетоном: , где,

- для тяжелого бетона;

- для плит сплошного сечения;

- так как отсутствуют продольные силы.

Так как , то условие прочности соблюдается. Размеры остальных ступеней фундамента принимаем так, чтобы внутренние грани ступеней не пересекали прямую, проведенную под углом 45⁰ к грани колонны на отметке верха фундамента.

Проверим прочность фундамента на продавливание по поверхности пирамиды, ограниченной плоскостями, проведенными под углом 45⁰ к боковым граням колонны.

, где ; - площадь основания пирамиды продавливания при квадратных в плане колонне и фундаменте.

при , среднее арифметическое между периметрами верхнего и нижнего основания пирамиды продавливания в пределах полной высоты фундамента h₀.

условие выполняется.

При подсчете арматуры для фундамента за расчетные принимают изгибающие моменты, соответствующие расположению уступов фундамента, как для консоли с защемленным концом.

Вычисляем необходимую площадь арматуры в разных сечениях фундамента в одном направлении.

Принимаем нестандартную сетку из арматуры диаметром 18Æ 12 мм A-III с ячейками 15´ 15 см с A_s=20.36 см² в одном направлении.

Определяем процент армирования.

Полученный результат больше , установленный нормами.

Верхнюю ступень армируют конструктивно горизонтальной сеткой из арматуры Æ 8 мм класса А-III, устанавливаемые через 150 (мм) по высоте, расположение сеток фиксируют вертикальными стержнями Æ 8 мм класса А-III.

Список используемой литературы

Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс: Учебник для вузов.-5 изд, перераб. и доп.- М.: Стройиздат, 1991-767 стр.: ил.

Заикин А. И., Проектирование железобетонных конструкций многоэтажных промышленных зданий: Учеб. пособие. М.: АСВ, 2002. – 192 с.

Мандриков А.П., Примеры расчета железобетонных конструкций: учебное пособие для техникумов. – 2-е изд. перераб. и доп. – М. Стройиздат, 1989. – 506 стр.

4. СНиП –2.03.01.84. Бетонные и железобетонные конструкции. М.: Стройиздат, 1989г.

Компоновка конструктивной схемы монолитного перекрытия.

Рис. 1. Конструктивный план монолитного перекрытия.

Предварительно задаемся размерами сечения балок.

Высота главной балки

Ширина главной балки

Высота второстепенной балки

Ширина второстепенной балки

принимаем

Принимаем толщину плиты , так как нормативная нагрузка на междуэтажное перекрытие равна 7.0 кН/м²

Так как - то заделку плиты в стену принимаем

Расчетный пролет плиты в первом пролете и на первой опоре:

Расчетный пролет плиты в средних пролетах и на средних опорах:

Расчетный пролет плиты в продольном направлении:

Отношение пролетов > 2 – плиту рассчитываем как работающую по короткому направлению.

12 3 4 5 Следующая ⇒