Архитектура : Курсовая работа: Конструирование монолитного ребристого перекрытия здания
Курсовая работа: Конструирование монолитного ребристого перекрытия здания
СОДЕРЖАНИЕ
1.
Компоновка
конструктивной схемы монолитного перекрытия.
2.
Данные для
проектирования.
3.
Расчёт и
конструирование монолитного ребристого перекрытия.
4.
Расчёт и
конструирование плиты монолитного перекрытия.
4.1.
Расчётные пролеты
и нагрузки.
4.2.
Определение
усилий в плите от внешней нагрузки.
4.3.
Расчёт прочности
плиты по нормальным сечениям.
4.4.
Конструирование
плиты.
5.
Расчёт и
конструирование второстепенной балки.
5.1.
Расчётные
пролеты и нагрузки.
5.2.
Определение
усилий от внешней нагрузки во второстепенной балке.
5.3.
Расчёт прочности
второстепенной балки по нормальным сечениям.
5.4.
Расчёт прочности
второстепенной балки по сечениям наклонным к
продольной оси.
5.5.
Конструирование
второстепенной балки.
1.
Компоновка конструктивной схемы монолитного перекрытия
Монолитное ребристое перекрытие
проектируется для здания, в котором наружные несущие стены и внутренние столбы
выполняются из кирпича, а число этажей принимается по заданию.
В монолитном ребристом
перекрытии принимаем поперечное расположение главных балок по внутренним
разбивочным осям. Второстепенные балки размещаются в продольном направлении
здания по осям столбов и в третях пролетов главных балок с шагом так, чтобы соотношения
пролётов плиты перекрытия было . Плита
в этом случае рассчитывается как балочная в направлении короткого пролета.
Привязку продольных и
торцевых кирпичных стен принимаем ,
глубину опирания не стены плиты 0.12 м, второстепенной балки 0.25 м, главной
балки 0.38 м.
Задаёмся предварительно
размерами сечений (размеры поперечных сечений балок принимаются кратным 5 см):
плиты: ![](/image/7452_4_1.png)
второстепенной балки: ![](/image/7452_6_1.png)
главной балки:
2.
Данные для проектирования
Длина в осях - 36 м;
ширина в осях - 36 м; временная длительно действующая нагрузка - 4.9 кН/м2;
временная кратковременная нагрузка - 2.7 кН/м2; постоянная от веса
пола - 0.4 кН/м2.
Материал для перекрытия:
Бетон - тяжелый класса
В15. Согласно табл. 13[1];
Rb = 8.5 МПа, Rbt = 0.75 МПа, коэффициент условий
работы бетона gb2 = 0.9 (табл. 15[1]).
Арматура:
-
для армирования
плит – проволока класса А-Ш диаметром 6 мм (согл. табл. 23[1], Rs = 355 МПа);
-
для армирования
второстепенных балок – продольная рабочая арматура класса А-III (согл. табл. 22[1], Rs = 365МПа); поперечная класса Вр-I (согл. табл. 22[1], Rs = 360МПа; Rsw=260 МПа).
По степени
ответственности здание относится к классу II[4] (коэффициент надёжности по назначению gn = 0.95).
3.
Расчёт и конструирование монолитного ребристого перекрытия
Расчёт перекрытия состоит из
последовательных расчетов его элементов: плиты, второстепенных и главных балок.
При расчете элементов перекрытия можно ограничится расчётом по несущей
способности, так как при назначенных предварительных размерах поперечных
сечений жесткость элементов, как правило, достаточна. В данном курсовом
проекте, согласно заданию на проектирование, расчёт и конструирование главной
балки не выполняются.
4.
Расчёт и конструирование плиты монолитного перекрытия
4.1.
Расчётные пролеты и нагрузки
Для крайних пролётов расчётным
является расстояние от грани крайней балки до оси опоры плиты на стене:
в коротком направлении:
где
– пролёт плиты между осями рёбер
;
в длинном направлении:
![](/image/7452_12_1.png)
Для средних пролётов
плиты расчетным является расстояние в свету между балками:
в коротком направлении
(между второстепенными балками):
![](/image/7452_13_1.png)
в длинном направлении
(между главными балками):
![](/image/7452_14_1.png)
Так как и ,
плиту рассчитываем как
балочную в направлении коротких пролётов.
Расчёт балочной плиты,
загруженной равномерно распределенной нагрузкой производится как многопролетной
неразрезной балки с условной шириной 100см, крайними опорами для которой
являются продольные кирпичные стены, а средними второстепенные балки.
4.2.
Определение усилий в плите от внешней нагрузки
Сбор нагрузок на плиту.
Вид нагрузки |
Нормативная нагрузка, кН/м2 |
γf |
Расчётная нагрузка, кН/м2 |
ПОСТОЯННАЯ
|
|
|
|
собственный
вес монолитной плиты |
3 |
1.1 |
3.3 |
вес от
вышележащей конструкции пола |
0.4 |
1.1 |
0.44 |
ИТОГО
|
3.4 |
|
3.74 |
ВРЕМЕННАЯ
|
|
|
|
длительно
действующая |
4.9 |
1.2 |
5.88 |
кратковременная |
2.7 |
1.2 |
3.24 |
ИТОГО
|
7.6 |
|
9.12 |
ПОЛНАЯ*γn
|
10.45 |
|
12.217 |
Внутренние
усилия в плите вычисляются с помощью ПК ”ЛИРА”
Расчётная
схема.
![](/image/7452_17_1.png)
Эпюра
изгибающих моментов.
![](/image/7452_18_1.png)
Таблица
внутренних усилий.
![](/image/7452_19_1.png)
4.3.
Расчёт прочности плиты по нормальным сечениям
Определяем граничное значение
относительной высоты сжатой зоны бетона в сечениях плиты.
По формуле 26 [1]
вычисляем характеристику сжатой зоны при
- для тяжелого бетона;
![](/image/7452_21_1.png)
Граничная высота сжатой зоны
определяется по формуле 25 [1]:
.
Здесь , при <1;
- для проволоки диаметром 6 мм
класса АIII.
Определяем требуемую
площадь сечения рабочей продольной арматуры по формулам 3.15 и 3.16 [2].
В крайних пролётах при : ![](/image/7452_26_1.png)
![](/image/7452_27_1.png)
По табл. 3.1 [2] находим < ![](/image/7452_30_1.png)
![](/image/7452_31_1.png)
В средних пролётах при :
![](/image/7452_26_2.png)
![](/image/7452_32_1.png)
По табл. 3.1 [2] находим <![](/image/7452_30_2.png)
![](/image/7452_35_1.png)
На крайних опорах при :
![](/image/7452_26_3.png)
![](/image/7452_36_1.png)
По табл. 3.1[2] находим <![](/image/7452_30_3.png)
![](/image/7452_39_1.png)
На средних опорах при ![](/image/7452_26_4.png)
![](/image/7452_40_1.png)
По табл. 3.1[2] находим <![](/image/7452_30_4.png)
![](/image/7452_43_1.png)
4.4.
Конструирование плиты
Для армирования плиты
принимаем раздельный способ армирования. Так как сетки укладываются вдоль
второстепенных балок, то рабочей будет являться поперечная арматура,
следовательно сетки подбираем по знаменателю.
В крайних пролётах
принимаем сетки:
![](/image/7452_44_1.png)
С площадью арматуры > шириной 1780 мм.
На крайних опорах
принимаем сетки:
![](/image/7452_47_1.png)
С площадью арматуры > шириной 1090 мм.
В средних пролётах
принимаем сетки:
![](/image/7452_50_1.png)
С площадью арматуры > шириной 1820 мм.
На средних опорах
принимаем сетки:
![](/image/7452_53_1.png)
С площадью арматуры > шириной 1090 мм.
5.
Расчёт и конструирование второстепенной балки
5.1.
Расчётные пролеты и нагрузки
Расчетные пролеты:
для крайних пролетов
балки:
![](/image/7452_55_1.png)
для средних пролетов
балки:
![](/image/7452_56_1.png)
Нагрузки на
второстепенную балку собираем с грузовой полосы, ширина которой равна шагу
второстепенных балок: .
Сбор нагрузок на
второстепенную балку.
Вид
нагрузки |
Нормативная
нагрузка, кН/м2 |
γf |
Расчётная
нагрузка, кН/м2 |
ПОСТОЯННАЯ
|
|
|
|
вес монолитной плиты |
6 |
1.1 |
6.6 |
вес от вышележащей конструкции
пола |
0.8 |
1.1 |
0.88 |
собств. вес балки |
1.7 |
1.1 |
1.87 |
ИТОГО
|
8.5 |
|
9.35 |
ВРЕМЕННАЯ
|
|
|
|
длительно действующая |
9.8 |
1.2 |
11.76 |
кратковременная |
5.4 |
1.2 |
6.48 |
ИТОГО
|
15.2 |
|
18.24 |
ПОЛНАЯ*γn
|
22.515 |
|
26.2105 |
Второстепенную балку
рассчитываем как многопролетную неразрезную балку таврового сечения.
5.2.
Определение усилий от внешней нагрузки во второстепенной
балке
Внутренние усилия определяем с
помощью ПК “ЛИРА”
Загружения
производим по нескольким сочетаниям.
Расчётная
схема. Временная во всех пролётах.
![](/image/7452_58_1.png)
Эпюра
изгибающих моментов.
![](/image/7452_59_1.png)
Эпюра
поперечных сил.
![](/image/7452_60_1.png)
Таблица
внутренних усилий.
![](/image/7452_61_1.png)
Расчётная
схема. Временная в 1,3,5 пролётах.
![](/image/7452_62_1.png)
Эпюра
изгибающих моментов.
![](/image/7452_63_1.png)
Эпюра
поперечных сил.
![](/image/7452_64_1.png)
Таблица
внутренних усилий.
![](/image/7452_65_1.png)
Расчётная
схема. Временная в 1,2,4 пролётах.
![](/image/7452_66_1.png)
Эпюра
изгибающих моментов.
![](/image/7452_67_1.png)
Эпюра
поперечных сил.
![](/image/7452_68_1.png)
Таблица
внутренних усилий.
![](/image/7452_69_1.png)
Расчётная
схема. Временная в 4,5 пролётах.
![](/image/7452_70_1.png)
Эпюра
изгибающих моментов.
![](/image/7452_71_1.png)
Эпюра
поперечных сил.
![](/image/7452_72_1.png)
Таблица
внутренних усилий.
![](/image/7452_73_1.png)
Расчётная
схема. Временная во 2,3,5 пролётах.
![](/image/7452_74_1.png)
Эпюра
изгибающих моментов.
![](/image/7452_75_1.png)
Эпюра поперечных
сил.
![](/image/7452_76_1.png)
Таблица
внутренних усилий.
![](/image/7452_77_1.png)
Расчётная
схема. Временная во 2,5 пролётах.
![](/image/7452_78_1.png)
Эпюра
изгибающих моментов.
![](/image/7452_79_1.png)
Эпюра
поперечных сил.
![](/image/7452_80_1.png)
Таблица
внутренних усилий.
![](/image/7452_81_1.png)
Расчётная
схема. Временная в 1,4 пролётах.
![](/image/7452_82_1.png)
Эпюра
изгибающих моментов.
![](/image/7452_83_1.png)
Эпюра
поперечных сил.
![](/image/7452_84_1.png)
Таблица
внутренних усилий.
![](/image/7452_85_1.png)
5.3.
Расчет прочности второстепенной балки по нормальным сечениям
Задаемся предварительно
размерами поперечного сечения балки: , .
Уточняем высоту сечения
второстепенной балки по опорному изгибающему моменту при для обеспечения
целесообразного распределения внутренних усилий за счет пластических деформаций
бетона и арматуры.
По табл.3.1.[2] при находим .
Рабочую высоту сечения
балки определяем по указанной ниже формуле как для элементов прямоугольного
сечения с шириной , так как для
опорной части балки полка таврового сечения будет находится в растянутой зоне:
![](/image/7452_92_1.png)
![](/image/7452_93_1.png)
Окончательно принимаем .
Для участков балки, где
действуют положительные изгибающие моменты, за расчётное принимают тавровое
сечение с полкой в сжатой зоне. Вводимую в расчёт ширину сжатой полки принимают согласно
п.3.16[1] из условия, что ширина свеса в каждую сторону от ребра должна быть не
более 0,5 пролета:
![](/image/7452_96_1.png)
Принимаем:
![](/image/7452_98_1.png)
Для участков балки, где
действуют изгибающие моменты за расчетное принимаем прямоугольное сечение
шириной .
Граничное значение
относительной высоты сжатой зоны xR при (раздел
5.4) и (для арматуры класса А-III):
![](/image/7452_102_1.png)
Определяем требуемую
площадь сечения продольной арматуры:
1.Сечение в крайнем
пролете при и положительном изгибающем
моменте .
положение границы сжатой
зоны бетона определим из условия:
![](/image/7452_105_1.png) ![](/image/7452_106_1.png)
![](/image/7452_107_1.png)
Следовательно, граница
сжатой зоны проходит в полке , и расчёт сечения балки ведем как
прямоугольного с шириной
![](/image/7452_109_1.png)
По табл. 3.1[2] ![](/image/7452_110_1.png)
![](/image/7452_111_1.png)
Принимаем 2Æ18 A-III с ![](/image/7452_112_1.png)
2.Сечение в среднем
пролёте при и положительном изгибающем
моменте
![](/image/7452_115_1.png)
По табл. 3.1(2) ![](/image/7452_116_1.png)
![](/image/7452_117_1.png)
Принимаем 2Æ16 A-Ш с ![](/image/7452_48_2.png)
3.Сечение на первой
промежуточной опоре при и
отрицательном изгибающем моменте
![](/image/7452_120_1.png)
По табл. 3.1(2) ![](/image/7452_121_1.png)
![](/image/7452_122_1.png)
Принимаем 4Æ16 A-Ш с ![](/image/7452_123_1.png)
4.Сечение на средних
опорах при см и отрицательном
изгибающем моменте
![](/image/7452_126_1.png)
По табл. 3.1(2) ![](/image/7452_127_1.png)
![](/image/7452_128_1.png)
Принимаем 5Æ12 A-Ш с ![](/image/7452_129_1.png)
5.4. Расчёт прочности
второстепенной балки по сечениям, наклонным к продольной оси
Расчёт прочности сечений,
наклонных к продольной оси элемента, выполняется согласно п.3.29 – 3.35[1].
Перед началом проверки
прочности наклонных сечений необходимо проверить условия необходимости
постановки поперечных стержней по расчёту:
![](/image/7452_130_1.png)
![](/image/7452_131_1.png)
![](/image/7452_132_1.png)
![](/image/7452_134_1.png)
- зависит от вида бетона
- зависит от продольной силы
- учитывает влияние свесов полки
таврового сечения
![](/image/7452_138_1.png)
![](/image/7452_139_1.png)
![](/image/7452_140_1.png)
![](/image/7452_141_1.png)
![](/image/7452_142_1.png)
Необходима постоновка
поперечных стержней по расчёту.
При расчёте прочности
наклонных сечений должно выполняться следующее условие:
![](/image/7452_143_1.png)
- поперечная сила от внешней нагрузки
и реакции опоры.
- поперечная сила воспринимаемая
бетоном сжатой зоны.
- сумма осевых усилий в
поперечной арматуре.
Задаёмся шагом поперечных
стержней и диаметром .
Определяем минимальную
поперечную силу, воспринимаемую бетоном сжатой зоны.
- зависит от вида бетона.
Определяем погонное
усилие в поперечных стержнях.
![](/image/7452_151_1.png)
Условие:
![](/image/7452_152_1.png) - удовлетворяется.
Проверяем шаг поперечных
стержней.
![](/image/7452_153_1.png)
![](/image/7452_154_1.png)
- условие выполняется.
Определяем момент от
поперечных сил в вершине сжатой зоны.
![](/image/7452_156_1.png)
Уточняем значение с.
![](/image/7452_157_1.png)
- принимаем с=1.58 м
![](/image/7452_159_1.png)
- принимаем ![](/image/7452_161_1.png)
Уточняем значение с0.
![](/image/7452_162_1.png)
-
принимаем ![](/image/7452_165_1.png)
Определяем поперечную
силу, воспринимаемую осевыми усилиями в поперечных стержнях.
![](/image/7452_166_1.png)
Условие - выполняется,
следовательно поперечная арматура подобрана верно.
Проверяем условие
обеспечения прочности по наклонной полосе между наклонными трещинами при
действии поперечной силы, формула 72 [1].
![](/image/7452_168_1.png)
![](/image/7452_169_1.png)
![](/image/7452_170_1.png)
Условие удовлетворяется.
5.5. Конструирование
второстепенной балки
В пролетах
второстепенная балка армируется пространственными каркасами состоящими из двух
каркасов.
Рабочая продольная
арматура: в первом пролете 2Æ18 А-III; в
среднем 2Æ16 А-III.
Верхняя продольная
арматура в первом пролете принимается конструктивно 2Æ10 А-III.
Поперечная арматура во
всех пролетах принимается Æ5 Вр-1,на приопорных участках длиной 1,5 м с шагом
S=15 см, на остальной части пролетов с
шагом S=30cм.
На первой промежуточной
опоре балка армируется двумя раздвинутыми гнутыми сетками имеющими по два
стержня Æ16 А-III каждая.
На средних опорах балка армируется двумя гнутыми сетками: 2Æ12 А-III и 3Æ12 А-III.
Литература:
1.
CНиП 2.03.01-84. Бетонные
и железобетонные конструкции./ Госстрой СССР-М.:ЦИТП Госстроя СССР,1985.-79c.
2.
СНиП 2.01.07-85. Нагрузки
и воздействия./Госстрой СССР.-М.:ЦИТП Госстроя СССР,1989.-36c.
3.
Байков В.Н.,
Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс: Учеб. Для ВУЗов.-5-е
издание перераб., доп.-М.:Стройиздат,1991 .-767с.
4.
Заикин А.И.
Железобетонные конструкции. Примеры расчёта. – М.:Издательство АСВ, 2002.
272с.
|