Расчеты и конструирование элементов зданий

Размещено на http://www.allbest.ru/

2. Расчет и конструирование ребристого монолитного балочного перекрытия с балочными плитами

2.1 Расчет и конструирование плиты монолитного перекрытия

2.1.1 Расчетный пролет и нагрузки

Расчетный пролет плиты в направлении сторон, опирающихся на второстепенные балки, равен:

А в направлении сторон, опирающихся на главные балки равен:

Отношение пролетов , плиту рассчитываем как балку, работающую в коротком направлении и не работающую на изгиб в длинном направлении.

Подсчет нагрузок на 1 м² плана перекрытия для расчета плиты приведен в таблице 1.

Таблица 1

Нагрузка на 1 м² плана перекрытия для расчета плиты

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, Н/м2	гf	Расчётная нагрузка, Н/м2
Постоянная: от собственного веса плиты	1500	1,1	1650
то же слоя цементного раствора	440	1,3	572
то же керамических плиток	234	1,1	257,4
Итого	2174		2479,4
Временная, в том числе временная длительная	7000 3500	1,2 1,2	8400 4200
Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, Н/м2	гf	Расчётная нагрузка, Н/м2
Полная (постоянная+временная)	9174		10879,4

2.1.2 Расчетная схема и определение усилий

Расчетная схема плиты принята как многопролетной неразрезной балки с шарнирным опиранием по кроям (на стены), загруженной равномерно распределенной нагрузкой и изображена на рисунке 1.

Расчетная равномерно распределенная погонная нагрузка на полосу шириной b=1 м равна:

(g+v)=10879,4(Н/м²)*1(м)=10879,4 Н/м=10,879 кН/м

Изгибающие моменты с учетом перераспределения усилий и г_n=0,95 равны:

- в первом пролете и на первой промежуточной опоре:

- средних пролётах и на средних опорах:

Рисунок 1 Расчетная схема монолитной плиты

2.2 Подбор продольной арматуры в плите из расчета прочности нормальных сечений

Определяем относительно статический момент сжатой зоны бетона по моменту М_с, действующему в средних пролетах и на средних опорах:

По таблице 20 [4] по =0,149 определяем по интерполяции о и ж.

о	ж
0,16	0,92	0,147
0,17	0,915	0,155

Составляем пропорцию:

		0,008	0,01
		0,002

Составляем пропорцию:

		0,008	-0,005
		0,002

о =0,1625

ж= 0,9181

Определяем величину граничной относительной высоты сжатой зоны бетона:

При этом коэффициент полноты эпюры напряжений в сжатой зоне бетона равен:

Условие соблюдается. Нет необходимости в двойном армировании.

Определяем требуемую площадь продольной рабочей арматуры

Принимаем 11 Ш 5 Вр-I с A_s=2,156 см² с шагом 90мм

Определяем момент, фактически воспринемаемый сечением плиты с принятой арматурой:

Определяем момент ДМ в крайних пролетах и на первых промежуточных опорах, действующих сверх

Требуемое армирование дополнительной сетки:

ж=0,9767

о=0,0467

Определяем требуемую площадь рабочей арматуры дополнительной сетки:

.

Принимаем две сетки

основную 11 Ш 5 Вр-I с A_s=2,156 см², с шагом 90мм;

доборную 8 Ш 3 Вр-I с A_s=0,565 см², с шагом 125мм.

2.3 Расчет и конструирование второстепенной балки монолитного перекрытия

2.3.1 Нагрузки

Нагрузки для расчета второстепенной балки по МПС, действующие на 1 м ее длины, приведены в таблице 2.

Таблица 2

Нагрузки на 1 погонный метр длины второстепенной балки

Нагрузка	Нормативное значение, Н/м	гf	Расчетная, Н/м
Вес плиты и пола	2174*2,2= =4782,8		2479,4*2,2= =5454,68
Вес второстепенной балки, без учета плиты	1700	1,1	1870
Итого	6482,8		7324,68
Временная(v):	7000*2,2=15400		8400*2,2=18480
Полная: (постоян.+врем.)	21882,8		25804,68

Полная расчётная нагрузка на 1 м² перекрытия от веса пола, плиты, второстепенной балки и временной нагрузки равна:

q=25804,68/2,2=11729,4 Н/м²

2.3.2 Расчетные: схема, пролеты, усилия

Расчетная схема второстепенной балки принимается как для неразрезной многопролетной балки на основании того, что каждая второстепенная балка от оси 1 до оси 11 имеет много пролетов, а неразрезность мы создаем верхним армированием над опорами второстепенных балок на главные. Расчетная схема второстепенной балки изображена на рисунке 2.

Рисунок 2 Расчетная схема второстепенной балки, эпюра моментов от равномерно распределенной нагрузки с учетом их перераспределений

Расчетный пролет второстепенной балки в осях 2-10 (средние пролеты) равен:

А в осях 1-2 и 10-11 (крайние пролеты) состовляет:

Моменты сечения второстепенных балок принимаются:

В первом пролете:

М₁^пр= (g +v)l_o²· г_п /11=(25804,68 ·(4,72)²·0,95)/11=49694,33 Н·м;

На первой промежуточной опоре:

М₁^оп = (g +v)l_o²· г_п /14=(25804,68·(4,72)²·0,95)/14=39010,19 Н·м;

В средних пролетах и на средней опоре:

М_с=М_с^пр=М_с^оп =(g +v)l_o²· г_п /16=(25804,68·(4,7)²·0,95)/16=33845,26 Н·м.

Отрицательные моменты в средних пролетах определяют по огибающей эпюре моментов, они зависят от отношения временной нагрузки к постоянной v/g = 18480/7324,68

В расчетном сечении в месте обрыва надопорной арматуры отрицательный момент при v / g = 2,52 < 3 можно принять равным 40% момента на первой промежуточной опоре.

Тогда отрицательный момент в среднем пролете:

М_с^отр=0,4·39010,19 = 15604,08 Н•м

Поперечные силы от полной расчетной нагрузки равны:

- на крайней опоре

Q_к^оп = 0,4·(g +v)·l_o·г_п = 0,4·25804,68·4,72·0,95 = 46283,27 Н;

- на первой промежуточной опоре слева

Q_1л^оп=0,6(g +v)l_o· г_п = 0,6·25804,68·4,7·0,95 = 69130,74 Н;

- на первой промежуточной опоре справа

Q_с^оп= Q_1п^оп=0,5(g +v)l_o· г_п = 0,5·25804,68·4,7·0,95 = 57608,95 Н.

2.3.3 Подбор продольной рабочей арматуры второстепенной балки из расчета прочности нормальных сечений

Для балок, рассчитываемых по методу предельного равновесия рекомендуется в сечении на опорах принимать о=0,35 находим б_m=0,289. На опоре момент отрицательный - полка ребра в растянутой зоне. Сечение работает как прямоугольное с шириной ребра b=20см=0,2м. Вычисляем:

см.

Общая высота балки:

h^тр=h_o^тр+a=25,54+4 =29,54 см

Оставляем принятую ранее высоту, поскольку h=40см > h^тр=29,54см

Сечение второстепенной балки в первом пролете.

Расчет выполняем по максимальному моменту М = 4964933 Н·м

ж=0,9917, о= 0,0166

см²

принимаем 2 Ш 16 A-II c A_s= 4,02 см².

На первой промежуточной опоре: М = 3566331 Н·м

ж=0,921

см²

принимаем 2 Ш 16 A-II c A_s= 4,02 см².

В средних пролетах:

Растягивающий нижнюю грань: M = 3384525 Н·м

ж=0,9943

см²

принимаем 2 Ш 14 A-II c A_s = 3,08 см².

Растягивающий верхнюю грань: М = 1560408 Н•м

ж=0,9699

см²

принимаем 2 Ш 10 A-II c A_s = 1,57 см², как минимально возможную в данном случае.

Сечение на средних опорах: М = 3384525 Н·м

ж=0,9327

см²

принимаем 2 Ш 14 A-II c A_s = 3,08 см².

2.3.4 Подбор поперечной рабочей арматуры втростепенной балки из расчета прочности наклонных сечений

Минимальная предельная поперечная сила:

Принимаем конструктивное армирование Ш5 Вр I, S=150мм.

Предельная поперечная сила воспринимаемая балкой в случае разрушения по наклонной полосе между наклонными трещинами:

Так как Qu1=200421,54 Н> Qл1,оп= 69130,74 Н, то прочность балки по наклонному сечению даже без учета поперечного армирования обеспечена.

Примем поперечную арматуру из конструктивных требований Ш5мм Вр-I,что больше требуемого из условий сварки 0,25*16=4 мм, шаг s=150 мм. В сечении располагаем 2 поперечных стержня. Требования для хомутов, устанавливаемых по расчету выполняется,

Поскольку расчетное сечение прямоугольное и полка таврового сечения находится в растянутой зоне.

Длина с₀ проекции наклонной трещины:

,

При этом Q_sw=q_sw•c₀=681,2*72=49046,4Н

Предельная поперечная сила, воспринимаемая бетоном:

Предельная поперечная сила, воспринимаемая отгибами в наклонном сечении Qs,inc=0,поскольку отгибов нет.

Предельная поперечная сила, в случае разрушения по наклонной трещине от действия силы Q равна:

Qu2=Qbu+Qsw=64800+49046,4=113846,4 Н.

Условие прочности при Q = 69130,74Н < Qu,min=113846,4Н выполняется.

Рассмотрим ситуацию, рекомендуемую когда трещина вершиной располагается на расстоянии с от опоры:

Qu=Qb+Qsw=27096,118+49046,4=76142,52Н.

Q=Q_max-q*c=69130,738 - 15736,446*1,7219=42034,62Н.

Условие прочности Q=42034,62<Qu=76142,52 выполняется.

На расст 1,5м от опор Ш 5 ВР-I c шагом 150мм

В средней части пролета Ш 5 ВР-I c шагом 300мм

2.3.5 Расчет нагрузок, действующих на главную балку монолитного перекрытия

Нагрузки на 1 м² плана перекрытия кроме собственного веса шлавной балок для подсчета нагрузок в таблице 3 приняты из таблицы 1. Нагрузки на 1 пог. М длины главной балки приведены в таблицы 3.

Таблица 3

нагрузки на 1 пог. м длины главной балки перекрытия

Наименование	Нормативная	гf	Расчетная
Постоянная (g) от плиты и пола от собственного веса второстепенных балок с сечением без учета плиты от собственного веса главной балки с сечением без учета плиты	2174*5= 10870 2421,21 4050	1,1 1,1	2174*5=12397 2663,33 4455
Наименование	Нормативная	гf	Расчетная
Итого	17341,21		19515,33
Временная (v)	7000*5= 35000	1,2	18480
Наименование	Нормативная	гf	Расчетная
Временная длительная	2333*5= 11667	1,2	6160
Постоянная + врем. длит.	29008,21		25675,33
Полная (постоянная + полная временная) (g+v)	52341,21		61515,33

Расчетная нагрузка на 1 м² плана перекрытия с учетом веса главной и второстепенной балок, пола и временной нагрузки равна:

Н/м²

3. Расчет и конструирование монолитной колонны

3.1 Нагрузки и усилия

Таблица 4

Нагрузки на 1м² плана покрытия

Наименование	Нормативная	гf	Расчетная
1.Гидроизоляционный ковёр	150	1,3	195
2.Стяжка из цементного раствора (t = 20 мм, р=2000Н/ м3:0,02*2000	400	1,3	520
3.Утеплитель (пенобетонные плиты) (t= 200 мм, р = 4000 Н/мі)0,2*4000	800	1,3	1040
4.Пароизоляция-1 слой плиты монолитного перекрытия 0,06*25000(t=60мм,p=25000 Н/мі) Второстепенных балок с сечением без учета плиты 0,2*0,34*4,7*25000 *3 6,6*5 Главных балок с сечением без учета плиты 0,3*0,54*25000*5 5*6,6	50 1500 726,36 613,64	1,3 1,1 1,1 1,1	65 1650 798,996 675
Итого	4240		4944
Временная снеговая полная(v)	700	1,4	980
Временная Снеговая длительная(vдл)	350	1,4	490
Полная постоянная и полная временная (g+v)	4940		5924
Полная постоянная и длительная временная(g+vдл)	4590		5434

Расчетная продольная сила N,действующая на отметке -4,35м (подвал), равна

При этом расчетная продольная сила N,действующая на колонну:

-от постоянной нагрузки от покрытия

N=4944*(6,6*5)=163152Н

-от снеговой полной нагрузки

N=980*33=32340Н

-от постоянной нагрузки на перекрытие

N

-от временной полной нагрузки на перекрытие

=42000*6,6=277200Н

-от собственного веса колонны

=b*h*l*p*0,4*0,4*25,35*25000*1,1=111540Н

и определены для помещений коридоров, залов при площади Агр=33м² больше 9 м² и меньше 36 м²

Расчетная продольная сила Nl,действующая от постоянных и длительных нагрузок на колонну на отметке -4,35м равна

N_l=(N+N+n1N

Где продольная сила:

-от снеговой длительной расчетной нагрузки

Расчетная продольная сила N, действующая на колонну от полных (постоянных и временных) нагрузок:

- на отметке 0,00 м

- на отметке +4,20 м

- на отметке +8,40 м

- на отметке +12,60 м

- на отметке +16,80 м

Расчетная продольная сила N, действующая на колонну от постоянных и длительных нагрузок:

Принимаем расчетную длину колонны на участке -4,35 - +0,00 равной

Расчетные длины на промежуточных участках принимаем равными

Расчетную длину колонны на участке +16,8 - +21,0 принимаем равной

Расчетное сечение колонны 0,4х0,4м.

3.2 Расчетные: схема, длина, сечение

Гибкость колонны на участке от -4,35 - +0,00 при радиусе инерции

равна

Из конструктивных требований устанавливаем в сечении колонны арматуру 4 Ш 16 А-II As=8,04.

Выполняем проверку прочности нормального сечения.

Допускается, т.к.

Определяем ,

<

Прочность колонны по нормальному сечению равна

Несущая способность колонны достаточна.

Поперечная арматура диаметром 5мм Вр-I. С шагом 200мм.

Продольная арматура: 4 Ш 16 A-II.

4. Расчет и конструирование монолитного фундамента под колонну

4.1 Глубина заложения фундамента

Принимаем обрез фундамента на 0,15м ниже уровня пола подвала.

перекрытие фундамент конструирование арматура

4.2 Нагрузки, действующие на фундамент. Определение площади подошвы фундамента

Расчетная продольная сила, действующая на фундамент, равна расчетной продольной силе, действующей на колонну подвала.

Принимаем двуступенчатый фундамент с Н=60см. Тогда:

Н₁=60+15=75см

R₀ = 0,4МПа = 40кгс/см² = 40Н/м²

А_Ф=2,1²=4,41м²=44100см²

Назначаем окончательные размеры подошвы фундамента, добиваясь близких значений р_гр и R

Поскольку р_гр > R, то увеличиваем площадь подошвы фундамента.

А_Ф=2,4²=5,76м²=57600см²

4.3 Уточнение высоты фундамента и размеров его ступеней из расчета на продавливание

Минимальная рабочая высота фундамента:

Общая высота фундамента с учетом обеспечения защитного слоя рабочей арматуры при наличии бетонной подготовки под фундаментом:

см.

Принимаем высоту фундамента Н=85см, h₀=80см.

При этом

Ширина пирамиды продавливания по низу верхней ступени равна:

Принимаем размеры в плане по верхней ступени:

4.4 Определение диаметра арматуры плитной части фундамента из расчета прочности нормальных сечений

Давление на грунт под подошвой фундамента равно:

Определяем моменты от р_гр в сечениях

1-1 по грани колонны

2-2 по вертикальной грани, между верхней и нижней ступенями

Определяем требуемую площадь рабочей арматуры

В сечении 1-1

см²

см²

В сечении 1-1: 11 Ш12 АII, S=200мм

В сечении 2-2: 7 Ш10 АII, S=1850мм

4.5 Расчет плитной части фундамента на поперечную силу

Расчетная поперечная сила равна:

Для сечения 1-1 по грани колонны

Для сечения 2-2 по вертикальной грани между первой и второй ступенями

Определим минимальную предельную поперечную силу, воспринимаемую бетонным сечением:

Для сечения 1-1 по грани колонны

Для сечения 2-2 по вертикальной грани между первой и второй ступенями

Условие не выдерживается, определяем фактическую предельную силу.

Поскольку < и < , то бетонного сечения достаточно, нет необходимости устанавливать поперечное армирование.

4.6 Расчет фундамента по образованию и раскрытию трещин

Момент сопротивления приведенного сечения для крайнего растянутого волокна с учетом неупругих деформаций бетона равен:

Момент образования трещин в сечении 1-1 без учета усадки, поскольку

Момент от нормативных нагрузок подсчитываем по расчетному моменту М₁ и

Поскольку , то нормальные трещины не образуются.

Для сечения 2-2

Поскольку , то нормальные трещины не образуются.

И

то наклонные трещины не образуются.

5, Расчет каменного простенка

5.1 Компоновка оконннных проемов и простенков

Оконные проемы принимаем с размерами hn=1800 х bn=2400мм.

При расположении по два окна в осях 1-2, получим ширину простенка

(мм)

Принимаем ширину простенка

(мм 6,5кирпичей)

Оставшиеся 60 мм с каждого простенка добавляем в угловые простенки. Для размещения перемычки и второстепенной балки по высоте оставляем расстояние (м), что достаточно при высоте второстепенной балки 400мм и перемычки 200-300мм.

5.2 Сбор нагрузок на кирпичный простенок первого этажа. Определение усилий

Нагрузка на простенок от перекрытия, определенная по грузовой площади, равна

(Н)

В данном случае учитывается собственный вес плиты и второстепенной балки, поскольку главная балка на эту стену нагрузку не передает.

Реакция второстепенной балки при опоре на перемычку (простенок) равна

(Н)

На расчитываемый простенок передают нагрузку четыре второстепенные балки - одна непосредственно и две через перемычки.

Нагрузка на простенок, передающаяся через перемычки, подсчитанная по опорным реакциям балок, равна

(Н)

Нагрузка на простенок от перекрытия, подсчитанная по опорным реакциям балок, равна

(Н)

Продольная сила, действующая на простенок от покрытия, определенная через грузовую площадь

(Н)

Нагрузка на 1м² площади стены по фасаду приведена в таблице 5.

Таблица 5

Нагрузка на 1м² площади стены по фасаду

Нагрузка	Нормативная Н/м2		Расчётная, Н/м2
Собственный вес: стены д=510мм, с=18000Н/м2 0,51*18000	9180	1,1	10098
утеплителя URSA, д=100мм, с=1250Н/м2 0,1*1250	125	1,3	162,5
внутреннего штукатурного слоя, д=15мм, с=22000Н/м2 0,15*22000	330	1,3	429
Итого	9635		10689,5

Полная продольная расчетная сила, действующая на простенок:

В сечении I-I

(Н)

(Н)

В сечении II-II

(Н)

В сечении III-III

(Н)

(Н)

В сечении IV-IV

(Н)

(Н)

Эксцентриситет приложения продольной силы N_пер относительно центра сечения стены

(см)

Момент от перекрытия (первого) над простенком:

В сечении I-I

(Н*см)

В сечении II-II

(Н*см)

В сечении III-III

(Н*см)

В сечении IV-IV

(Н*см)

5.3 Расчет внецентренно сжатого простенка по несущей способности

Эксцентриситет действия продольной силы N_II-II в сечении II-II

(см)

Высота сжатой зоны поперечного сечения

(см)

Гибкость при учете сжатой части сечения

Гибкость при учете всего сечения

Для сечений III-III и IV-IV

Для сечения II-II

Площадь сжатой зоны сечения простенка

(см²)

При h=51 >30см, m_g принимаем=1

Требуемое сопротивление кладки

(Н/см²)

Для сечения III-III

, m_g=1

(см)

(см²)

(Н/см²)

Для сечения IV-IV

, m_g=1

(см)

(см²)

(Н/см²)

R=1,5 МПа > R_тр.max = 0,5226МПа

Список использованной литературы

1. СНиП 2.03.01- 84 Бетонные и железобетонные конструкции. М.: ЦИТП Госстроя СССР. 1989 г.

2. СНиП 2.01207 - 85 Нагрузки и воздействия. М.: ЦИТП Госстроя СССР.1988 г.

3. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры к СНиП 2.03.01- 84. М.: ЦИТП Госстроя СССР.1986г.

4. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс. М.: Стройиздат, 1991 г.

5. Попов Н.Н., Забегаев А.В. Проектирование и расчет железобетонных и каменных конструкций. М.: высшая школа, 1989 г.

6. Мандриков А.П. Примеры расчета ЖБК. М.: Стройиздат, 1989 г.

Размещено на Allbest.ru

...