Расчет сопротивления материалов при проектировании трехэтажного промышленного назначения

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Расчетные сопротивления материалов

Длина здания 36м, ширина - 18м. Стены кирпичные, 1-й группы кладки, толщиной t-64см. Сетка колонн l1•l2 = 6 • 6м. Количество этажей n = 3. Высота этажа Нэт = 5,6м. Место строительства - г Курск. Нормативная постоянная нагрузка qn равная 2500Н/м2. Нормативная временная нагрузка vn, равная 1250Н/м2, по своему характеру является статической. Длительно действующая часть временной нагрузки составляет 875Н/м2. Класс бетона В30. Бетон тяжелый. Арматура плиты и хомуты второстепенных балок из стали класса B500. Продольная арматура второстепенных и главных балок из стали класса А400. Коэффициент надежности по назначению гn = 1. Здание промышленного назначения, трехэтажное. Для определения Rb и Rbt необходимо установить истинный коэффициент условий работы бетона. Он равняется гb2 = 1,0. При этом значении коэффициента гb2 классу бетона В30 соответствуют Rb = 17 МПа = 1700Н/см2, Rbt = 1,2MПа = 120Н/см2. Проволочной арматуре класса B500 диаметром 5мм соответствуют Rs = 360МПа = 36000 Н/см2, Rsw = 260MПа = 26000Н/см2. Стержневой арматуре класса А 400 диаметром d ? 10мм соответствуют Rs = 365МПа = 36500 Н/см2, Rsw = 290МПа = 29000 H/см2, Rsc = 365МПа = 36500 Н/см2. Принимаем толщину плиты h/f = 6cм по заданию преподавателя. В соответствии с заданием принимаются главные балки вдоль короткой стороны.

2. Компоновка монолитного ребристого перекрытия балочными плитами

Принимаем толщину плиты h/f = 6cм по заданию.

Главные балки располагаем параллельно короткой стороне здания. Тогда пролет главной балки l1 = 6м, пролет второстепенной балки l2 = 6м.

В соответствии с заданием, lf - расстояние между осями второстепенных балок - равно 200см.

Мысленно вырезаем полосу шириной 100см и рассматриваем ее как неразрезную конструкцию.

Рисунок 1. План монолитного перекрытия

Рисунок 2. К расчету плиты: а - расчетная схема плиты; б - схема армирования плиты; в - расчетное сечение плиты при действии положительных изгибающих моментов; г - то же при действии отрицательных моментов

Таблица 1. Полная расчетная нагрузка на 1 м2 плиты

Погонная нагрузка, действующая на расчетную полосу плиты, q/ = q•1м = 4250Н/м2•1м = 4250Н/м = 42,5Н/см.

Задаемся d = 1см, тогда ав = 1см, а = ав + 0,5d = 1+0,5•1 = 1,5см, h0 = hf - а = 6 - 1,5 = 4,5см.

3. Предварительные размеры поперечного сечения элементов

Задаемся высотой второстепенной балки h = (1/15)l2 = (1/15)•6 = 0.4м, шириной b = (1/2)h = (1/2)•0,4 = 0,2м, высотой главной балки h = (1/10)l1 = (1/10)•6 = 0,6м, шириной b = (1/3)h = (1/3) 0,6 = 0,2м.

Поперечное сечение колонны принимаем квадратным с размером стороны 0,3м.

4. Расчет и конструирование плиты

Статический расчет.

Отношение сторон плиты (одного ее поля) составляет:

(l2 - bгл.б)/(lf - bвт.б.) = (6,0 - 0,2)/(2,0 - 0,2) = 3,22,

что больше 3, поэтому плита должна быть рассчитана как балочная.

Значение расчетного пролета l равно:

в средних пролетах l01= 2,0 - 0,1 - 0,1 = 1,8м,

в крайних l0= 2,0 - 0,1 - 0,25 + 0,03 = 1,68м.

Изгибающие моменты, Нм, когда плита армирована рулонными сетками:

а) в I пролете

M1 = q'l2/11 = 4250(1,68)2/11 = 1090,47Нм;

б) по грани опоры

В MB = - q'l2/11 =- 4250(1,8)2/11 =1251,81 Нм;

в) во II пролете и по грани опоры

С M2 = Mc = ± q/l2/16 = 4250(1,8)2/16 = ±860,62Нм.

Поперечные силы, Н;

а) на опоре:

A QA = 0,4q'l = 0,4* 4250*1,68 =2856Н;

б) на опоре B слева:

QлB = 0,6q'l = 0,6* 4250*1,68 =4284Н.

5. Подбор продольной арматуры

Для сечения 1 - 1 (см. рис. 1) подбор арматуры произведен в таблице 2. Результаты расчета приведены на рисунке 3, а, где числа в пролетах и на опорах означают требуемую по расчету площадь сечения растянутой арматуры, см2.

В сечении 2 - 2 (см. рисунок 1) все плиты, кроме крайних, находятся в более благоприятных условиях, чем в сечении 1 - 1. И так как отношение h/f/l = 6/120 = 0,05 больше, чем 0,033, то во II пролете и на опоре С площадь сечения арматуры уменьшаем на 20%. As = 0,8 * 0,63 = 0,5см2 (рисунок 3, б).

Поскольку это значение больше ASmin (см. таблицу 2), то рассматриваемая плита не может быть отнесена к бетонным элементам.

В среднем пролете сечения 1 - 1 требуемая по расчету площадь арматуры составляет 0,63см2 (см. рисунок 3, а). Этому значению отвечает только площадь 0,63см2, которой соответствуют: диаметр 4мм, шаг 200мм и число стержней 5. Принимаем диаметр стержней распределительной арматуры 3мм и шаг 400мм. В сечении 1 - 1 принимаем основную сетку С1 (200/400/5/3). Площадь сечения ее рабочих стержней составляет 0,63см2. На долю дополнительной сетки приходится 0,79 - 0,63 = 0,16см2. Этому значению отвечает площадь 0,35см2. Ей соответствуют диаметр 3мм, шаг 200мм и число стержней 5. Диаметр и шаг стержней распределительной арматуры соответственно 3мм и 400мм. Принимаем сетку (200/400/5/3).

В сечении 2-2 в качестве основной сетки принимаем С3 (150/400/7/3). Площадь сечения ее рабочих стержней составляет Аs=0.63*0.8=0.5см2, принимаем значение 0,49см2.

На долю дополнительной сетки приходится 0,79 - 0,49 = 0,3см2.

Принимаем сетку С4 (200/400/5/3) с площадью сечения 0,35см2.

Таблица 2. Вычисление площади сечения продольной арматуры для плиты в сечении 1 - 1

Минимальная площадь сечения арматуры Аsmin = 0,0005bh0= 0,0005*100•5,5 = 0,275см2.

Рисунок 3. К расчету арматуры в плите: а - результаты расчета в сечении 1 - 1; б - то же в сечении 2 - 2

6. Подбор поперечной арматуры

Так как QлB = 4284H меньше QВ,min = цb3•Rbtbh0 = 0,6·120•100•5,5 = 39600Н, условие прочности выполняется. Следовательно, поперечная арматура не требуется.

Проверка анкеровки продольных растянутых стержней, заводимых за грань свободной опоры.

В рассматриваемом случае QA = 2856Н, а QВ,min = 39600Н. значит, стержни должны быть заведены за грань стены на 5d = 5·0,5 = 2,5см. Поскольку в действительности стержни заходят за внутреннюю грань стены на 12 - 2 = 10см, анкеровка обеспечена.

Второстепенная балка.

Таблица 3. Полная расчетная нагрузка на 1 пог. м второстепенной балки

монолитный балочный анкеровка стержень

7. Уточнение размеров поперечного сечения

Определяем рабочую высоту сечения по максимальному опорному моменту. Задаемся о=0.4, тогда бm=0,32, a

Теперь определяем то же, но по максимальной поперечной силе

Из двух значений h0 принимаем наибольшее.

Задаемся d=3,2cм. Тогда V1=7cм. Согласно выносному элементу:

a=ab+d1+0,5d2-0,5V1=2+1,8+0,5•3,2+0,5•7=8,9cм

Высота сечения h=h0+a=65.92+8,9=74,82cм. Так как это значение больше 600мм, высота должна быть кратна 100мм. Тогда h=80см. Поскольку отношение b/h=30/80=1/2,7 соответствует рекомендуемому, принимаем окончательно во всех пролетах b=30, h=80см.

Хотя размеры сечения балки увеличились по сравнению с предварительными, перерасчета не производим, поскольку прирост собственного веса составляет всего 0,27% полной нагрузки.

Размещено на Allbest.ru