Многоэтажное каркасное здание

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УО «ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМ. Я. КУПАЛЫ»

курсовой проект

Тема: «Многоэтажное каркасное здание»

по дисциплине «Железобетонные конструкции»

Гродно 2012



• Содержание
• 1. Расчет и конструирование балочной плиты монолитного перекрытия
• 1.1 Исходные данные
• 1.2 Проектирование компоновочной схемы
• 1.3 Предварительное назначение размеров поперечных сечений элементов перекрытия
• 1.4 Расчет и проектирование монолитной плиты
• 1.4.1 Определение нагрузок
• 1.4.2 Статический расчет монолитной плиты
• 1.4.3 Расчет прочности нормальных сечений
• 1.4.4 Расчет прочности наклонных сечений
• 1.5 Статический расчет второстепенной балки монолитного перекрытия
• 1.5.1 Определение нагрузок
• 1.5.2 Определение расчетных пролетов
• 1.5.3 Расчет прочности нормальных сечений и подбор арматуры в расчетных сечениях балки
• 1.5.4 Построение эпюры материалов и определение мест обрыва арматуры второстепенной балки
• 1.5.5 Расчет поперечной арматуры
• 2. Расчет сборных железобетонных конструкций
• 2.1 Расчет и конструирование ребристой плиты перекрытия
• 2.1.1 Исходные данные
• 2.1.2 Расчет полки плиты
• 2.1.3 Расчет поперечного ребра
• 2.1.4 Расчет продольного ребра
• 2.1.5 Расчет поперечной арматуры поперечного ребра
• 2.1.6 Расчет поперечной арматуры продольного ребра
• 2.1.7 Проверка панели по прогибам
• 2.1.8 Проверка панели на монтажные нагрузки
• 2.1.9 Расчет панели по раскрытию трещин
• 2.2 Расчет сборного многопролетного ригеля
• 2.2.1 Вычисление изгибающих моментов в расчетных сечениях ригеля
• 2.2.2 Расчет продольной арматуры
• 2.2.3 Расчет поперечной арматуры
• 2.2.4 Построение эпюры материалов и определение мест обрыва арматуры ригеля
• 2.3 Расчет колонны первого этажа
• 2.3.1 Подсчет нагрузок
• 2.3.2 Расчет колонны на прочность
• 2.3.3 Расчет консоли колонны
• 2.3.4 Армирование консоли колонны
• 2.3.5 Расчет стыка колонн
• Список использованных источников


1. Расчет и конструирование балочной плиты монолитного перекрытия

балочный ригель арматура нагрузка

1.1 Исходные данные

длина здания, м - 64,0

ширина здания, м - 28,0

размеры сетки колонн, м - 6,4Ч7

число этажей - 6

высота этажа, м - 3

район строительства - Барановичи

класс бетона -

класс арматуры каркасов - S500

класс арматуры сеток - S500

класс среды по условиям эксплуатации - XС3

переменная нагрузка - 4,1 кН/м

тип плиты перекрытия - ребристая.

1.2 Проектирование компоновочной схемы

Крайние разбивочные оси располагаются со смещением на 250 мм внутрь стены.

Предварительно назначим следующие величины опирания плит, главных и второстепенных балок:

l_s,sup - 120 мм;

l_sb,sup - 250 мм;

l_{mb, sup} - 380 мм;

Шаг второстепенных балок назначим в соответствии с соотношением

Компоновочная схема монолитного перекрытия представлена на рисунке 1.

1.3 Предварительное назначение размеров поперечных сечений элементов перекрытия

Предварительно назначаем следующие значения геометрических размеров элементов перекрытия:

- геометрические размеры поперечного сечения второстепенных балок:

высота:

;

Примем

ширина:

;

Примем

- геометрические размеры поперечного сечения главных балок:

высота:

Примем

ширина:



Примем

Примем толщину монолитной плиты в соответствии со следующими условиями:

- минимальная толщина монолитного перекрытия производственных зданий h_s должна назначаться не менее 70 мм;

- в соответствии с конструктивными требованиями, обеспечивающими необходимую жесткость монолитного перекрытия:

- зависимость толщины монолитной плиты от переменной нагрузки и класса эксплуатации XС3 (защитный слой 35 мм);

Примем толщину монолитного перекрытия равной 90 мм.

Рисунок 1 - Компоновочная схема монолитного перекрытия



1.4 Расчет и проектирование монолитной плиты

1.4.1 Определение нагрузок

Принята следующая конструкция пола перекрытия: ламинат, цементно-песчаная стяжка.

Таблица 1 - Нагрузки на 1 м² монолитного перекрытия

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН/м2
Постоянные
От керамическойплитки (д=0,02м,с=24 кН/м3)	0,48	1,35	0,648
От слоя цементно-песчаного раствора (д=0,02 м,с=18 кН/м3)	0,36	1,35	0,486
От собственного веса плиты (д=0,09 м,с=25кН/м3)	2,25	1,35	3,04
Итого	gk= 3,09		gd = 4,17
Переменная
Полезная (по зданию)	qk =4,1	1,5	qd = 6,15
Всего	(g+q)k =7,19		(g+q)d =10,32

При ширине полосы b_s = 1 м нагрузка, приходящаяся на 1 м² плиты, равна по величине нагрузке на 1м погонный полосы, таким образом расчетная нагрузка на плиту: постоянная нагрузка g^d = 4,17 кН/м, переменная q_d = 6,15 кН/м.

С учетом коэффициента надежности по назначению здания расчетная нагрузка на 1м плиты:

(g + q)_dn = 10,32·1= 10,32 кН/м.

1.4.2 Статический расчет монолитной плиты

Выполним статический расчет монолитной плиты, представив ее в виде неразрезной балки шириной b=1000 мм. Опирание на кирпичные стены можно заменить шарнирной опорой, на второстепенные балки - вертикальным стержнем. Привязка к кирпичным стенам в соответствии с заданием а = 250 мм.

Размеры расчетных пролетов вычислены в соответствии с рисунком 2.

- для крайних пролетов:

- для средних пролетов

Рисунок 2 - Определение расчетных пролетов монолитной плиты

Изгибающие моменты с учетом перераспределения усилий:

в первом пролете (при непрерывном армировании) и на первой промежуточной опоре вычисляются по формуле:

;

в средних пролетах и на средних опорах для плит, не окаймленных по контуру балками независимо от способа армирования:



Поперечные силы:

Опора. А

Опора. В (слева)

Опора. В (справа)

Опора. С (слева)

Опора С (справа)

Рисунок 3 - Расчетная схема монолитной плиты

1.4.3 Расчет прочности нормальных сечений

Прочностные и деформационные характеристики бетона C²⁵_/30в соответствии с СНБ 5.03.01-02 [1] следующие:

нормативное сопротивление бетона f_ck - 25 МПа; е_cu1 - -3,5 ‰;

расчетное сопротивление бетона

коэффициент, учитывающий длительное действие нагрузки, неблагоприятный способ ее приложения и т. д. -

В соответствии с [1] используем следующие коэффициенты:

Арматура S500имеет следующие характеристики:

.

Размеры сечения принятые для расчета: Для определения рабочей высоты сечения, предварительно определяем толщину защитного слоя бетона:

,

где - защитный слой бетона арматуры плиты, принимаемый по таблице 5.1 [1];

- предполагаемый диаметр арматуры;

Принимаем величину

Рабочая высота сечения плиты:

.

Расчет продольной арматуры в каждом сечении плиты выполняется по соответствующим изгибающим моментам как для прямоугольного сечения с одиночной арматурой. Расчет требуемой площади арматуры в расчетных сечениях плиты выполняем по алгоритму №1 [2];

1. Определяем величины относительного изгибающего момента, воспринимаемого сжатой зоной бетона :

;

2 .Определение значения граничной относительной высоты зжатой зоны :

;

;

3. Определение коэффициента .

Площадь продольной арматуры в крайнем пролете:

В среднем пролете:

Армирование плиты производится учитывая минимальный процент армирования для изгибаемых элементов принимаемый согласно таблицы 11.1

Но не менее , поэтому:

Результаты расчета сведены в таблицу 2:

Таблица 2 - Требуемая площадь сечения арматуры на 1 м плиты

	Msd, кНм	m		Площадь сечения, см2
				As1	As1, min
Крайний пролет и крайняя опора при непрерывном армировании	1,99	0,05	0,973	0,94	0,675
Средние пролеты и средние опоры без окаймления	1,55	0,04	0,979	0,73

В соответствии с полученными значениями A_S1 принимаем следующие сетки: сварные рулонные сетки принимают в соответствии с сортаментом по ГОСТ 8478-81.

-во всех пролётах и на всех опорах С1:

, A_S1 = 1,13 см²

- в первом пролёте и на первой промежуточной опоре: дополнительная сетка С2:

, A_S2=0,18 см²

всего A_S=A_S1+A_S2=1,13+0,18=1,31 см².

Над главными балками устанавливаем конструктивно верхние сетки, площадь сечений поперечных рабочих стержней которых составляет не менее 1/3 площади пролётной арматуры плиты . Длину рабочих стержней (ширину сетки) назначают из условия, что расстояние от грани балки в каждую сторону было не менее 1/4 пролёта плиты.

Над главными балками принимаем сетки С3:

, A_S2 = 0,47 см²

Схема армирования монолитной плиты представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 - Схема армирования монолитной плиты

1.4.4 Расчет прочности наклонных сечений

Расчет прочности железобетонных элементов на действие поперечных сил производится из условия (в соответствии с п. 7.2.1 [1]):

где -- расчетная поперечная сила в рассматриваемом сечении, вызванная действием нагрузок. Принимаем максимальную V_sd (рисунок 3),

-- поперечная сила, воспринимаемая железобетонным элементом без поперечной арматуры.



Где

принимаем k=2,0;

Коэффициент продольного армирования

- при отсутствии осевого усилия (сжимающей силы);

но не менее

Поскольку условие выполняется, расчет поперечной арматуры не производится.

1.5 Статический расчет второстепенной балки монолитного перекрытия

1.5.1 Определение нагрузок

Ребро второстепенной балки монолитно связано с плитой и поэтому второстепенную балку рассматривают как балку таврового сечения (рисунок 5). Предварительно зададимся следующими размерами тавра:

Рисунок 5 - Расчетное тавровое сечение

Определим расчетную нагрузку на один погонный метр второстепенной балки, собираемую с грузовой полосы шириной равной шагу второстепенных балок (). Постоянная нагрузка:

- от собственного веса плиты и пола: ;

- от собственного веса ребра балки без учёта монолитной плиты:

Итого: g_d = 9,73 кН/м.

Переменная (временная) нагрузка: q_d = ;

Всего с учетом коэффициента надежности по назначению здания:

(g + q)_{d n} = (9,73 + 10,76)• 1= 20,49 кН/м.

1.5.2 Определение расчетных пролетов

Размеры расчетных пролетов вычислены в соответствии с рисунком 6.

- для крайних пролетов:

- для средних пролетов



Рисунок 6 - Определение расчетных пролетов второстепенной балки

Расчет второстепенной балки выполним с учетом перераспределения усилий, вводя коэффициенты б и в.

Ординаты огибающей эпюры изгибающих моментов вычисляются в сечениях через 0,2 l_eff по формуле

.

Значения коэффициентов принимаем по отношению

Определение изгибающих моментов в различных сечениях второстепенной балки будем производить в табличной форме:

Таблица 4 - Значения изгибающих моментов

№ пролёта	№ точки	Доля пролёта		,кН•м	Мsd, кНм
			+	-		Мmax	Мmin
I	1	0,2 leff	0,065	-	768,69	49,96	-
	2	0,4 leff	0,090	-		69,18	-
	мах	0,425 leff	0,091	-		69,95	-
	3	0,6 leff	0,075	-		57,65	-
	4	0,8 leff	0,020	-		15,37	-
	5	1,0 leff	-	-0,0715		-	-54,96
II	6	0,2 leff	0,018	-0,0212	762,43	13,72	-16,16
	7	0,4 leff	0,058	-0,0134		44,22	-10,21
	мах	0,5 leff	0,0625	-		47,65	-
	8	0,6 leff	0,058	-0,0072		44,22	-5,48
	9	0,8 leff	0,018	-0,0152		13,72	-11,59
	10	1,0 leff	-	-0,0625		-	-46,65
III	11	0,2 leff	0,018	-0,0142	762,43	13,72	-10,83
	12	0,4 leff	0,058	-0,0112		44,22	-8,54
	мах	0,5 leff	0,0625	-		47,65	-

Нулевые точки эпюры положительных моментов расположены на расстояниях 0,15l_eff от грани опор:

- в крайнем пролёте: ;

- в среднем пролёте: .

Положение нулевой точки отрицательных моментов в 1-м пролёте:

Перерезывающие силы (у граней опор):

- у опоры А:

;

- у опоры В слева:

;

- у опоры В справа и у остальных опор:

.

Построенные эпюры показаны на рисунке 7.

Рисунок 7 - Эпюры изгибающих моментов и поперечных сил

1.5.3 Расчет прочности нормальных сечений и подбор арматуры в расчетных сечениях балки

Определение требуемой площади сечения арматуры при действии положительного момента ведем как для таврового сечения с полкой в сжатой зоне. При действии отрицательного момента полка находится в растянутой зоне, следовательно, расчетное сечение будет прямоугольным.

Размеры сечения принятые к расчету:

Задаемся величиной с = 35мм, исходя из конструирования полки сетками и требованиями норм. Рабочие высоты сечений равны:

Расчет производим по упрощенному деформационному методу. Предполагая, что нейтральная ось проходит по нижней грани полки, определяем область деформирования для прямоугольного сечения шириной и положение нейтральной оси при расчете тавровых сечений:

что указывает, что сечение находится в области деформирования 2.

Величина изгибающего момента, воспринимаемого бетоном сечения, расположенным в пределах высоты полки:

Поскольку выполняется условие , нейтральная ось расположена в пределах полки.

Сечение в пролете второстепенной балки рассматривается как прямоугольное с шириной .

Для арматуры S500 при МПа,



В пролете 1 (нижняя арматура): , ,

растянутая арматура достигла предельных деформаций.

В пролете 2 (нижняя арматура): , ,

В опорных сечениях действуют отрицательные моменты, плита расположена в растянутой зоне, поэтому сечения балки рассматриваются как прямоугольные шириной

На опоре В (верхняя арматура): , ,

В пролете 2 (верхняя арматура): , ,

На опоре С (верхняя арматура): , ,

Полученные значения сведены в таблицу 5.

1.5.4 Построение эпюры материалов и определение мест обрыва арматуры второстепенной балки

На огибающей эпюре построим эпюру , которая характеризует несущую способность сечений балки по арматуре. Несущая способность сечений балки по арматуре определяется по формуле:



где - уточненное значение рабочей высоты сечения;

- табличный коэффициент, определяемый:

Расчеты, необходимые для построения эпюры материалов, выполнены в табличной форме (табл.6).

Анкеровка сжатой арматуры:

Опора В слева

В сечении обрываются стержни Ш16мм класса S500. Требуемая площадь сечения арматуры , принятая площадь сечения арматуры . По табл.14.

Длина анкеровки обрываемых стержней в соответствии с формулой:

Величины остальных параметров составляют:

.

Окончательно принимаем Опора В справа

В сечении обрываются стержни Ш14 мм класса S500. Требуемая площадь сечения арматуры , принятая площадь сечения арматуры . По табл.14.

Длина анкеровки обрываемых стержней в соответствии с формулой:

Величины остальных параметров составляют:

.

Окончательно принимаем Опора С

В сечении обрываются стержни Ш14 и Ш 10 мм класса S500. Требуемая площадь сечения арматуры , принятая площадь сечения арматуры . По табл.14.

Длина анкеровки обрываемых стержней в соответствии с формулой:

Величины остальных параметров составляют:

.

Окончательно принимаем Анкеровка растянутой арматуры:

Первый пролет

В сечении обрываются стержни Ш 16 мм класса S500. Требуемая площадь сечения арматуры , принятая площадь сечения арматуры . По табл.14.

Длина анкеровки обрываемых стержней в соответствии с формулой:

Величины остальных параметров составляют:

.

Окончательно принимаем Второй пролет

В сечении обрываются стержни Ш 14 мм класса S5400. Требуемая площадь сечения арматуры , принятая площадь сечения арматуры . По табл.14

Длина анкеровки обрываемых стержней в соответствии с формулой:

Величины остальных параметров составляют:

.

Окончательно принимаем Анкеровка арматуры на свободной опоре

Длина анкеровки продольной арматуры Ш 12 мм на свободной опоре ( в зоне опирания второстепенной балки на наружную стену) должна быть не менее . При площадке опирания второстепенной балки на стену анкеровка продольной арматуры обеспечивается.

Рисунок 8 - Эпюра материалов второстепенной балки

Таблица 5 - Назначение количества и диаметра стержней

Положение сечения	Расположение арматуры	Расчетный момент, Msd	Расчетное сечение	бm	з	, см2	, см2	Принятое армирование
1 пролет	Нижняя	69,95		0,0144	0,992	3,91	4,02	2Ш16
1 пролет	Верхняя	-		Монтажная конструктивная арматура	2,26	2Ш12
Опора В	Верхняя	-54,96		0,247	0,851	4,07	4,62	3Ш14
2 пролет	Нижняя	47,65		0,09	0,951	2,77	3,08	2Ш14
2 пролет	Верхняя	-16,16		0,072	0,961	1,1	1,57	2Ш10
Опора С	Верхняя	-47,64		0,215	0,874	3,43	3,865	1Ш10, 2Ш14

Таблица 6 - Вычисление ординат эпюры материалов для продольной арматуры

Ш и количество стержней	Уточнённая высота сечения , см	Фактическая площадь сечения стержней , см2	Расчётное сопротивление арматуры , МПа	Относительная высота сжатой зоны	Коэффициент	кН•м
1-ый пролёт (нижняя арматура )
2Ш16	40,7	4,02	435	0,021	0,991	70,53
1-ый пролёт (верхняя арматура )
2Ш12	37,2	2,26	435	0,23	0,904	33,06
2-ой пролёт (нижняя арматура )
2Ш14	40,8	3,08	435	0,163	0,932	50,95
2-ой пролёт (верхняя арматура )
2Ш10	37	1,57	435	0,16	0,933	23,58
Опорная арматура. Опора В, ()
3Ш14	37,2	4,62	435	0,471	0,804	60,1
Опорная арматура. Опора С, ()
1Ш10, 2Ш14	37,2	3,865	435	0,394	0,836	52,29

1.5.5 Расчет поперечной арматуры

Расчет производится для сечения у первой промежуточной опоры слева, где действует наибольшая поперечная сила .

Расчет прочности железобетонных элементов на действие поперечных сил начинается проверкой условия где - расчетная поперечная сила от внешних воздействий; - поперечная сила, воспринимаемая железобетонным элементом без поперечного армирования:

но не менее

Здесь

Принимаем



- при отсутствии осевого усилия (сжимающей силы).

Расчетное сечение назначаем на расстоянии от опоры мм, Усилия в расчётном сечении определим графически из подобия треугольников .

Откуда

Откуда

Поскольку условие выполняется, то для обеспечения прочности элементов по наклонному сечению расчет поперечной арматуры производить не стоит, она устанавливается конструктивно Ш 6 с шагом 300мм.



2. Расчет сборных железобетонных конструкций

2.1 Расчет и конструирование ребристой плиты перекрытия

2.1.1 Исходные данные

Произведем расчет ребристой плиты перекрытия с номинальными размерами 1500Ч4600 мм. Класс эксплуатации XС1. Класс бетона - С¹²/₁₅.

Данному классу бетона соответствуют следующие характеристики:

В ребрах плиты устанавливаются каркасы с продольными и поперечными ребрами класса S500. Данному классу арматуры соответствуют следующие характеристики:

Полки плиты армируются сетками такого же класса.

Петли для подъема плиты приняты из стали S240 и устанавливаются в продольных ребрах на расстоянии 0,45 м от торца.

Конструктивные размеры ребристой плиты:

- ширина -

- длина -

Геометрические размеры плиты и компоновочная схема показаны соответственно на рисунке 11.

Рисунок 11 - Геометрические размеры плиты

2.1.2 Расчет полки плиты

Запроектированная плита работает в одном направлении, ввиду того, что выполняется соотношение:

Следовательно расчетной схемой для данной ребристой плиты будет многопролетная неразрезная балка с расчетным пролетом

Подбор рабочей арматуры и расчет несущей способности выполним по упрощенному деформационному методу.

Таблица 5 - Нагрузки действующие на полку плиты

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН/м2
Постоянная собственный вес полки плиты (д=0,05м, с=24 кН/м3);	1,25	1,35	1,69
От слоя цементно-песчаного раствора (д=0,02 м,с=18 кН/м3)	0,36	1,35	0,486
От керамической плитки (д=0,02 м,с=2,4 кН/м3)	0,48	1,35	0,648
Итого	gk = 2,09		gd = 2,82
Переменная (по заданию)	qk = 4,1	1,5	qd = 6,15
Всего	(g + q)k=6,19		(g + q)d=8,97

Расчетный изгибающий момент при действии постоянного и переменного воздействия:

Расчетный изгибающий момент в полке при действии постоянного равномерно распределённого воздействия и переменной сосредоточенной нагрузки о веса рабочего с инструментом:

где Q_d = 1·1,5 = 1,5 кН

> , то в расчет принимаем .

Рабочая высота сечения:

Граничная относительная высота сжатой зоны:

где - 3,5‰;



Где

% - минимальный процент армирования, определяемый по табл. П5 [3].

Так как , то принимаем .

Принимаем сварную сетку:

, A_S1 = 0,47 см²

У сетки продольная арматура рабочая, поперечная арматура распределительная.

2.1.3 Расчет поперечного ребра

Поперечное ребро рассматривается как однопролетная балка с расчетным пролетом

Ширина грузовой полосы равна шагу поперечных ребер - 630 мм.

Сбор нагрузок:

Постоянные нагрузки:

- собственный вес плиты и конструкции пола -

_;

- собственный вес поперечного ребра - ;

где:

0,07 - средняя ширина ребра;

0,12 - высота поперечного ребра без полки;

2500 - плотность железобетона.

- полное расчетное постоянное воздействие

Временные нагрузки:

- переменное воздействие

Рассмотрим два варианта нагружения:

1-ый вариант:

2-ой вариант:

Более опасным является первый вариант нагружения.

Поперечное ребро армируется одним плоским каркасом. Рабочая арматура стержневая класса S400.

Принимая во внимание указания (таблица 4 [3]) определяем с=35 мм, следовательно, рабочая высота сечения d=170-35=135 мм.

Так как в соответствии с условием п.7.1.2.7 [1]

, следовательно свесы полки должны быть:

- не более ;

- не более половины расстояния в свету между ребрами:

Следовательно, в соответствии с ограничениями ширина приведенного сечения будет равна:

Предполагая, что нейтральная ось проходит по нижней грани полки, определяем область деформирования для прямоугольного сечения шириной и положение нейтральной оси при расчете тавровых сечений:

При сечение находится в области деформирования 2 (П10 [3]).

Величина изгибающего момента, воспринимаемого бетоном сечения, расположенным в пределах высоты полки:

кН·м

где:

по П10 [3];

по П1 [3];



Поскольку условие выполняется ,

нейтральная ось расположена в пределах полки.

Сечение в пролете второстепенной балки рассматривается как прямоугольное с шириной .

1 Определение величины относительного изгибающего момента :

где: - коэффициент, учитывающий длительное действие нагрузки неблагоприятный способ ее приложения и т.д., определяемый по табл. П1 [3];

м - ширина поперечного сечения;

МПа - расчетное сопротивление бетона, определяемое по П1 [3];

м - рабочая высота сечения.

2 Определение значения граничной относительной высоты сжатой зоны , при которой предельное состояние элемента наступает одновременно с достижением в растянутой арматуре напряжения, равного расчетному сопротивлению:

где: ‰ - предельные деформации бетона, по П1 [3];

‰ - предельные деформации арматуры

где МП - расчетное сопротивление арматуры, определяемое по П3 [3];

кПа - модуль упругости определяемый по П3 [3];

3 Определение коэффициента :

где:

, - коэффициенты, принимаемые по табл. П7 [3].

4 Определение коэффициента :

где

5 Проверка условия

Условие выполняется, следовательно

см²



6 Определение минимальной площади сечения арматуры.

см²

Где

% - минимальный процент армирования, определяемый по табл. П5 [3].

7 Проверка условия

Так как , то принимаем

.

По табл. П6 [3] принимаем 1Ш8S500 (A_s1 =0,503 см²).

2.1.4 Расчет продольного ребра

Расчет продольного ребра ведем в стадии эксплуатации.

Определение нагрузок на ребро. Линейно-распределенную нагрузку собираем с грузовой полосы площади шириной, равной ширине плиты. Таким образом, нагрузка на плиту будет составлять:

1 постоянное воздействие от конструкции пола и веса полки:

кН/м

кН/м

2 постоянное воздействие от поперечного ребра:

кН/м

кН/м

где: 1,24 м - длина поперечного ребра;

9 - количество поперечных ребер;

6,36 м - длина плиты.

3 от собственного веса продольных ребер:

кН/м

кН/м

Постоянное воздействие:

кН/м

кН/м

Переменное воздействие:

кН/м

кН/м

кН/м

кН/м

Расчетный пролет с учетом опирания ребристой плиты:

мм

Проверяем условия для консольных свесов полки:

, следовательно свесы полки должны быть:

- не более ;

- не более половины расстояния в свету между ребрами:

;

Следовательно, в соответствии с ограничениями ширина приведенного сечения будет равна:

Рисунок 16 - Расчетное сечение продольного ребра: а) фактические; б) с учетом ограничений

Предполагая, что нейтральная ось проходит по нижней грани полки, определим область деформирования для прямоугольного сечения шириной мм и положение нейтральной оси при расчете таврового сечения:

При сечение находится в области деформирования Ia (П10 [3]).

Величина изгибающего момента, воспринимаемого бетоном сечения, расположенным в пределах высоты полки:

кН·м

где:

по П10 [3];

по П1 [3];

Поскольку условие выполняется:

, нейтральная ось расположена в пределах полки.

Сечение в пролете второстепенной балки рассматривается как прямоугольное с шириной .

1 Определение величины относительного изгибающего момента :

где:

- коэффициент, учитывающий длительное действие нагрузки неблагоприятный способ ее приложения и т.д., определяемый по табл. П1 [3];

м - ширина поперечного сечения;

МПа - расчетное сопротивление бетона, определяемое по П1 [3];

м - рабочая высота сечения.

2 Определение значения граничной относительной высоты сжатой зоны , при которой предельное состояние элемента наступает одновременно с достижением в растянутой арматуре напряжения, равного расчетному сопротивлению:

где:

‰ -предельные деформации бетона, определяемые по П1 [3];

‰ - предельные деформации арматуры;

кПа - модуль упругости определяемый по П3 [3];

3 Определение коэффициента :



где:

, - коэффициенты, принимаемые по табл. П7 [3].

4 Определение коэффициента :

Где

5 Проверка условия

Условие выполняется, следовательно

см²

6 Определение минимальной площади сечения арматуры.

см²

Где

% - минимальный процент армирования, определяемый по табл. П5 [3].

7 Проверка условия

Условие выполняется.

По табл. П6 [3] принимаем 3Ш16S400 (A_s1 =6,06 см²).

2.1.5 Расчет поперечной арматуры поперечного ребра

Максимальная поперечная сила, действующая в поперечном ребре:

кН

Расчет прочности железобетонных элементов на действие поперечных сил производится из условия п. 7.2.1 [1]:

- расчетная поперечная сила в рассматриваемом сечении, вызванная действием нагрузок. Принимаем максимальную ;

- поперечная сила, воспринимаемая железобетонным элементом без поперечной арматуры:

где:

принимаем k=2,0;

- коэффициент продольного армирования;

, т.к. отсутствует осевое усилие (сжимающая сила);

но не менее

Поскольку условие выполняется, то расчет поперечной арматуры производить не требуется.

Поперечная арматура каркаса принимается конструктивно Ш6 с шагом 150мм.

2.1.6 Расчет поперечной арматуры продольного ребра

Максимальную поперечную силу, действующую в приопорном сечении, найдем по формуле:

кН

Расчет прочности железобетонных элементов на действие поперечных сил производится из условия п. 7.2.1 [1]:

- расчетная поперечная сила в рассматриваемом сечении, вызванная действием нагрузок. Принимаем максимальную ;

- поперечная сила, воспринимаемая железобетонным элементом без поперечной арматуры:



где:

,

принимаем k=1,697;

- коэффициент продольного армирования, принимаем с₁ =0,02;

, т.к. отсутствует осевое усилие (сжимающая сила);

но не менее

Поскольку условие выполняется, то расчет поперечной арматуры производить не требуется.

Поперечная арматура каркаса принимается конструктивно Ш6 с шагом 150мм.

2.1.7 Проверка панели по прогибам

Условие жесткости:

Определим коэффициент продольного армирования:

Тогда (по табл. 11.2. [1].)

т.к.

Проверяем условие жесткости:

Условие жесткости выполняется.

2.1.8 Проверка панели на монтажные нагрузки

Панель имеет 4 монтажные петли из стали класса S240, расположенные на расстоянии 45 см от концов панели. С учетом коэффициента динамичности и собственного веса панели расчетная нагрузка будет равна:



где - собственный вес панели;

Вес от сборного перекрытия составит:

Тогда, момент, воспринимаемый консольной частью панели, будет равен:

Этот консольный момент воспринимается продольной монтажной арматурой каркасов. Полагая, что z₁ = 0,9d, требуемая площадь сечения указанной арматуры составляет:

При подъеме панели вес ее может быть передан на две петли. Тогда усилие на одну петлю составляет:

Принимаем стержни 1Ш10S240,



2.1.9 Расчет панели по раскрытию трещин

Расчет по раскрытию трещин следует производить из условия:

где - предельно допустимая ширина раскрытия трещин, принимаемая согласно т.5.1 [1] (, т.к. класс эксплуатации XС1).

Расчет по раскрытию трещин допускается не производить, если максимальный диаметр стержней продольной арматуры не превышает по т.10.2 [2];

Максимальный диаметр стержней зависит от коэффициента продольного армирования и напряжений в растянутой арматуре в сечении с трещиной.

Коэффициент продольного армирования равен:

Напряжения в растянутой арматуре:

При напряжении 279,8 МПа и условие выполняется. Расчет можно не производить.

2.2 Расчет сборного многопролетного ригеля

Расчетный пролет ригеля в крайних пролетах будет равен (рисунок 17):

;



Рисунок 17 - Расчетные пролеты ригеля

Расчетный пролет в средних пролетах будет равен расстоянию между продольными осями - 7000 мм; Предварительно зададимся размерами поперечного сечения ригеля исходя из следующих соотношений:

Примем

Примем

Нагрузка на ригель от ребристых плит перекрытия считается равномерно распределенной. Ширина грузовой полосы на ригель равна шагу поперечных рам. Сбор нагрузок, действующих на ригель:

Таблица 6 - Нагрузки, действующие на ригель

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН/м
Постоянная собственный вес плиты и конструкции перекрытия		1,35	31,59
собственный вес ригеля		1,35	5,48
Итого	gk = 27,46		gd = 37,07
Переменная (по заданию)	qk = 4,1	1,5	qd = 6,15
Всего	(g + q)k=31,56		(g + q)d=43,22

2.2.1 Вычисление изгибающих моментов в расчетных сечениях ригеля

Определение изгибающих моментов и поперечных сил ригеля производим с учетом перераспределению усилий в стадии предельного равновесия конструкции. Первоначально рассчитываем ригель как упругую систему на действие постоянных нагрузок и отдельных схем невыгодного расположения временных нагрузок.

Рисунок 18 - Расчетные пролеты ригеля

Определение изгибающих моментов и поперечных сил ригеля производим с учетом перераспределения усилий в стадии предельного равновесия конструкции. Наибольшие значения М и V определяем по формулам:

Коэффициенты зависят от следующего соотношения:



Принимаем Байков таб.2 прил 11.

Опорные моменты от постоянной нагрузки:

Пролетные моменты ригеля:

При 1схеме загружения

При 2 схеме загружения момент во втором пролете:



Результаты всех расчетов представлены в таблице 7:

Таблица 7 - Изгибающие моменты в ригеле

Вариант загружения	Сечения
	1	2 (слева)	2 (справа)	3	4 (слева)	4 (справа)	5
1	-356,34	-211,58	-179	-406,05	-179	-211,58	-211,58
2	-313,52	-197,25	-189,25	-453,97	-189,25	-197,25	-313,52
3	-361,67	-222,24	-202,93	-458,52	-184,67	-222,24	-361,67
Мmax	-361,67	-222,24	-202,93	-458,52	-189,25	-222,24	-361,67

Рисунок 19 - Эпюры изгибающих моментов без перераспределения усилий

На опорах возникает пластический шарнир, в результате чего величина опорных моментов уменьшается на 30%.Посторим эпюру перераспределения (рисунок 20).

Рисунок 20 - Эпюра перераспределения и огибающая эпюра в ригеле

2.2.2 Расчет продольной арматуры

Расчет продольной арматуры ригеля производим, алгоритм №1 [3].

В пролете 1 (сечение 1) (нижняя арматура):

1 Определение величины относительного изгибающего момента

где:

- коэффициент, учитывающий длительное действие нагрузки неблагоприятный способ ее приложения и т.д., определяемый по табл. П1 [3];

м - ширина поперечного сечения;

МПа - расчетное сопротивление бетона, определяемое по П1 [3];

мм - рабочая высота сечения,

где мм - толщина защитного слоя бетона (по табл. 11,4 и п,11.2.14 [1]);

2 Определение значения граничной относительной высоты сжатой зоны , при которой предельное состояние элемента наступает одновременно с достижением в растянутой арматуре напряжения, равного расчетному сопротивлению:

где:

‰ - предельные деформации бетона, определяемые по П1 [3];

‰ - предельные деформации арматуры;

кПа - модуль упругости определяемый по П3 [3];

3 Определение коэффициента :

где:

, - коэффициенты, принимаемые по табл. П7 [3].

4 Определение коэффициента :

Где

5 Проверка условия

Условие выполняется, следовательно

6 Определение минимальной площади сечения арматуры.

где

% - минимальный процент армирования, определяемый по табл. П5 [3].

7. Проверка условия . Условие выполняется. Результаты расчетов и подбор арматуры в расчетных сечениях сводим в таблицу 8.

Таблица 8 - Назначение количества и диаметра стержней

№ сечения (см. рисунок 20)	Расположение арматуры	Расчетный момент, Msd, кН·м						Принятое армирование
1	Нижняя	249,46	0,615	0,158	0,911	10,24	10,77	1Ш20 3Ш18
2	Верхняя	155,57	0,615	0,099	0,946	6,15	7,1	2Ш14 2Ш16
3	Нижняя	320,96	0,615	0,204	0,881	13,62	13,945	3Ш22 1Ш18
4	Верхняя	132,47	0,615	0,084	0,953	5,2	5,34	2Ш12 2Ш14
5	Нижняя	249,46	0,615	0,158	0,911	10,24	10,77	1Ш20 2Ш18
Конструктивная верхняя арматура в пролетах	-	-	2Ш12 2Ш16

2.2.3 Расчет поперечной арматуры

Расчет производим для наклонного сечения, где действует наибольшая поперечная сила.

Расчет прочности железобетонных элементов на действие поперечных сил начинается проверкой условия где - расчетная поперечная сила от внешних воздействий; - поперечная сила, воспринимаемая железобетонным элементом без поперечного армирования:

где:

Принимаем

- при отсутствии осевого усилия (сжимающей силы).

но не менее

где:

Расчетное сечение назначаем на расстоянии от опоры мм. Усилия в расчетном сечении определим графически из подобия треугольников.

; ;

; ;

Поскольку условие выполняется. Для обеспечения прочности элементов по наклонному сечению выполним расчет поперечной арматуры.

Расчет на основе расчетной модели наклонных сечений

Расчет на действие поперечной силы для обеспечения прочности по наклонной трещине.

Предварительно задаемся диаметром Ш8 и шагом поперечных стержней, учитывая конструктивные требования:

на приопорных участках длиной при высоте железобетонного элемента :



(принимаем )

в средней части:

(принимаем )

1 Определение усилия в хомутах на единицу длины элемента (равномерно-распределенное)

По табл^. П6 [3] принимаем 2Ш12S500 ( см²).

где:

- коэффициент для тяжелого бетона;

- для прямоугольного сечения;

- коэффициент, учитывающий влияние продольных сил.

2 Определение

где:

- коэффициент, учитывающий влияние вида бетона (для тяжелого бетона).

3 Определение проекции опасной наклонной трещины на продольную ось элемента

4 Определение длина проекции наклонной трещины на продольную ось элемента

5 Проверка условия п. 7.2.2.9 [1]:

Значение принимается не более и не более значения , а также не менее , если .

Принимаем .

6 Определение поперечного усилия, воспринимаемого бетоном

7

Определение поперечного усилия, воспринимаемого поперечными стержнями

8 Проверка условия

Условие прочности по наклонной полосе между диагональными трещинами выполняется.

2.2.4 Построение эпюры материалов и определение мест обрыва арматуры ригеля

На огибающей эпюре строим эпюру, которая характеризует несущую сечений балки при принятой арматуре. Несущая способность сечений балки определяем по формуле:

где:

- уточненное значение рабочей высоты сечения;

- табличный коэффициент;

.

Анкеровка сжатой арматуры:

Опора В слева и справа

В сечении обрываются стержни Ш16 мм класса S500. Требуемая площадь сечения арматуры , принятая площадь сечения арматуры .

Длина анкеровки обрываемых стержней в соответствии с формулой:

ь

Величины остальных параметров составляют:

.

Окончательно принимаем Анкеровка растянутой арматуры:

Первый пролет

В сечении обрываются стержни Ш 20 мм класса S500. Требуемая площадь сечения арматуры , принятая площадь сечения арматуры .

Длина анкеровки обрываемых стержней в соответствии с формулой:

Величины остальных параметров составляют:

.

Окончательно принимаем Второй пролет

В сечении обрываются стержни Ш 22 мм класса S500. Требуемая площадь сечения арматуры , принятая площадь сечения арматуры .

Длина анкеровки обрываемых стержней в соответствии с формулой:

Величины остальных параметров составляют:

.

Окончательно принимаем

Рисунок 21 - Эпюра материалов ригеля

Таблица 9 - Вычисление ординат эпюры материалов для продольной арматуры

и количество стержней	d, см.	As1, см2.	fyd, МПа.
Сечения 1 и 5 (нижняя арматура, b=0,25м)
1Ш20 3Ш18	61,5	10,77	435	0,226	0,906	261,04
2Ш12	61,5	2,26	435	0.047	0,98	59,25
Сечения 2 (верхняя арматура, b=0,25м)
2Ш14 2Ш16	61,5	7,1	435	0,148	0,938	178,17
2Ш12	61,5	2,26	435	0,047	0,98	59,25
Сечение 3 (нижняя арматура, b=0,25м)
3Ш22 1Ш18	61,5	13,945	435	0,292	0,878	327,55
2Ш14	61,5	3,08	435	0,065	0.983	80,17
Сечения 4 (верхняя арматура, b=0,25м)
2Ш12 2Ш14	61,5	5,34	435	0,112	0,953	136,14

2.3 Расчет колонны первого этажа

2.3.1 Подсчет нагрузок

В соответствии с табл.4.1 нагрузка на колонну от сборных перекрытий составит

Принимаем вес кровли рулонной трехслойной , вес утеплителя на покрытии здания .

Нагрузка на колонну от стяжки и покрытие из мозаичного бетона

Нормативная снеговая нагрузка для города Барановичи (Iб снеговой район) , нормативная временная (полезная) нагрузка на сборное междуэтажное перекрытие .

Сечение колонн всех этажей здания назначаем .

Для определения длины колонны первого этажа принимаем расстояние от уровня чистого пола до обреза фундамента .

Тогда

.

Типовые колонны для многоэтажных зданий имеют разрезку через 2 этажа. Следовательно, необходимо выполнять расчет ствола колонны для 1-го и 2-го этажей.



Таблица 10 - Нагрузки на колонну

Наименование и подсчет нагрузок 1-го этажа	Расч.нагрузка
Нагрузка от конструкций покрытий и перекрытий:	1351,46
Нагрузка от собственного веса колон всех этажей:	56,5
Временная нагрузка на перекрытия над 1-6 этажами:	1653,12
Снеговая нагрузка на покрытие:	53,76

Принимая в качестве доминирующей временную нагрузку на перекрытие, расчётная продольная сила основной комбинации от действия постоянных и вре...