Несущие конструкции многоэтажного гражданского здания

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 δ=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 Rb=11,5МПа, расчетное сопротивление растяжению Rbt=0,9 МПа. Арматура: - для армирования плит – проволока класса В500С диаметром 3…5 мм, Rs=415 МПа.- для армирования второстепенных балок – продольная рабочая арматура класса А500С, Rs=435 МПа; поперечная класса А240, Rsw=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 перекрытиеВид нагрузкиНормативная нагрузка, кН/м2Коэффициент надежности по нагрузке Расчетная нагрузка, кН/м21234Постоянная:Доска половая по лагам, Цементно-песчаная стяжка, Железобетонная монолитная плита перекрытия, , 0,280,540,08∙25=2,01,31,31,10,360,702,20Итого постоянная нагрузка 2,823,26Временная:Перегородки, , (приведенная нагрузка, длительная) Полезная нагрузка (из здания) в том числе:- кратковременная - длительная 0,502,501,800,701,21,21,21,20,603,002,160,84Итого временная нагрузка 5,506,60Временная нагрузка без учета перегородок 5,006,00Полная нагрузка (постоянная + временная):Итого:8,329,867.4.2 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 Rs;- относительная деформация сжатого бетона при напряжениях, равных Rb, 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 приПо приложению 10 методических указаний находим:В средних пролётах и на средних опорах плит, не окаймлённых по всему контуру балками, приПо приложению 10 методических указаний находим:В средних пролётах и на средних опорах плит, окаймлённых по всему контуру балками, приПо 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 (β 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:- 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 Rs=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 2Ø18 A500С с б) Сечение в среднем пролете при и положительном изгибающем моменте Следовательно, граница сжатой зоны проходит в полке, и расчет сечения балки ведем как прямоугольного с шириной По приложению 10 методических указаний находим: Принимаем 2Ø18 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 2Ø10A500С 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-5д) Сечение на средних опорах при и отрицательном изгибающем моментеПо приложению 10 методических указаний находим: Принимаем 3 рулонные сетки с поперечной рабочей арматурой:С-6Опорные 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 Ø6 А240. Их шаг на приопорных участках предварительно принимаем по конструктивным требованиям sw1=15см≤0,5ho=20,05 см и не превышает30 см.Погонное усилие в хомутах при принятых параметрах поперечного армирования: (, sw1=15см):Расчет балки с поперечной арматурой по наклонному сечению производится из условия:.Поперечная сила, воспринимаемая бетоном в наклонном сечении:; гдеc – 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 sw=15см не превышает максимального шага хомутов sw,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 sw2=20см, что не превышаетsw2=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 2Ø18 A500С;- в среднем 2Ø18 A500С.Верхняя продольная арматура принимается конструктивно во всех пролетах 2Ø10А500С.Поперечная арматура во всех пролетах принимается Ø6А240 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 22.13330.2011Основания 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.