Расчет монолитного железобетонного ребристого перекрытия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Санкт-Петербургский государственный Политехнический университет

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К курсовому проекту

на тему:

Расчет монолитного железобетонного ребристого перекрытия

Выполнил: Игнатьев Е.В. гр.4014/21

Проверил: Никитин С.Е.

Санкт-Петербург 2014

Оглавление

Введение

1. Разбивка балочной клетки

1.1 Предварительное назначение размеров её элементов

2. Расчет и проектирование балочной плиты

2.1 Статический расчет балочной плиты

2.2 Определение площади сечения арматуры в плите

3. Расчет второстепенных и главных балок

3.1 Статический расчет второстепенной балки

3.2 Статический расчет главной балки

3.3 Определение площади сечения продольной арматуры

3.4 Расчет поперечной арматуры в случае армирования балки вязаными каркасами

4. Расчет и проектирование колонны, работающей на центральное сжатие

4.1 Определение нагрузок действующих на колонну

4.2 Подбор продольной арматуры в колонне

5. Расчет и проектирование монолитного фундамента

5.1 Определение габаритных размеров фундамента

5.2 Армирование фундамента

Введение

Монолитное ребристое перекрытие состоит из монолитной плиты, второстепенных и главных балок, монолитно связанных между собой.

Суть монолитно-ребристого перекрытия заключается в том, что в целях экономии бетона он удален из растянутой зоны и сосредоточен главным образом в сжатой зоне. В растянутой зоне бетон сохранен лишь для размещения рабочей растянутой арматуры.

Монолитная плита работает вдоль короткой стороны как многопролетная неразрезная балка, опирается на второстепенные балки и монолитно связана с ними.

Второстепенные балки воспринимают нагрузку от монолитной плиты и передают ее на главные балки, монолитно связанные с ними.

Главные балки опираются на колонны и наружные стены.

Исходные данные для проектирования следующие:

- размеры здания в плане в осях - 19,8х48 м

- нормативная полезная нагрузка - 1,5 т/м²

- этажность здания - 2 этажа

- высота этажа - 4,2 м

- тип пола - плиточный пол по шлакобетону.

монолитный железобетонный ребристый перекрытие

1 Разбивка балочной клетки

1.1 Предварительное назначение размеров её элементов

Пролет главной балки l_гб = 6600 мм, пролет второстепенной балки l_вб = 6000мм

Определение высоты главной балки:

, где , принимаем

Определение ширины главной балки:

, принимаем

Определение высоты второстепенной балки:

, где , принимаем

Определение ширины второстепенной балки:

, принимаем

Определение толщины плиты:

, где

, принимаем

Сечение балки:

Главная балка Второстепенная балка

2. Расчет и проектирование балочной плиты

2.1 Статический расчет балочной плиты

При расчете из перекрытия мысленно вырезается (перпендикулярно второстепенным балкам) полоса шириной 1 м, которая и рассматривается как многопролетная неразрезная балка, несущая постоянную и временную нагрузки.

Постоянная нагрузка в большинстве случаев бывает равномерно распределенной, а временная (полезная) может быть распределенной по любому закону или сосредоточенной. В нашем случае примем её также равномерно распределенной.

Таблица № 1.

Наименование	Нормативная нагрузка	n	Расчетная нагрузка
I. Постоянная нагрузка
А) Конструкция пола
1.Плитка керамическая	0,5	1,2	0,6
2.Цементный слой ,	0,44	1,2	0,528
3.Шлакобетон	1,2	1,2	1,44
Б) Собственный вес плиты ,	2,5	1,1	2,65
Итого	4,64		5,218
II. Временная нагрузка
Полезная	15	1,2	18
Итого	19,64		23,218

Расчетные нагрузки действующие на 1 пог. м балки шириной b=1м:



При обычном статическом расчете неразрезных балок предполагается шарнирное опирание их на опоры, не препятствующие повороту опорных сечений. Плита же ребристого перекрытия, будучи монолитно связанной с балками, не может свободно поворачиваться на промежуточных опорах. Это упругое защемление плиты на промежуточных опорах отражается главным образом на изгибающих моментах средних пролетов. Для косвенного учета упругого защемления плиты во второстепенных балках в качестве условной расчетной постоянной и временной нагрузок принимают:

Статически неопределимая многопролетная неразрезная балка сводится к расчету пяти пролетной балки, если фактическое число пролетов больше или равно пяти. Таким образом, в плите с пятью пролетами и более необходимо найти пять значений изгибающих моментов: М1, М2, М3, МВ, МС.

Изгибающие моменты в расчетных сечениях определим из формулы:

, где

- коэффициенты влияния от действия постоянной нагрузки

- коэффициенты влияния от действия временной полезной нагрузки

Таблица № 2.

Сечение	Схема загружения
1	1	0,0779	5,27	0,0989	3,82	9,09
2	2	0,0329	2,23	0,0789	3,05	5,28
3	1	0,0461	3,12	0,0855	3,31	6,43
B	3	-0,1053	-7,13	-0,1196	-4,63	-11,87
Bгр						-9,45
C	4	-0,0799	-5,4	-0,1112	-4,3	-9,89
Cгр						-7,47

Значения моментов по граням второстепенных балок Вгр и Сгр рассчитываем по формуле:

,

где - значение момента по оси опоры.

2.2 Определение площади сечения арматуры в плите

Для элементов монолитного ребристого перекрытия принимаем бетон класса В30 прочностью R_b = 17 МПа и стержневую арматуру из стали класса А-II с расчетным сопротивлением R_s = 280 МПа.

Таблица № 3.

Сечение	М	h0=h-a	А0	з	AS расч	Сортамент	AS факт	µ%
1	9,09	7,00	0,109	0,943	4,9	11ст. ?8	5,03	0,7
2	5,28	7,00	0,063	0,967	2,78	9ст. ?6	2,83	0,4
3	6,43	7,00	0,077	0,960	3,4	9 ст. ?7	3,02	0,5
Вгр	9,45	7,00	0,113	0,940	5,1	12 ст. ?8	5,03	0,7
Сгр	7,47	7,00	0,089	0,961	3,9	8 ст. ?9	4,45	0,5

Пример расчета первой строки:

Полезную высоту плиты уточним по наибольшему пролетному или моменту по грани опоры. Задавшись процентом армирования µ%=(0,6-0,9)%=0,7%, - определим относительную высоту сжатой зоны:

где - граничное значение относительной высоты сжатой зоны, по табл.4 приложения III , т.к. класс арматуры A-II, марка бетона В30.

По табл.3 соответствующее значение А₀=0,113, подсчитаем полезную высоту плиты:

Примем

Полная высота плиты h = h₀ + a (a = 20 мм), h = 7+ 2 = 9 см

Подобранную высоту плиты сохраняем во всех пролетах.

Определяем параметр А₀:

и соответствующее ему значение з з=0,943

Площадь арматуры найдем из зависимости:

По сортаменту подбираем количество и диаметр стержней с таким расчетом, чтобы отклонение A_{s факт} от A_{s расч} в большую сторону было не более чем на 10%, а в меньшую не превышало 2-3%. Стержней должно быть не менее пяти.

Фактический процент армирования определяем по формуле:

3. Расчет второстепенных и главных балок

3.1 Статический расчет второстепенной балки

Второстепенные балки ребристого перекрытия по своей статической схеме в большинстве случаев представляют собой многопролетные неразрезные балки. Нагрузка на них передается от плиты.

С целью учета упругого защемления второстепенных балок на опорах рекомендуется четверть временной нагрузки присоединить к постоянной. Таким образом, условными расчетными нагрузками будут:

где: - собственный вес 1 пог. м балки.

Для расчета второстепенных балок требуются огибающие эпюры моментов и поперечных сил. В случае действия на балку равномерно распределенной нагрузки и значения M и Q определяют по формулам:

Таблица № 4.

Сечение	x/l	Влияние q	Влияние p	Расчетные моменты
		б*	Mq	вmax*	вmin*	Mp max	Mp min	Mmax	Mmin
A	0	0	0	0	0	0	0	0	0
1,1	0,2	0,0589	58,93	0,0695	-0,0105	71,34	-10,78	130,27	48,15
1,2	0,4	0,0779	77,94	0,0989	-0,0211	101,51	-21,66	179,45	56,28
1,3	0,6	0,0568	56,83	0,0884	-0,0316	90,74	-32,44	147,57	24,39
1,4	0,8	-0,0042	-4,2	0,0381	-0,0423	39,11	-43,42	34,91	-47,62
1,5	0,9	-0,0497	-49,73	0,0183	-0,0680	18,78	-69,8	-30,95	-119,53
B	1	-0,1053	-105,35	0,0144	-0,1196	14,78	-122,76	-90,57	-228,11
Вгр								-69,46	-207
2,1	1,1	-0,0576	-57,63	0,0140	-0,0717	14,37	-73,60	-43,26	-131,22
2,2	1,2	-0,0200	-20,01	0,0300	-0,0500	30,79	-51,32	10,78	-71,33
2,3	1,4	0,0253	25,31	0,0726	-0,0474	74,52	-48,65	99,83	-23,34
2,4	1,5	0,0328	32,82	0,0789	-0,0461	80,99	-47,32	113,80	-14,50
2,5	1,6	0,0305	30,52	0,0753	-0,0447	77,29	-45,88	107,81	-15,37
2,6	1,8	-0,0042	-4,20	0,0389	-0,0432	39,93	-44,34	35,73	-48,54
2,7	1,9	-0,0366	-36,62	0,0280	-0,0646	28,74	-66,31	-7,88	-102,93
С	2	-0,0799	-79,94	0,0323	-0,1112	33,15	-114,14	-46,79	-194,08
Сгр								-25,68	-172,97
3,1	2,1	-0,0339	-33,92	0,0293	-0,0633	30,07	-64,97	-3,84	-98,89
3,2	2,2	0,0011	1,10	0,0416	-0,0405	42,70	-41,57	43,80	-40,47
3,3	2,4	0,0411	41,12	0,0855	-0,0385	87,76	-39,52	128,88	1,60
3,4	2,5	0,0461	46,12	0,0895	-0,0395	91,87	-40,54	137,99	5,58

Таблица № 5.

Сечение	x/l	Влияние q	Влияние p	Расчетные моменты
		?*	Qq	дmax*	дmin*	Qp max	Qp min	Qmax	Qmin
A	0	0,395	54,89	0,447	-0,053	63,72	-7,56	118,61	47,33
1,1	0,2	0,195	27,1	0,273	-0,078	38,92	-11,12	66,02	15,98
1,2	0,4	-0,005	-0,7	0,147	-0,152	20,96	-21,67	20,26	-22,37
1,3	0,6	-0,105	-14,59	0,102	-0,207	14,54	-29,51	-0,05	-44,1
1,4	0,8	-0,405	-56,28	0,026	-0,431	3,7	-61,44	-52,58	-117,72
B	1	-0,605	-84,07	0,015	-0,620	2,14	-88,39	-81,93	-172,46
Вгр								152,47	-166,59
2,1	1	0,526	73,09	0,598	-0,072	85,25	-10,26	158,34	62,83
2,2	1,2	0,326	45,30	0,414	-0,088	59,02	-12,55	104,32	32,76
2,3	1,4	0,126	17,51	0,270	-0,143	38,49	-20,39	56,00	-2,88
2,4	1,5	0,026	3,61	0,215	-0,188	30,65	-26,80	34,26	-23,19
2,5	1,6	-0,074	-10,28	0,171	-0,245	24,38	-34,93	14,09	-45,21
2,6	1,8	-0,274	-38,08	0,118	-0,392	16,82	-55,88	-21,25	-93,96
2,7	1,9	-0,374	-51,97	0,106	-0,480	15,11	-68,43	-36,86	-120,40
С	2	-0,474	-65,87	0,103	-0,577	14,68	-82,26	-51,18	-148,12
Сгр								147,86	-142,25
3,1	2	0,500	69,48	0,591	-0,091	84,25	-12,97	153,73	56,51
3,2	2,2	0,300	41,69	0,406	-0,106	57,88	-15,11	99,57	26,58
3,3	2,4	0,100	13,90	0,260	-0,160	37,07	-22,81	50,96	-8,91
3,4	2,5	0	0,00	0,204	-0,204	29,08	-29,08	29,08	-29,08

За расчетные моменты и поперечные силы у опор второстепенных балок надлежит принимать их значения по граням главных балок, которые приближенно можно подсчитать по формулам:

Точки пересечения эпюр и с осью балки определятся по формуле:

3.2 Статический расчет главной балки

Статический расчет главных балок монолитных ребристых перекрытий следовало бы выполнить с учетом влияния жесткости колонн, т.е. как ригелей рамной конструкции. Однако вследствие того, что погонные жесткости колонн, как правило, значительно меньше погонных жесткостей главных балок, последние обычно рассчитываются без учета защемления в колоннах.

Нагрузка на главную балку передается от второстепенных балок в виде сосредоточенных сил G и P.

G_гл=G_пол+G_пл+G_вт+G_гл^*,

Расчетную полезную нагрузку Р определим из зависимости:

Моменты и перерезывающие силы в расчетных сечениях определим по формулам:

Для построения огибающих эпюр M и Q достаточно определить их значения в точках приложения грузов и над опорами. Подсчет значений ординат огибающих эпюр M и Q произведем в табличной форме.

Таблица № 6.

Сечение	x/l	Влияние q	Влияние p	Расчетные моменты
		б*	Mq	вmax*	вmin*	Mp max	Mp min	Mmax	Mmin
A	0	0	0	0	0	0	0	0	0
1,1	0,33	0,244	165,29	0,279	-0,044	350,01	-55,20	515,30	110,09
1,2	0,66	0,156	105,68	0,244	-0,089	306,10	-111,65	411,78	-5,97
B	1	-0,267	-180,87	0,044	-0,311	55,20	-390,16	-125,67	-571,03
Вгр								-107,42	-561,96
2,1	1,33	0,067	45,39	0,200	-0,133	250,91	-166,85	296,29	-121,46

Таблица № 7.

Сечение	x/l	Влияние q	Влияние p	Расчетные моменты
		?*	Qq	дmax*	дmin*	Qp max	Qp min	Qmax	Qmin
A	0	0,733	75,24	0,867	-0,138	164,80	-26,23	240,03	49,00
В	1	-1,267	-130,04	0,044	-1,311	8,36	-249,19	-121,68	-379,24
B	1	1,000	102,64	1,222	-0,222	232,28	-42,20	334,92	60,44

Расчетными моментами в пролетах считаются максимальные положительные моменты, а на опорах - моменты у граней колонн, определяемые по формуле:

где:

- ширина колонны

- наименьшая по модулю поперечная сила справа или слева от опоры

3.3 Определение площади сечения продольной арматуры

Полезную высоту балки определяем по формуле:

где:

- наибольший расчетный пролетный или изгибающий момент по грани опоры

b - ширина ребра балки

где:

м - процент армирования (1,5% - 2%)

По полученному значению о определим А₀

Полная высота сечения балок h=h₀+a, учитывая двухрядное распределение арматуры, защитный слой a принимают 50-60 мм.

Полученную высоту округляем до 5 см в большую сторону.

Принимаю высоту h=80 см, h₀=72 см.

На участках отрицательных изгибающих моментов (у опор), где плита попадает в растянутую зону, площадь арматуры определяют, как в прямоугольном сечении (см. п. 2.2)

По известным b, h₀ и М подсчитывают параметр А₀:

Затем находят коэффициент з, соответствующий вычисленному значению А₀, после чего площадь сечения определяется по формуле:

На участках же положительных моментов (в пролетах), площадь арматуры определяется так же, как в балках таврового сечения.

Прежде всего, выбирается расчетная ширина полки

Следовательно принимаю 2,2 м. Теперь установим положение нейтральной оси. Если М_полки ? М_вн, то нейтральная ось проходит в полке и, следовательно, сечение рассчитывается как прямоугольное с шириной равной

Таблица № 8.

Сечение	М, кНм	h0, см	A0	з	As расч, см2	Сортамент nsЧds	As факт, см2	м %
1	0	72	0	0	0	0	0	0
2	515,3	72	0,027	0,986	25,92	8 ? 22	26,61	1,2
3	571,03	72	0,22	0,874	28,73	8 ? 22	30,41	0,2
4
5	296,29	72	0,015	0,992	14,82	4 ? 22	15,2	0,7

3.4 Расчет поперечной арматуры в случае армирования балки вязаными каркасами

При армировании балок вязаными каркасами в поперечном сечении устанавливают две или четыре ветви хомутов. При b<350 мм ставят две ветви хомутов.

Расчет на действие силы Q:

Исходя из неравенства, продолжаем расчет поперечной арматуры.

Подсчитаем максимальный шаг хомутов:

Шаг хомутов по нормам

, примем

, примем

Предельное усилие в хомутах на единицу длины балки в пределах наклонного сечения -

где:

- шаг хомутов

- площадь поперечного сечения одной ветви хомута

, принимаем

- расчетное сопротивление арматуры хомутов

примем

4. Расчет и проектирование колонны, работающей на центральное сжатие

4.1 Определение нагрузок действующих на колонну

Грузовая площадь для одной колонны равна:

Сжимающая сила:

где:

- расчетная продольная сила от длительно действующей нагрузки

- расчетная продольная сила от кратковременно действующей нагрузки

4.2 Подбор продольной арматуры в колонне

Подбор арматуры

- коэффициент продольного изгиба

примем равным: ,

,

m - масштабный коэффициент

m=1, т.к. a_к и b_к > 20 см

Примем:

Арматуру берем конструктивно

Примем:

4 диаметра по 16

5. Расчет и проектирование монолитного фундамента

5.1 Определение габаритных размеров фундамента

где:

- расчетное сопротивление грунта

- средний объемный вес фундамента и грунта.

- глубина заложения фундамента, зависит от глубины промерзания грунта

Примем: ,

Высоту фундамента определим из условия прочности его против среза:

где:

- высота фундамента

- расчетное сопротивление бетона на срез

, примем марку бетона: B 30,

- периметр колонны

Примем

Поскольку высота фундамента составляет 0,6 м, по условию проектирования фундамента, мы назначаем две ступени.

Проверка высоты фундамента из условия продавливания колонной фундамента по призме обрушения

где:

- рабочая высота фундамента

- защитный слой

- среднее арифметическое между периметром верхнего и нижнего основания пирамиды

Высота нижней ступени h₁ подбирается так, чтобы в ней не требовалось поперечной арматуры, т.е. из условия

Минимальная рабочая высота первой (нижней) ступени фундамента:

- защитный слой

5.2 Армирование фундамента

Площадь сечения арматуры определяется из расчета на изгиб консольных выступов фундамента в сечениях 1-1 (у грани колонны) и 2-2 (у грани второго уступа).

Зададимся диаметром и числом стержней арматуры

Берем

Размещено на Allbest.ru

...