КОМПОНОВКА КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ ЗДАНИЯ

СОДЕРЖАНИЕ

Исходные данные для проектирования------------------------------------------------

1. Компоновка конструктивной схемы здания----------------------------------------

1.1. Выбор несущих конструкций каркаса--------------------------------------------

1.2. Мероприятия по обеспечению жесткости и устойчивости каркаса------

2. Проектирование панели перекрытия--------------------------------------------------

2.1. Назначение размеров и выбор материалов. Сбор нагрузок на продольные ребра. Расчетная схема. Определение усилий---------------------------------------------

2.2. Расчет панели на прочность по нормальному сечению---------------------

2.3. Расчет панели на прочность по наклонному сечению-----------------------

2.4. Расчет полки панели-------------------------------------------------------------------

3. Проектирование монолитного перекрытия-----------------------------------------

3.1. Компоновка конструктивной схемы монолитного перекрытия-----------

3.2. Расчет и конструирование монолитной плиты---------------------------------

3.2.1. Определение шага второстепенных балок----------------------------------

3.2.2. Выбор материалов-----------------------------------------------------------------

3.2.3. Расчет и армирование плиты---------------------------------------------------

3.3. Расчет по прочности второстепенной балки------------------------------------

3.3.1. Назначение размеров второстепенной балки и статический расчет

3.3.2. Расчет прочности второстепенных балок по нормальному сечению

3.3.3. Расчет прочности второстепенных балок по наклонному сечению-

Библиографический список-----------------------------------------------------------------

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Номер зачетной книжки – 06076.

Шифр № 276.

Количество этажей – n_эт=6.

Высота этажа – h_эт=3.3 м.

Количество пролетов – N=3 шт.

Район строительства – город Иваново.

Пролет здания L=6.4 м.

Шаг колонн здания B=5.8 м.

Нормативная временная нагрузка на междуэтажное перекрытие Р=14 кН/м².

Условное расчетное сопротивление основания R₀=0.27 МПа.

КОМПОНОВКА КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ ЗДАНИЯ

Выбор несущих конструкций каркаса

Каркас проектируемого здания сборный железобетонный и состоит из колонн и ригелей, образующих многоэтажные поперечные рамы с жесткими узлами. Конструктивными элементами здания являются также панели перекрытий, соединяющие рамы в единую пространственную систему, стеновое ограждение (стеновые панели и панели остекления) и фундаменты.

Колонны высотой на два этажа с явновидимыми консолями для опирания ригелей. Привязка колонн: средних – осевая (разбивочные оси совмещаются с геометрическими осями колонн), крайних – нулевая (разбивочные оси совмещаются наружными гранями колонн).

Ригели пролётом 6.4 м с предварительным напряжением с полками для опирания плит.

Наружные стены – навесные. Высота керамзитобетонных стеновых панелей (плотность керамзитобетона – 1000 кг/м³) – 0, 9; 1, 2; 1, 8 м, толщина – 300 мм, высота панелей остекления – 1, 2 м.

Мероприятия по обеспечению жесткости и устойчивости каркаса

Каркас здания рамно-связевой.

Поперечная жесткость здания обеспечивается работой многоэтажных поперечных рам: колоннами, жестко заделанными в стаканы фундаментов и жестким сопряжением колонн с ригелями.

Продольная жесткость здания обеспечивается работой металлических связей, установленных на каждом этаже в середине температурного блока в каждом продольном ряду колонн, а так же плитами перекрытия, играющими роль связевых, устанавливаемых в уровне каждого этажа вдоль продольных рядов колонн.

Рис. 1.1. Маркировочная схема каркаса на отметке 3.3м.

Рис. 1.2. Разрез 1-1.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПАНЕЛИ ПЕРЕКРЫТИЯ

Назначение размеров и выбор материалов. Сбор нагрузок на продольные ребра. Расчетная схема. Определение усилий

Проектируем ребристую панель перекрытия с предварительно напряженной арматурой.

Продольное ребро свободно опирается на ригель и рассматривается как балка, свободно опертая на двух опорах и загруженная равномерно распределенной нагрузкой.

Рис. 2.1. Конструктивная и расчетная схемы панели и эпюры усилий.

Принимаем следующие размеры:

- зазор между гранью ригеля и торцом плиты принимаем d=30 мм;

- длина площадки опирания: l_оп=100 мм;

- длина плиты l_пл=B-b_p-2*d-2*d=5800-300-2*30-2*20=5400 мм;

- высота продольного ребра – 400 мм;

- ширина продольного ребра внизу –70 мм;

- ширина продольного ребра вверху –100 мм;

- ширина поперечных ребер внизу – 50 мм;

- ширина поперечных ребер вверху – 70 мм;

- толщина полки h_f’=50 мм.

- конструктивная ширина основной панели: b_f=(L-n*d)/n=(6400-4*30)/4=1570 мм,

где n=4 шт – количество плит в пролете,

d=30 мм – зазор между гранями продольных ребер панелей.

- номинальная ширина панелей:

а) основной b_f’=b_f+d=1600 мм,

б) доборной b_f’_доб=b_f’/2=800 мм.

Материалы плиты:

- тяжелый бетон класса B25; γ _b2=0.9; R_b=14.5 МПа, R_bt=1.05 МПа, R_{b, ser}=18.5 МПа, R_{bt, ser}=1.6 МПа, E_b=27000 МПа, подвергнут тепловой обработке;

- напрягаемая арматура класса A800: R_s=680МПа, R_{s, ser}=785 МПа, E_s=190000МПа;

- ненапрягаемая продольная арматура класса A400: 2каркаса, диаметры d_s=d_s_c=8мм, A_s=A_s_c=100.5мм², R_s=R_sс=355 МПа, R_{s, ser}=390 МПа, E_s=E_sс=200000МПа;

- ненапрягаемая поперечная арматура класса Bp500, R_sw=260 МПа, R_{s, ser}=395 МПа, E_s=170000 МПа;

- полка панели армируется сетками из арматуры класса B500, R_s=260 МПа, R_{s, ser}=395 МПа, E_s=170000 МПа.

Способ напряжения арматуры – электротермический на упоры формы.

Расчетный пролет панели:

l_р=l_пл-l_оп=5400-100=5300 мм.

Вычисление нагрузок от покрытия и перекрытия с учетом коэффициента надежности по назначению здания γ _n=0.95 приведено в таблице 1.

Таблица 1.

Рис. 2.3. Каркас КР1 продольного ребра панели перекрытия.

Расчет полки панели

Рис. 3.4. Схема панели перекрытия

Определяем расчетный случай:

l₁=b_f’-2*100=1600-2*100=1400 мм;

l₂=l_пл/4-70=5400/4-70=1280 мм;

l₁/l₂=1400/1280=1.094< 2; l₂/l₁=1280/1400=0.914< 2; => полка работает как плита, опертая по контуру.

Таблица 4.

Рис. 3.1. Компоновка монолитного перекрытия.

Выбор материалов

Назначаем для плиты тяжелый бетон класса B15: g_b2=0.9; R_b=8.5 МПа; R_bt=0.75 МПа, (с учетом g_b2R_b=7.65 МПа; R_bt=0.675 МПа), R_b _ser=11 МПа, R_bt _ser=1.15 МПа, E_b=23000 МПа, бетон естественного твердения.

При армировании полки плиты раздельными плоскими сетками используется стержневая арматура класса A400: R_s=355 МПа, R_sw=285 МПа, R_s _ser=390 МПа, E_s=200000 МПа.

Второстепенная балка армируется каркасами из арматуры класса A400: R_s=355 МПа, R_sw=285 МПа, R_s _ser=390 МПа, E_s=200000 МПа.

Расчет и армирование плиты

Плита рассчитывается на действие нагрузки на полосу шириной 1 м (рис. 6.1.). Расчетная схема плиты принимается как многопролетная неразрезная балка, опорами которой являются второстепенные балки. При вычислении нагрузок на 1 м² перекрытия использованы результаты сбора нагрузок, приведенные в таблице 1.

Таблица 5.

Рис. 3.2. Эпюра изгибающих моментов в плите.

Монолитные плиты армируются раздельными плоскими сетками с поперечным расположением рабочей арматуры.

Принимаем защитный слой бетона a₃=25 мм, расстояние от центра тяжести арматуры сеток до ближайшей грани сечения a_s=15 мм, тогда рабочая высота сечения h_o=h_пл-a_s=60-15=45 мм.

Ширина сеток:

С1 и С4 – B_С1=B_С4=L₀₃=1933 мм, принимаем B_С1=B_С4=1900 мм.

С2 и С5 – B_С2=B_С5≥ 0, 5*L₀₃+b_вб=0, 5*1933+200=1166.7 мм,

принимаем B_С2=B_С5=1200 мм.

С3 – B_С3≥ =0, 25*L₀₃+b_вб+15*d=0, 25*1933+200+15*8=803.3 мм,

принимаем B_С3=850 мм,

где: d=8 мм – диаметр поперечных стержней сеток принятый в первом приближении.

Длина здания:

L_зд=10*B=10*5800=58000 мм.

Длина сеток:

L_сет=L_зд-2*a₃=58000-2*25=57950 мм.

Подбираем сетку С1:

α _m=M₁/g_b2*R_b*b*h₀²=6.44/7.65*10000*0.045²=0.0416.

ξ =0.042.

η =0.979.

A_s=M₁/(R_s*h₀*η )=6.44/(355*45*0.979)=411.9 мм²/м.

Принимаем шаг поперечных стержней равным S=100 мм, тогда количество стержней в 1 м длины сетки равно n₁=10.

Требуемая площадь сечения 1 стержня:

A_s₁=A_s/n₁=411.9/10=41.2 мм².

Принимаем поперечные стержни Æ 8 A400 (A_s₁=50.3 мм²).

Сетка С1: 4С1 4Bp500-300/8A400-100 190х5795 25/75

Подбираем сетку С2: 4С2 4Bp500-300/4Bp500-300 115х5795 25/75

Параметры сетки С3 назначаются по конструктивным требованиям:

4С3 3Bp500-200/3Bp500-200 85х5795 25/25

Подбираем сетки С4 и С5:

α _m=M₂/g_b2*R_b*b*h₀²=4.43/7.65*10000*0.045²=0.0286.

ξ =0.029.

η =0.985.

A_s=M₂/(R_s*h₀*η )=4.43/(355*45*0.985)=283.2 мм²/м.

Принимаем шаг продольных стержней равным S=150 мм, тогда количество стержней в 1 м ширины сетки равно n₁=6.7.

Требуемая площадь сечения 1 стержня:

A_s₁=A_s/n₁=150/6.7=42.5 мм².

Принимаем поперечные стержни Æ 8 A400 (A_s₁=50.3 мм²).

Сетка С4: 4С4 4Bp500-300/8A400-150 190х5795 25/75.

Сетка С5: 4С5 4Bp500-300/8A400-200 120х5795 25/75.

Рис. 3.3. Армирование плиты раздельными сетками.

Рис. 3.5.Каркасы второстепенной балки.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. ГОСТ 23279-85. Сетки арматурные сварные для железобетонных конструкций и изделий. – Москва. Госстрой СССР, 1985.

2. ГОСТ 27215-87. Плиты перекрытий железобетонные ребристые высотой 400 мм для производственных зданий промышленных предприятий. Технические условия. – Москва. Госстрой СССР, 1987.

3. ГОСТ 27772-88. Прокат для строительных стальных конструкций. Общие технические условия. – Москва. Госстрой СССР, 1989.

4. ГОСТ 5781-82. Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций. Технические условия.

5. ГОСТ 6727-80*. Проволока из низкоуглеродистой стали холоднотянутая для армирования железобетонных конструкций. Технические условия. – Москва. Госстрой СССР, 1994.

6. Серия 1.442.1-1.87. Плиты перекрытий ЖБ ребристые высотой 400 мм (Вып. 1).

7. Серия 1.442.1-1.87. Плиты перекрытий ЖБ ребристые высотой 400 мм (Вып. 4).

8. СНиП 2.01.07 – 85*. Нагрузки и воздействия. – Москва. Министерство строительства Российской Федерации, 1996г.

9. СНиП 2.03. 01 – 84. Бетонные и железобетонные конструкции. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985.

10. СНиП 52-01-03. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения.

11. СП 52-101-2003 Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. – ГУП НИИЖБ Госстроя России.

12. СП 52-102-2004 Предварительно напряженные железобетонные конструкции. – ГУП НИИЖБ Госстроя России.

13. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (К СП 52-101-2003) – ГУП НИИЖБ Госстроя России. Москва. 2005.

14. Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелого бетона (К СП 52-102-2004). – ГУП НИИЖБ Госстроя России.

15. Байков В. Н., Сигалов Э. Е. Железобетонные конструкции. М.: Стройиздат, 1985. 728 с.

16. Железобетонные конструкции: Курсовое и дипломное проектирование / Под. ред. А. Я. Барашикова. – К.: Вища шк. Головное изд-во, 1987. – 416с.

17. Бетонные железобетонные конструкции. Проектирование монолитных перекрытий каркасных зданий (Пример расчета). Методические указания к курсовому и дипломному проектированию для студентов специальности 290300 ”Промышленное и гражданское строительство” – ИГАСУ. Сост.: А. О. Рязанский, А. А. Абрамов - Иваново, 2003.-28с.

18. Железобетонные конструкции. Примеры расчета несущих конструкций каркаса многоэтажного производственного здания (Компоновка, статический расчет многоэтажной рамы, расчет и конструирование панели перекрытия): Методические указания по курсовому и дипломному проектированию для студентов специальности 2903 – Иванов. инж. – строит. ин-т; Сост.: И.Т. Мирсаяпов, Н.Г. Палагин. Иваново, 1990. 40с.

19. Железобетонные конструкции. Примеры расчета несущих конструкций каркаса многоэтажного производственного здания (Расчет и конструирование ригеля перекрытия, колонны и узлов сопряжения элементов). Методические указания по курсовому и дипломному проектированию для студентов специальности 2903 – Промышленное и гражданское строительство – Иванов. инж. – строит. ин-т; Сост.: И.Т. Мирсаяпов, Н.Г. Палагин. Иваново, 1991. 27с.

20. Конструирование несущих конструкций каркаса многоэтажного производственного здания (Ригели таврового и прямоугольного профиля): Методические указания для курсового и дипломного проектирования для студентов специальности 2903 – Иванов. Инж.– строит. Ин-т; Сост. И. Т. Мирсаяпов. Иваново, 1988. 32с.

21. Проектирование монолитных перекрытий каркасных зданий: Методические указания к курсовому проекту «Проектирование железобетонного перекрытия многоэтажного каркасного здания». – Иванов. инж.-строит. институт: сост. Н. Л. Марабаев, Иваново 1987г.

22. Расчет несущих конструкций каркаса многоэтажного производственного здания (Компоновка, статический расчет многоэтажной рамы, расчет и конструирование панели перекрытия): Методические указания по курсовому и дипломному проектированию для студентов специальности 2903 – Иванов. инж. – строит. ин-т; Сост.: И.Т. Мирсаяпов. Иваново, 1989. 51с.

23. Курсовой проект №1 по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции» по теме: «Многоэтажное производственное здание» – Лопатин А. Н. ИГАСУ. Иваново. 2009 г.

24. Курсовой проект №1 по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции» по теме: «Расчет несущих конструкций каркаса многоэтажного производственного здания» – Вяхирев И.С. ИГАСУ. Иваново. 2005 г.

25. Расчетно-графическая работа по дисциплине железобетонные «Железобетонные и каменные конструкции» на тему: «Проектирование элементов каркаса многоэтажного общественного здания» – Арсенов Н. В. ИГАСУ. Иваново. 2009 г.

26. Строительные конструкции. Учебное пособие. Малбиев С.А., Телоян А.Л., Лопатин А.Н. Иваново 2006 г.