Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Раздел 1. Компоновка конструктивной схемы здания из сборных ЖБК
• Раздел 2. Расчет и конструирование сборной плиты перекрытия
• 2.1 Расчетный пролет, нагрузки и внутренние усилия
• 2.2 Прочностные и деформативные характеристики материала
• 2.3 Поперечное и продольное сечение ребристой плиты
• 2.4 Расчет прочности плиты по сечению нормальному у продольной оси
• 2.5 Расчет полки плиты на местный изгиб
• 2.6 Расчет прочности плиты по бетонной сжатой полосе между наклонными трещинами
• 2.7 Расчет прочности плиты по сечению наклонному к продольной оси на действие поперечной силы
• 2.8 Определение приведенных геометрических характеристик поперечного сечения плиты
• 2.9 Определение потерь предварительного напряжения арматуры
• 2.10 Расчет по образованию трещин нормальной к продольной оси
• 2.11 Расчет по раскрытию трещин нормальных к продольной оси
• 3. Расчет и конструирование неразрезного ригеля перекрытия
• 3.1 Расчетный пролет ригеля, сбор нагрузок и определение внутренних усилий
• 3.2 Прочностные и деформативные характеристики бетона и арматуры
• 3.3 Расчет ригелей крайнего и среднего пролета на прочность по нормальным сечениям
• 3.4 Расчет прочности ригелей по бетонной сжатой полосе между наклонными трещинами
• 3.5 Расчет ригелей на прочность по наклонному сечению на действие поперечной силы
• 3.5 Стык ригеля с колонной
• 3.6 Построение эпюры материалов
• 4. Колонна
• 4.1 Определение продольных усилий в колонне первого этажа от расчетных нагрузок
• 4.2 Прочностные и деформативные характеристики бетона и арматуры
• 4.3 Расчет на местное сжатие, опирание ригеля на консоль колонны
• 4.4 Расчет на прочность короткой опорной консоли колонны
• 4.5 Конструирование стыка колонны первого этажа
• 5. Расчет и конструирование плиты
• 5.1 Компоновка конструктивной схемы перекрытия
• 5.2 Сбор нагрузок на плиту и определение усилий от них
• 5.3 Прочностные и деформативные характеристики бетона и арматуры
• 5.4 Расчет монолитной плиты балочного типа на прочность по нормальным сечениям
• 5.5 Расчет монолитной плиты балочного типа на прочность по наклонным сечениям



Раздел 1. Компоновка конструктивной схемы здания из сборных ЖБК

Пятиэтажное здание имеет три пролета в поперечном направлении и ширину в осях А-Г:

Длина здания в осях 1-11:

что превышает наибольшее допустимое расстояние для каркасных зданий из сборного ЖБ, равное 60м, и не требующая специального расчета на температуру и усадку. Указанный расчет можно в дальнейшем не производить, а осуществить конструктивные мероприятия, уменьшающие температурно-влажностные деформации и усилия от них, для этого в середине длины здания по оси 6 проектируем температурный усадочный шов, в этом случае длина температурного отсека (блока) будет меньше указанного выше допустимого расстояния.

Колонны у температурного усадочного шва устраивают в 2 ряда. Их оси и оси ригелей сдвигаются на 500мм в каждую сторону от разбивочной оси.

Принимаем поперечное расположение ригелей, обеспечивающих пространственную жесткость каркаса в поперечном направлении. В продольном направлении, при высоте здания в пять этажей, пространственная жесткость обеспечивается поперечными и продольными несущими стенами (наружными, стенами ЛК) и, связывающих их, жесткими дисками перекрытий (плитами).

С целью уменьшения типа размеров плит перекрытий принимаем нулевую привязку продольных стен к разбивочным осям, с этой же целью, а так же для обеспечения достаточной площадки опирания панелей перекрытия и покрытия на поперечные несущие стены, глубину их заделки в стену принимаем равную 130 мм, таким образом, внутренние грани поперечных стен смещены от разбивочных осей 1 и 11 внутрь здания на величину заделки панелей в стену на 130мм.

Толщина продольных и поперечных стен составляет 510мм (2 кирпича), стены оштукатурены слоем 20мм.

При временной нагрузке на перекрытия равной 6.0 кПа принимаем ребристую П-образную плиту перекрытия. Исходя из условия укладки целого числа панелей по ширине здания (по 6 панелей в каждом пролете ригеля) и необходимости укладки панелей-распорок по осям колонн принимаем ширину основных панелей:

и доборных панелей:

.

Доборные панели укладывают в крайних пролетах у продольных стен (П-1 - обыкновенная плита, П-3-доборная плита, П-2 и П-4-плиты-распорки).

Исходя из существующего опыта проектирования многоэтажных промышленных и гражданских зданий при пролете ригеля , пролете плиты , 5 этажах и временной нагрузки 6.0 кПа, назначим колонны каркаса сечением 400*400мм. Вылет консоли у колонны 300мм, высота 600мм, высота прямой части 300мм и укол скоса 45^0.

Рис 1.

Для удобства выполнения работ по замоноличиванию стыков и сварки выпусков арматуры стыки колонн располагают на высоте 500-700мм, кратно 50мм, от уровня плиты перекрытия первого этажа.

Колонна 1 этажа - К-1; колонны 2,3,4 этажа - К-2, колонна 5 этажа - К-3.

Поперечное сечение ригеля принимаем прямоугольного сечения.

Рис 2.

Высота ригеля:

Принимаем h_p= 600 мм;

Принимаем b_p=200 мм.

Опирание ригеля на продольные стены - 300мм.

Плиты перекрытия:

Ширина

Высота

,

принимаем 300 мм.

Фундаменты.

Под несущие стены - сборный, состоящий из блок-подушки и железобетонных фундаментных блоков. Фундамент под сборные колонны каркаса монолитный, состоящий из 2-х ступеней плитной части и подколонника:

Все элементы каркаса обозначаем марками, которые указаны на поперечном разрезе здания и плане перекрытия в масштабе 1:200.

Состав пола типового этажа

Состав покрытия здания



Состав пола по грунту

здание железобетонный ригель перекрытие



Раздел 2. Расчет и конструирование сборной плиты перекрытия

2.1 Расчетный пролет, нагрузки и внутренние усилия

Все нагрузки, действующие на здание, подразделяются на постоянные и временные. Постоянные: собственный вес ограждающих конструкций (плит перекрытия и покрытия, ригелей, колонн, стен, пола и покрытия) и давлений грунта обратной засыпки. Временные: длительные - вес стационарного оборудования, вес складируемых материалов; кратковременные - вес людей, вес ремонтных материалов, снеговая нагрузка и обозначаются они х_н - нормативные временные нагрузки. В величине х_н подавляющее значение имеет вес стационарного оборудования и вес складируемых материалов, поэтому всю х_н будем считать временной длительной нагрузкой.

,



где - шаг ригелей, численно равный 7,8 м;

- ширина ригеля, численно равный 0,2 м;

- расчетный пролет плиты перекрытия и покрытия.

Конструктивная схема плиты перекрытия является стержень, расположенный на двух шарнирных опорах:

Сбор нагрузок на 1 м² плиты перекрытия осуществляется в табличной форме.

Таблица 1.

№ п.п.	Вид нагрузки от покрытия	Нормативная, кН/м2		Расчетная, кН/м2
	Перекрытия Постоянная
1	Плиточный пол д=15мм, с=2000кг/м3	0,015*20=0,3	1,1	0,33
2	Цементный выравнивающий слой д =20мм, с=2000 кг/м3	0,02*20=0,4	1,3	0,52
3	Собственный вес ребристой плиты(приведенная д =100мм, с=2500 кг/м3	0,1*25=2,5	1,1	2,75
Итого
	Временная
1	Полная	6	1,2	7,2
	в том числе:
2	кратковременные	1,5	1,2	1,8
3	длительная	4,5	1,2	5,4

Расчетная нагрузка на 1 погонный метр длины при её ширине 1,1 м с учетом коэффициента надежности при назначении :

- полная:

в том числе:

- постоянная

-временная

- кратковременная

-длительновременная

Нормативная нагрузка на 1 погонный метр длины:

- полная:

в том числе: постоянная и временнодлительная длительнодействующая:



- кратковременная

Усилия от расчетных и нормативных нагрузок:

- от полной расчетной нагрузки:

- от полной нормативной нагрузки

- от нормативной кратковременной нагрузки

- от нормативной постоянной и временнодлительной



2.2 Прочностные и деформативные характеристики материала

Ребристая предварительно напряженная плита арматура классом А800 с электротермическим способом натяжения на упоры форм. Она имеет следующие характеристики:

- модуль упругости напрягаемой арматуры, равен .

Диаметр искомой напрягаемой арматуры в плите должен находиться в пределе от 10 до 32 мм. Каркасы в продольных ребрах и сетки в полке плиты выполняются из холоднотянутой проволоки класса В500. Она имеет следующие характеристики:

- расчетное сопротивление растяжению;

- расчетное сопротивление растяжению в поперечном направлении;

- расчетное сопротивление сжатию;

- модуль упругости арматуры, равен .

Максимальное допустимое значение предварительного напряжения класса арматуры А800 составляет:

В дальнейших расчетах принимаю:

,

принимаем его кратно 5 МПа в меньшую сторону;

- предварительное напряжение с учетом всех потерь

, принимаем кратно 5 МПа в меньшую сторону;

Бетон, который используется в плитах, имеет класс В30, он имеет следующие характеристики:

- расчетное сопротивление бетона сжатию;

- расчетное сопротивление бетона растяжению;

- нормативное сопротивление бетона сжатию;

- нормативное сопротивление бетона растяжению;

- модуль упругости бетона, равен .

- коэффициент условия работы бетона на длительное действие нагрузки, равен 1.

2.3 Поперечное и продольное сечение ребристой плиты

Поперечное сечение ребристой плиты:

Ширина плиты перекрытия есть равна 1100 мм. Ширина верхней ее части есть равна 1060 мм, она получается путем вычитания из полной ширины с каждого края по 20 мм. Полная высота плиты есть равна 300 мм. Высота полки плиты есть равная 50 мм, а высота поперечного ребра 200 мм. Ширина продольных ребер есть равна 70 мм, и их же ширина на высоте полки плиты есть равна 90 мм.



Плиту перекрытия для расчета представляют в виде таврового сечения с одним стержнем арматуры. Полка у данного тавра равна 50 мм, ширина верхней полки 1060 мм, ширина нижней части ребра равна , что есть 70 + 90 = 160 (мм); защитный слой есть и равен 30 мм.

Продольное сечение ребристой плиты:

2.4 Расчет прочности плиты по сечению нормальному у продольной оси



В данном уравнении две неизвестных: и - значит записываем уравнение моментов относительно центра напрягаемой арматуры:

Преобразуем его, поделив и умножив на :

Введем переменную , которая равна:

Уравнение моментов примет вид:

Выражаем из него :

Подставляем данные:

В таблице находим относительно чему равно , что соответствует 0,0627.

Находим высоту сжатой зоны:



- сжатая зона находится в полке плиты.

Теперь находим граничное значение относительной высоты сжатой зоны по следующей формуле:

,

Где - предельная относительная деформация сжатого бетона;

- относительная деформация в арматуре при достижении в ней предела текучести:

- коэффициент точности натяжения арматуры.

Подставляем данные в исходную формулу:

: ,

где

Выражаем :

, см²

Также площадь арматуры можно найти по следующей формуле, из которой выразим :

=15,9 мм

Принимаем для плиты 2 арматурных стержня по 16 мм каждый.

2.5 Расчет полки плиты на местный изгиб

- расстояние в свету между продольными ребрами, находится по формуле;

, см

Полка плиты моделируется стержнем.



где , кН/м

В целях упрощения расчета расчет полки плиты производится, как плиты балочного типа, то есть в направлении меньшего пролета , выделяем полосу шириной 1 м и осуществляем подбор рабочей арматуры в этом направлении конструктивную арматуру в направлении большего пролета, принимаем аналогично.

- ширина вырезанной части полки плиты, равна 1 м.

, кН/м²,

где

- плотность бетона; - коэффициент условия работы;

;

Момент в центре и по краям полки плиты находим по формуле:

, кН*м



Записываем уравнение моментов относительно центра арматуры и из него находим безразмерную переменную :

,

где

- высота от центра рабочей арматуры до верхнего края полки плиты

- это соответствует равным 0,0444.

,

- предельная относительная деформация сжатого бетона;

-

высота сжатой зоны;

Возвращаемся к равенству всех сил на продольную ось и выражаем площадь арматуры:

На 1 метр располагается 6 арматурных стержней с разным шагом.

Сетка С-1.

Плита перекрытия имеет на углах каркасы из арматуры располагающиеся по всей длине. Это сетка С-2



Армирование поперечных, промежуточных и опорных ребер жёсткости принимается конструктивно.

2.6 Расчет прочности плиты по бетонной сжатой полосе между наклонными трещинами

- расчетное сопротивление бетона сжатию;

- ширина ребра эквивалентного тавра для ребристой плиты перекрытия, равно 0,16 м;

- высота от центра арматуры до верхней кромки плиты, равна 0,27 м.

- условие выполняется, наклонных трещин не возникает.

2.7 Расчет прочности плиты по сечению наклонному к продольной оси на действие поперечной силы

Условие прочности имеет вид:

поперечная сила от полной расчетной нагрузки в конце наклонного сечения.

усилие, воспринимаемое бетоном в наклонном сечении.

усилие, воспринимаемое поперечной арматурой в наклонном сечении.

наиболее опасная длина проекции наклонного сечения на горизонтальную ось.

коэффициент, учитывающий влияние усилия предварительного обжатия бетона.

площадь бетонного сечения плиты без учета свесов сжатых полок.



усилие обжатия плиты с учетом полных потерь предварительного напряжения в арматуре.

см².

- при

, , но

расчетное сопротивление растяжению поперечной арматуры.

площадь поперечной арматуры в поперечном сечении.



диаметр поперечной арматуры =0.5 см=5 мм.

шаг поперечной арматуры.

На участках конструкций, где поперечная сила не может быть воспринята только бетоном, поперечная арматура устанавливается с шагом не более:

,

принимаем

На участках, где поперечная сила может быть воспринята только бетоном:

,

принимаем

распределенная по длине полная расчетная нагрузка с учетом того, что она может отсутствовать в опорной зоне.



Принимаем

длина проекции наклонного сечения на которой учитывается работа поперечных стержней.

Принимаем

Проверяем условие прочности в конце наклонного сечения (Рис.24).

, условие выполняется.



Каркас К-1

2.8 Определение приведенных геометрических характеристик поперечного сечения плиты

Коэффициент, показывающий во сколько раз сталь прочнее бетона:

- модуль упругости стали, равен 200000 МПа;

- модуль упругости бетона, равен 32500 МПа;

Площадь приведенного сечения:

, см²

- ширина верхней полки плиты, равен 106 см;

- ширина ребра эквивалентного тавра, равен 16 см;

- высота полки плиты, равен 5 см;

- высота тавра, равна 30 см;

- площадь преднапряженной арматуры.

см²

Статический момент площади приведенного сечения относительно его нижней грани:

, см³

Расстояние от нижней грани сечения до его центра тяжести:

, см



Момент инерции приведенного сечения:

, см⁴

Момент сопротивления приведенного сечения:

, см³ - для нижней грани;

Расстояние от ядровой точки наиболее удален от растянутой грани до центра тяжести приведенного сечения:

, см - от верхней грани;

Упругопластический момент сопротивления приведенного сечения:

, см³ - для нижней грани;

- для таврового сечения с полкой в сжатой зоне;

- необходим для проверки трещиностойкости нижних волокон в стадии эксплуатации;

2.9 Определение потерь предварительного напряжения арматуры

Предварительно напряженность в арматуре принимается равной:

, МПа

Первые потери предварительного напряжения:

- - потеря от релаксации напряжений в арматуре, при электротермическом способе натяжения, равно:

;

- - при изготовлении плиты по агрегатно-поточной технологии изделия при пропаривании нагревается вместе с формой и упорами, поэтому температурный перепад между ними равен 0;

- - потери от деформаций формы, равен 0, так как способ натяжения электротермический;

- - потери от деформаций анкеров натяжных устройств при электротермическом способе натяжения, равен 0.

Сумма первых потерь равна:

- усилия обжатия бетона с учетом первых потерь напряжения в арматуре:

,



МПа*см²

Максимальное сжимающее напряжение в бетоне от действий силы предварительного обжатия не должны превышать:

, Мпа

- расчетное сопротивление сжатия для бетона класса В30.

, см

- условие проходит.

Вторые потери напряжения:

- - потери от усадки бетона, равна:

, Мпа

- для бетона классом меньше В35 равен 0,0002;

- модуль упругости для стали равен 200000 МПа.

- - потери от текучести бетона, равен:

-

коэффициент, показывающий во сколько раз сталь прочнее бетона, равен 6,15;

- коэффициент ползучести бетона, при влажности воздуха принимаем равным 2,3;

- коэффициент армирования;

- напряжения в бетоне на уровне центра тяжести напрягаемой арматуры, равен:

, Мпа

- изгибаемый момент от собственного веса плиты в середине ее пролета при :

, кН*м

, кН

,МПа

Полные потери предварительного напряжения в арматуре:

Предварительное напряжение в арматуре с учетом полных потерь:

, Мпа

Усилия обжатия бетона с учетом полных потерь:

, кН

2.10 Расчет по образованию трещин нормальной к продольной оси

Условием отсутствием нормальных трещин является выполнение следующего неравенства:



- момент от полной нормальной нагрузки, равен 75 кН*м;

- момент, воспринимаемый сечением перед образованием трещин:

- равенство не соблюдается, следовательно, трещины образуются, и требуется расчет ширины их раскрытия.

2.11 Расчет по раскрытию трещин нормальных к продольной оси

В общем случае ширину раскрытия трещин находят по формуле:

, мм

- коэффициент, учитывающий продолжительность действия нагрузки:

- при продолжительном действии нагрузки равен 1,4;

- при непродолжительном действии нагрузки равен 1.

- коэффициент, учитывающий профиль арматуры. Для арматуры периодического профиля равен 0,5;

- коэффициент, учитывающий характер нагрузки. Для изгиба и внецентренно сжатых элементов равен 1.

- модуль упругости для стали равен 200000 МПа;

- приращение напряжения в предельно напряженной арматуре после погашения за счет внешней нагрузки усилия предварительного обжатия;

Приращение напряжения от постоянной и временнодлительной нормативных нагрузок равен:

- изгибающий момент от постоянной и временнодлительной нагрузок, равен 62,77 кН*м;

- плечо внутренней пары сил;

Для элементов таврового прямоугольного сечения ;

Приращение напряжений от полной нормативной нагрузки:, Мпа

- приращение напряжений к моменту образования нормальной трещины:

- момент воспринимаемый сечением перед образованием трещин, равен кН*м;

- коэффициент, учитывающий неравномерное распределение относительно деформаций в арматуре на участках между трещинами;



- должен соответствовать .

Если меньше условия принимаем 0,2.

;

-

должен соответствовать . Если меньше условия принимаем 0,2.

- принимаем получившийся результат;

- базовое расстояние между трещинами

, мм

площадь сечения растянутого бетона:

, м²

- высота растянутой зоны бетона:

- поправочный коэффициент учитывающий неупругие деформации растянутого бетона, для тавровых сечений с полкой в сжатой зоне равен 0,9;

- площадь сечения напряженной арматуры, равна 0,000402 м².

Первоначально определяем ширину продолжительного раскрытия трещин от постоянной и временнодлительной нагрузки:

- принимаем 1,4, так как нагрузка является продолжительной;

Дальше проверяют ширину раскрытия трещин от полной нагрузки:

- ширина раскрытия трещин от полной нагрузки при ее непродолжительном действии:

, мм

- принимаем 1, так как нагрузка является непродолжительной;

- ширина раскрытия трещин от постоянной и временнодлительной нагрузки при ее непродолжительном действии:



, мм

- принимаем 1, так как нагрузка является непродолжительной;

Раскрытие трещин не превышает предельно допустимое.

2.12 Расчет прогибов плиты

определяется от нормативного значения постоянной и временной длительной нагрузки, так как прогибы должны удовлетворять эстетическо-технологическим требованиям.

Расчет изгибаемых элементов производят из условия:

- максимально допустимый прогиб, равен

,

В плите есть трещины, так как

:

,

при



и при

- приведенный модуль деформаций сжатого бетона:

, Мпа

;

- коэффициент, определяемый по таблице в зависимости от следующих параметров:

1.

2.

- принимаем равным 1.

3.

- из расчета на трещиностойкость;

- получаю из таблицы с помощью интрополяции.

- прогиб меньше допустимого, следовательно, дополнительный выгиб плиты учитывать не надо.



3. Расчет и конструирование неразрезного ригеля перекрытия

3.1 Расчетный пролет ригеля, сбор нагрузок и определение внутренних усилий

№ п/п	Вид нагрузки	Нормативная, кН/м2	Коэф.надежности по нагрузке гf	Расчетная, кН/м2
1	Постоянная от перекрытия: -плиточный пол д=15 мм, с= 2000кг/м2. - цементный выравнивающий слой д=20 мм, с= 2000кг/м2. - собственный вес ребристой панели приведенная толщина 100 мм, с= 2500кг/м2. - собственный вес ригеля hp=600 мм bp= 200 мм, с= 2500кг/м2		1,1 1,3 1,1 1,1	0,33 0,52 2,75 0.42
	Итого
2	Временная: -полная в том числе -кратковременная -длительная		1,2 1,2 1,2

= · l2· г_n = 7.2· 7.8 · 1= 56.16 кН/м - временная линейно распределенная нагрузка.

= · l2_*г_n = 4,02* 7.8 · 1= 31.36 кН/м - постоянная линейно распределенная погонная нагрузка.

Коэффициент Я определяется по таблице в зависимости от соотношения:

= = 1,8

	Номера точек (Яi)
	5	6	7	8	9	10
1,8	-0,0715	-0,0285	-0,007	-0,004	-0,023	-0,0625

Если Я>0, то нижние волокна растянуты, если Я<0, то верхние. Неразрезной трехпролетный ригель рассчитываем как неразрезную балку с учетом образования пластических шарниров, то есть текучести в растянутой арматуре, при этом рассмотрим различные варианты загружения трехпролетного ригеля временной нагрузкой. Значения огибающей эпюры М определяем по формуле , где берем по таблице в зависимости от соотношения для каждого сечения, на которые по длине с шагом разбит крайний и средний ригель.

l₀₁ = l₁ -b_k/2 + 1/3·300 = 6000-200+100=5900 мм

l₀₂= l₁ -2·b_k/2 = 6000- 400=5600 мм

g + = 31,36 + 56,16= 87,52 кН/м

Положительные значения огибающей эпюры моментов (низ)

№ точки				Момент кН*м
1	0,065	87,52	34,81	198,027
2	0,09	87,52	34,81	274,191
МАКСИМУМ	0,091	87,52	34,81	277,238
3	0,075	87,52	34,81	228,493
4	0,02	87,52	34,81	60,931
6	0,018	87,52	31,36	49,403
7	0,058	87,52	31,36	159,188
СЕРЕДИНА	0,0625	87,52	31,36	171,539



Отрицательные значения огибающей эпюры моментов (верх)

№ точки				Момент кН*м
5	-0,0715	87,52	34,81	-217,83
5	-0,0715	87,52	31,36	-196,241
6	-0,0285	87,52	31,36	-78,222
7	-0,007	87,52	31,36	-19,212

Огибающая эпюра поперечных сил (Q)

Для точки 0:

Для точки 5:

Для точки 5 и 10:



3.2 Прочностные и деформативные характеристики бетона и арматуры

Бетона тяжелый кл.В25

R_b = 14,5 МПа

R_bt = 1,05 МПа

Е_b = 30•10³ МПа

Арматура продольная рабочая, кл.А400

R_s = 355 МПа

R_sc = 355 МПа

Е_s = 2•10⁵ Мпа



3.3 Расчет ригелей крайнего и среднего пролета на прочность по нормальным сечениям

Предварительно определяем граничное значение относительной высоты сжатого бетона.

предельная относительная деформация сжатого бетона.

Используется 2 уравнения равновесия: ?М =0; ? N=0;

Из 1-го уравнения определяем высоту сжатой зоны бетона:

?М =0

R_b = 14,5 МПа (кл.В25)

b = 200 мм - ширина сечения ригеля

Защитный слой а₃ ? 20мм

? d_s

Расстояние в свету ? 25 мм. Первоначально принимаем a_s = 6 см

h = 600 мм - высота сечения ригеля.

= h - 6 см = 540 мм - рабочая высота сечения от верха сжатой грани до ц.т. всей растянутой арматуры.



= = = 0,328

= = = 0,258

= = = 0,203

= = = 0,232

= = = 0,023

По таблице принимаем в зависимости от A_0i:

№ сечения	A0i	i
1-1	0,328	0,413
2-2	0,258	0,304
3-3	0,203	0,29
4-4	0,232	0,266
5-5	0,023	0,023

_i < = 0,53 - условие выполняется. Следовательно, в предельном состоянии в арматуре будет наблюдаться текучесть.



Для сечения 1-1:

Принимаем диаметр продольной рабочей арматуры класса А400 равный 25мм.



Для сечения 2-2:

Принимаем диаметр продольной рабочей арматуры класса А400 равный 22мм.



Для сечения 3-3:

Принимаем диаметр продольной рабочей арматуры класса А400 равный 22мм.



Для сечения 2`-2`:

Принимаем диаметр продольной рабочей арматуры класса А400 равный 20 мм.

Для сечения 3`-3`:

2 стержня d=10 мм.

2



3.4 Расчет прочности ригелей по бетонной сжатой полосе между наклонными трещинами

;

Условие прочности по сжатой полосе между наклонными трещинами обеспечено.

3.5 Расчет ригелей на прочность по наклонному сечению на действие поперечной силы

Условие прочности имеет вид:

поперечная сила от полной расчетной нагрузки в конце наклонного сечения.

усилие, воспринимаемое бетоном в наклонном сечении.

усилие, воспринимаемое поперечной арматурой в наклонном сечении.

наиболее опасная длина проекции наклонного сечения на гориз. ось.

Рассматриваем сечение 1`-1`, где .

- при

, ,

но

расчетное сопротивление растяжению поперечной арматуры.

площадь поперечной арматуры в поперечном сечении.



диаметр поперечной арматуры.

Диаметр поперечной арматуры первоначально принимаем по свариваемости с продольной рабочей арматурой.

На первом этапе расчета принимаем конструктивный шаг поперечных стержней.

шаг поперечной арматуры.

Так как находится с сечении 1`-1` (т.е. на опоре), то:

Принимаем

длина проекции наклонного сечения на которой учитывается работа поперечных стержней.

Принимаем

Проверяем условие прочности в конце наклонного сечения.

Рассматриваем сечение 2-2, где .

- при

, , но

расчетное сопротивление растяжению поперечной арматуры.

площадь поперечной арматуры в поперечном сечении.

диаметр поперечной арматуры.

Диаметр поперечной арматуры первоначально принимаем по свариваемости с продольной рабочей арматурой.

На первом этапе расчета принимаем конструктивный шаг поперечных стержней.

шаг поперечной арматуры.

Так как находится в сечении 2-2 (т.е. на опоре), то:

,



Принимаем

длина проекции наклонного сечения на которой учитывается работа поперечных стержней.

Принимаем

Проверяем условие прочности в конце наклонного сечения.

Шаг S_w вычислен, исходя из вышеприведённого условия:



На пролете:

,

отсюда следует, что

Рассматриваем сечение 2`-2`, где .

- при

, ,

но



расчетное сопротивление растяжению поперечной арматуры.

площадь поперечной арматуры в поперечном сечении.

диаметр поперечной арматуры.

Диаметр поперечной арматуры первоначально принимаем по свариваемости с продольной рабочей арматурой. На первом этапе расчета принимаем конструктивный шаг поперечных стержней.

шаг поперечной арматуры.

Так как находится в сечении 2`-2` (т.е. на опоре), то:

Так как в сечении 5-5 был принят диаметр поперечной арматуры 8 мм и при диаметре 6 мм, получаются большие вылеты арматуры, то принимаем

Принимаем



длина проекции наклонного сечения, на которой учитывается работа поперечных стержней.

Принимаем

Проверяем условие прочности в конце наклонного сечения.

Шаг S_w вычислен, исходя из вышеприведённого условия:

,

принимаю Sw=0,25

На пролете:

,

отсюда следует, что

3.5 Стык ригеля с колонной

Стык ригеля с колонной выполняем жестким на ванной сварке выпусков его верхних надопорных стержней со специальными стыковыми стержнями длиной 150 мм, эти стыковые стержни аналогично свариваются с заранее забетонированными в колонну стержнями, диаметр примем равным диаметру надопорных стержней ригеля. В дальнейшем такой стык забетонируется.



3.6 Построение эпюры материалов

Крайний и средний ригель армируют двумя сварными каркасами, часть продольный стержней каркаса обрывают в соответствии с изменениями огибающей эпюры моментов и строят так называемую эпюру материалов (эпюру арматуры), которая представляет собой эпюру фактических изгибающих моментов, воспринимаемых ригелями при их принятых геометрических размерах, классе бетона, арматуры и характере армирования.

Обрыв арматурных стержней производят с целью экономии рабочей арматуры, при этом в пролете ригелей обрывают не более 50% рабочей арматуры и до грани свободной опоры, так и до грани промежуточной опоры (на колонну) доводят не менее двух стержней.

Эпюру материалов строят исходя из условия равновесия

; ;



1) Момент, воспринимаемый сечением при полном армировании нижней растянутой зоны крайнего ригеля



2) Момент, воспринимаемый сечением при обрыве второго ряда арматуры нижней растянутой зоны крайнего ригеля

3) Момент, воспринимаемый сечением при полном армировании нижней растянутой зоны среднего ригеля



4) Момент, воспринимаемый сечением при обрыве второго ряда нижней арматуры среднего ригеля

5) Момент, воспринимаемый сечением при полном армировании верхней растянутой зоны крайнего ригеля



6) Момент, воспринимаемый сечением при обрыве второго ряда арматуры верхней растянутой зоны крайнего ригеля

7) Момент, воспринимаемый сечением при конструктивном армировании верхней растянутой зоны крайнего ригеля

8)

9) Момент, воспринимаемый сечением при полном армировании верхней растянутой зоны среднего ригеля



10) Момент, воспринимаемый сечением при обрыве второго ряда арматуры верхней растянутой зоны среднего ригеля



Для обеспечения прочности по наклонным сечениям ригеля на действие изгибающего момента обрываемые стержни должны быть заведены за место теоретического обрыва, которое принимается максимальным из двух значений

1)

2)

3)

4)

- теоретическое место сварки

Место теоретического обрыва - место пересечения эпюры материалов и эпюры огибающих моментов.

- поперечная сила в месте теоретического обрыва.



4. Колонна

4.1 Определение продольных усилий в колонне первого этажа от расчетных нагрузок

Таблица сбора постоянных нагрузок от покрытия и перекрытия.

№ п/п	Вид нагрузки	Нормативная, кН/м2	Коэф. надежности по нагрузке гf	Расчетная, кН/м2
1	Постоянная от покрытия: - рулонный водоизоляционный ковер в 3 слоя д=30 мм, с= 400кг/м2 - цементный выравнивающий слой д=20 мм, с= 2000кг/м2 - утеплитель (пенобетонные плиты) д=120 мм, с= 400кг/м2. - пароизоляция д=10 мм, с= 400кг/м2. - вентиляционная коробка - собственный вес ребристой панели приведенная толщина 100 мм, с= 2500кг/м2. - собственный вес ригеля hp=600 мм bp= 200 мм, с= 2500кг/м2.	0,5	1,2 1,05 1,1 1,1	0,525 2,75 0,4235
	Итого			4,9865
2	Постоянная от перекрытия: -плиточный пол д=15 мм, с= 2000кг/м2. - цементный выравнивающий слой д=20 мм, с= 2000кг/м2. - собственный вес ребристой панели приведенная толщина 100 мм, с= 2500кг/м2. - собственный вес ригеля hp=600 мм bp= 200 мм, с= 2500кг/м2		1,1 1,3 1,1 1,1	0,33 0,52 2,75 0,4231
	Итого			4,0231
3	Снеговая
4	Временное на перекрытие		1,2

Грузовая площадь для сбора нагрузок на колонну:

* = 66007800 = 51,48 м².

Вес колонны типового этажа:

кН

Вес колонны 1 этажа:

кН

Усилия в колонне первого этажа:

4.2 Прочностные и деформативные характеристики бетона и арматуры

Бетон класса В25:

= 1,05 МПа.

= 30 МПа.

Продольная рабочая арматура класса А400:

= 355 МПа.

= 415 МПа.

= 300 Мпа.

Поперечная арматура класса В500:

= 435 МПа.

= 415 МПа.

= 300 Мпа.

4.3 Расчет прочности колонны по нормальному сечению.

Момент в уровне заделки в фундамент:

разность моментов во 2-ом и 4-ем сечениях.

, следовательно,

расчетная длина колонны.

Условие прочности:

площадь поперечного сечения колонны.

требуемая по расчету площадь продольной арматуры колонны.

,

Принимаем диаметр рабочей арматуры класса А400 равный 28 мм.



Условие прочности по нормальным сечениям выполняется.

Условие выполнено

Принимаем

4.3 Расчет на местное сжатие, опирание ригеля на консоль колонны

В месте опирания ригеля на консоль колонны бетон работает на местное сжатие (смятие). Расчет производят из условия:



- местная сжимающая сила от внешней нагрузки, равная опорному давлению ригеля (Q₂)

- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по площади смятия

- площадь приложения сжимающей силы (площадь смятия)

- расчетное сопротивление бетона смятию

- максимальная расчетная площадь смятия

Условие выполнено.

4.4 Расчет на прочность короткой опорной консоли колонны

Вылет консоли

Высота консоли

Высота консоли у свободного конца 30 см. Консоль армируется огибающей арматурой класса А400 и поперечными стержнями. Диаметр поперечных стержней по первом этапе расчета принимаем равным диаметру поперечной арматуры колонны 8 мм.

Огибающую арматуру приваривают к закладным деталям, а именно к уголкам 250Ч125Ч14. В результате принимаем:

Консоль считают короткой, т.к. ее вылет не превышает 30% от высоты ее рабочего сечения.

Прочность короткой консоли проверяют исходя из условия:

Проверяем прочность сжатого бетона по наклонной полосе в консоли

Правая часть неравенства

( принимается не более

и не менее

,

принимаем правую часть равной 845,25

Консоль - короткий изгибаемый элемент, изгибающий момент которого равен

В связи с ответственностью узла такой момент увеличивают на 25%



4.5 Конструирование стыка колонны первого этажа

Стыки колонн назначим на уровне от уровня перекрытия с целью удобства выполнения монтажных работ при их установке. Нулевая точка изгибающих моментов в колонне второго и любого другого вышележащего этажа расположена в середине его высоты. Поэтому при указанном выше месторасположении стыка его конструкция должна обеспечивать восприятие и передачу не только нормальной силы, но и изгибающего момента с перерезывающей силой, т.е. стык должен быть жестким.

При монтаже сборных колонн наибольшее распространение получил жесткий стык, выполняемый посредством ванной сварки выпусков рабочей арматуры колонны, расположенных в специальных подрезках, с последующим замоноличиванием подрезок. Такое замоноличивание выполняют в специальной инвентарной опалубке бетоном класса не ниже В20 под давлением. Суммарную высоту подрезок принимают не менее 300мм и не менее с целью надежного сцепления арматурных выпусков с бетоном замоноличивания. При армировании колонны четырьмя продольными стержнями арматуры подрезки устраивают по ее углам. Глубину вырезов принимают с учетом обеспечения минимального размера от центра тяжести арматуры до стенки выреза, равного 50мм. В курсовой работе глубину вырезов можно принять равной 100?100мм.

На торце каждой колонны располагают стальной распределительный лист толщиной не менее расстояния от его края до центрирующей прокладки. Ее приваривают к распределительному листу нижнего этажа. Толщина прокладки составляет от 5 до 10 мм, а размеры в плане не менее размера поперечного сечения колонны. К такой закладной детали приваривают четыре анкерных (монтажных) стержня из арматуры класса А240 диаметром 12 мм и длиной не менее , где диаметр продольной рабочей арматуры класса А400, замоноличенных в теле колонны при ее изготовлении.

В результате размеры прокладки принимаем , т.е. . Размеры в плане распределительного листа . Расстояние от его края до прокладки . В результате толщина листа .

В стуке колонн бетон испытывает местное сжатие (смятие) по площади распределительного листа, при этом на длине не менее торцы колонн усиливают сетками косвенного армирования. В зоне подрезок устанавливают не более двух сеток, всего сеток не менее четырех. Шаг сеток от 6 до 15 см, но не более поперечного сечения колонны. Принимаем шаг сеток 7см. Размер ячеек сетки принимают от 45 до 100 мм, но не более поперечного сечения колонны. Диаметр арматуры сеток принимаем равным диаметру поперечной арматуры, т. е. 8 мм.



5. Расчет и конструирование плиты

5.1 Компоновка конструктивной схемы перекрытия

Монолитное ребристое перекрытие состоит из плиты и системы перекрестных балок (второстепенных и главных), которые бетонируются вместе и представляют собой единую конструкцию.

Плита опирается на второстепенные балки, а второстепенные на главные, опорами главных балок служат колонны и стены здания.

В курсовой работе монолитные перекрытия рассматриваются как вариант альтернативный сборному, поэтому пространственную жесткость здания с неполным каркасом обеспечивают по схеме аналогичной сборному варианту: главные балки располагают в поперечном направлении, их опирание 300 мм.

Как с точки зрения обеспечения необходимой длины зоны анкеровки продольной рабочей зоны арматуры балок, так и обеспечение необходимой площади передачи нагрузки с балок на стены.

Второстепенные балки располагают в продольном направлении по осям колонн, а также между ними с шагом

Шаг

Опирание второстепенных балок на поперечные несущие стены принимаем 250 мм.

Вдоль продольных несущих стен второстепенные балки не располагают, а используют вариант опирания на эти стены монолитные плиты.

Площадка опирания принимается не менее ее толщины и не менее 120 мм, а при кирпичных стенах не менее половины кирпича (125 мм). Принимаем 130 мм.

Привязку продольных и поперечных несущих стен к разбивочным осям выполняем по аналогии со сборным перекрытием.

В середине длины здания также устраиваем температурно-усадочный шов с привязкой осей колонн и главных балок от осей, толщина шва составляет 30 мм и заполняется герметичным материалом.

Толщину плиты в промышленном здании назначают в зависимости от величины действующих нагрузок, ее пролета (шага второстепенных балок) и требований огнестойкости (критериев теплоизолирующей способности и целостности).

Исходя из опыта проектирования ее принимают равным (1/30-1/40) шага второстепенных балок, но не менее 80 мм для плит перекрытия и 60 мм для плит покрытий. Принимаем ее равной 8 см.

Размеры поперечного сечения второстепенных балок принимаем следующими

;

Принимаем

Принимаем

В этом случает пролет монолитной плиты, равный расстоянию в свету между второстепенными балками, а при опирании на продольные несущие стены - расстоянию от оси опоры до грани ребра второстепенной балки, будет в 2 раза меньше ее пролета, а перпендикулярном направлении, равного расстоянию в свету между главными балками, а при опирании плиты на поперечные несущие стены - расстоянию от оси опоры на стене до грани ребра главной балки. Такая монолитная плиты будет балочной. Так как привязка плиты и изгибающие моменты в ней от нагрузки значительно больше в поперечном направлении, чем в продольном. В этом направлении основная нагрузка воспринимается второстепенной балкой.

Размеры поперечного сечения главных балок принимаем по аналогии со сборным ригелем перекрытия

5.2 Сбор нагрузок на плиту и определение усилий от них

№ п/п	Вид нагрузки	Нормативная, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке гf	Расчетная, кН/м2
1	Постоянная от перекрытия: -плиточный пол д=15 мм, с= 2000кг/м2. - цементный выравнивающий слой д=20 мм, с= 2000кг/м2. - собственный вес плиты 80 мм, с= 2500кг/м2.		1,1 1,3 1,1	0,33 0,52 2,2
	Итого
2	Временная		1,2
3	Полная

При расчете монолитных плит рассматриваем полосу шириной 1 м, вырезанную из плиты параллельно ее коротким сторонам. Плиту рассматриваем как неразрезную балку, опираемую на второстепенную балку и наружные продольные несущие стены. В расчётной схеме таким образом плиту заменяют неразрезным многопролетным стержнем.

При расчете рассматриваем пятипролетную балку, т.к. усилия во всех средних пролетах плиты незначительно отличаются от усилий в третьем пролете, расчет выполняют по методу предельного равновесия, т.е....