Компоновка конструктивной схемы монолитного балочного перекрытия

Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины

ДОНБАССКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА

И АРХИТЕКТУРЫ

Кафедра железобетонных конструкций

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту № 1 по дисциплине

«Железобетонные и каменные конструкции»

Выполнил: ст. гр. ПГС-44в

   Андрианов В.Л.

Принял:

 

 

 

 

 

 

 

г. Макеевка 2012 г.

 

Компоновка конструктивной схемы  каркаса здания

Объёмно-планировочные  параметры здания

Ширина здания (в осях), м        18,0

Длина здания (в осях), м        64,0

Высота этажа H по заданию, м         4,8

Количество этажей по заданию         4,0

Временная полезная нагрузка Рn (кН/м²)        7,5

Материал пола                асфальт

 

Компоновка  конструктивной схемы монолитного балочного

перекрытия

 

В соответствии с заданием принимаем конструктивную схему  здания с неполным каркасом.

Монолитное балочное перекрытие состоит из главных, второстепенных балок и монолитной плиты, которая  объединяет все балки.

Главные балки размещаются по осям колонн. Длину главных балок принимаем l_гл.б. = 6000 мм, шаг главных балок S_гл.б.=l_вт.б=6000 мм. Длину второстепенных балок принимаем l_вт.б.= 6000 мм, шаг второстепенных балок S_1вт.б.= 2000 мм. Толщину плиты монолитного перекрытия h_f^¢ принимаем 60 мм

Предварительные размеры  сечений балок перекрытия принимаем  по соотношениям:

Главная балка:  ; 

Второстепенная балка:  ;

 

Проектирование конструктивных  элементов  монолитного балочного перекрытия

Расчет  монолитной плиты перекрытия и второстепенной балки выполняем по первуй группе предельных состояний.

 

Проектирование  монолитной плиты перекрытия балочного  типа

Согласно заданию, выполняем расчет двух вариантов армирования монолитной плиты: отдельными стержнями и сварными сетками.

Т.к. монолитная плита  перекрытия разделена системой балок  на прямоугольные ячейки, каждая из которых оперта по контуру, то присоотношениисторон этих ячеек плита является плитой балочного типа и рассчитывается в направлении короткого пролёта S.Монолитную плиту ребристого железобетонного перекрытия рассматриваем как полосу шириной b=1м, которая условно вырезана из плиты в направлении её короткого пролёта S. Расчетная схема такой полосы имеет вид неразрезной балки, промежуточными опорами которой являются второстепенные балки перекрытия.

 

Последовательность расчета  монолитной плиты:

1). Определим расчетные пролётыl_оі многопролетной неразрезной плиты:

l_о1 = l₁ – 0.5×b_вт.б – 200 мм + с/3 – а= 2000 – 75 + 30– 200  = 1755 мм,

где: l₁ – крайний пролет плиты на плане перекрытия;

с – длина площадки опирания плиты на стену здания, с=90 мм;

а – привязка координационной  оси к внутренней грани стены (а=200 мм).

Статическая расчетная  схема приведена на рис. 1.

l_о2= l₂  – b_вт.б = 2000 – 150 = 1850 мм

 

Определим нагрузку на 1 пог.м плиты:

Вид нагрузки	Нормативное значение, кН/м2	Коэф. надежности по нагрузке	Расчетное значение, кН/м2
Постоянная нагрузка:     а) собственный вес монолитной плиты – δ1×ρжб.; δ1=60мм; ρжб=25кН/м3   в) асфальт–δ3×ρц.п., δ3=0,05м;ρц.п.11,88кН/м3 ( В строительстве используют усредненное значение удельного веса асфальта, равное 1,2тн/м3.)       ИТОГО:	1,40              0,59         1,99	1,1                1,3	1,54         0,77     2,31
Временная (полезная) нагрузка:	pn = 7,5	1,2	pр= 9
Всего (полная нагрузка):	9,4		q1=11.31

Таблица 1. Расчет нагрузки на 1 м² плиты монолитного перекрытия

p_n – нормативная полезная нагрузка по заданию.

Рис. 1. Плита перекрытия:

а – расчетные пролеты  плиты; б – расчетная схема  плиты, в – эпюра моментов..

Рис.2. Конструктивная схема  монолитного ребристого перекрытия с балочными плитами: 1 – расчетная  полоса Iу края перекрытия; 2 – расчетная полоса IIв середине перекрытия; 3 – расчетная полоса второстепенной балки.

 

Расчетное значение нагрузки на 1 пог. м плиты:

q = q₁×B = 11.31кН · 1м = 11,31 кН/пог.м, гдеВ = 1м.

Рассчитаем плиты, не окаймленные со всех сторон балками, полоса I (рис. 2, поз. 1).

Определим изгибающие моменты:

 в крайнем пролете и на  первой промежуточной опоре:

в средних пролетах и на средних  опорах:

Назначим класс бетона и класс арматуры с учетом требований СНиП 2.03.01-84^*.

Класс бетона принимаем В20.

R_b = 8,5·0,9 =7,65 МПа;

R_bt=0,75·0,9=0,675 МПа.

Класс арматуры принимаем:

      - при  армировании отдельными стержнями:  А-І.

характеристики арматуры класса А-ІІІ: R_s = 355 МПа

      - при армировании сварными сетками В_р-І

характеристики арматуры класса Вр-І (Ø5): R_s = 360 МПа).

Выполним расчет требуемой  площади арматуры в расчетных  сечениях по моментам М₁ М₃ для армирования отдельными стержнями:

 

рабочая высота сечения:

_{h0– равна расстоянию от общего центра тяжести арматуры до сжатой грани сечения;}

_{аsпринимаем для плиты равное 15 мм.}

- толщина главной балки.

коэффициент ;b = 1 м;

_{αmхарактеризует напряженное состояние сечения;}

_{b – ширина расчетной полосы плиты.}

_{η, ζ – по приложению 2, табл.4 [1].}

- Вычислим требуемую площадь арматуры:

 

В плитах, окаймленными балками, сечение рабочей арматуры определим по изгибающим моментам, уменьшенным на 20 ⁰/₀, полоса II (рис. 2, поз. 2).

 

По сортаменту подбираем  стержневую арматуру для каждого  расчетного сечения, проверяя необходимый коэффициент армирования:

1) 4Ø8 А-I: ;

2) 6Ø8 А-I: ;

3) 6Ø7 А-IІІ: ;

 

6). Выполним расчет требуемой площади арматуры в расчетных сечениях по моментам М₁ М₃для армирования сварными сеткамис продольной рабочей арматурой класса Вр-ІIи расчетным сопротивлением R_s = 360 МПа

( такие же, как и в расчете для армирования отдельными стержнями): 

Вычислим требуемую площадь  арматуры:

В крайних пролетах и над первыми промежуточными опорами при М₁=1,81 кНм:

_{В средних  пролетах и над  средними опорами  МII=-Мс = 1,31 кНм:}

;

В плитах, окаймленных  балками в средних пролетах и  над средними опорами (рис. 2 полоса II) момент уменьшаем на 20 ⁰/₀, то есть вводим коэффициент 0,8:

_{Сварные сетки с продольной  арматурой раскатываются  вдоль главных  балок через все  пролеты по низу плиты  и над всеми  опорами по верху. Рулонная сетка в пролетах по низу плиты затем переводится в верхнюю зону, начиная с ¼ пролета плиты от разбивочной оси в каждую сторону.}

_{Между главными балками укладываем сетки с нахлесткой распределительных стержней на один шаг рабочей арматуры.}

_{При трех сетках ширина каждой:}

_{При четырех сетках:}

_{где: 0,24 – ширина ребра  главной балки; b=}

_{2, 3, 4 – принимаемое  число сеток;}

_{0,15 – длина  нахлестки распределительных  стержней равная  шагу рабочих стержней, м;}

_{0,025 – длина  свободных концов распределительных стержней.}

_{В средних  пролетах и над  средними опорами на участках между осями 1 и 2, 10 и 11 (рис. 2 полоса I) принимаем сетки С1 диаметром 5 мм и шагом 125 мм табл. 4. 16 [1]). Площадь сечения арматуры:}

_{Аs = 157 мм²>141 мм².}

_{Распределительные стержни принимаем  диаметром 3 мм из стали  класса Вр-I шагом 350 мм (табл. 4.17 [1]).}

Марка сетки:

В крайних пролетах и  над первыми промежуточными опорамиукладываем сетки С1с дополнительной сеткой С2.При диаметре рабочих стержней 3 мм в дополнительных сетках площадь сечения арматуры:

_{Принимаем дополнительные сетки  С2 с рабочими стержнями  диаметром 3 шагом 125 мм. Сечение арматуры Аs = 57 мм²>53,76 мм². Поперечные стержни принимаем диаметром 3 мм шагом 400 мм.}

Марка сетки: 

_{В средних  пролетах и над  средними опорами на участках между осями 2 и 10 (рис. 2 полоса II) принимаем сетки С3 из стержней диаметром 5 мм и шагом 125 мм табл. 4. 16 [1]). Площадь сечения арматуры:}

_{Аs = 157 мм²>141 мм².}

_{Поперечные  стержни сеток  С3 принимаем диаметром 3 мм из стали класса Вр-I шагом 400 мм (табл. 4.17 [1]).}

 

Марка сетки: 

В крайних пролетах и  над первыми промежуточными опорамиполосы IIукладываем сетки С3и дополнительные сетки С4 с рабочей арматурой диаметром 3 мм. Площадь сечения арматуры в дополнительных сетках:

_{Принимаем рабочие стержни  сеток С3 диаметром 4 шагом 200 мм. Сечение арматуры Аs = 35 мм²>31,19 мм². Поперечные стержни принимаем диаметром 3 мм шагом 200 мм.}

Марка сетки: 

 

Рис. 3. Армирование  плиты сварными рулонными сетками  с продольной рабочей арматурой: 1, 3 – основные сетки; 2, 4 – дополнительные.

Проектирование второстепенной балки монолитного перекрытия

Статическая расчетная  схема и пролёты второстепенной балки

Второстепенная балка при расчетах рассматривается как неразрезная многопролётная, опорами которой являются главные балки. Для крайней балки расчетный пролёт принимаем:

Расчетный пролёт для  средних балок принимаем:

Расчет нагрузок на второстепенную балку

На второстепенную балкунагрузки передаются с полосы 2 м, равной расстояниюмежду осями второстепенных балок (рис. 2).

Полная  расчетная  нагрузка на второстепенную балку определяется по формуле:

где:  – полная расчетная нагрузка на 1м² плиты;

S – шаг второстепенных балок;

коэффициент надежности по нагрузке(для  железобетон  );

b_вт.б., h – соответственно, ширина и высота второстепенной балки;

h_f^’– толщина монолитной плиты;

объемный вес железобетона ( ).

Определим временную  нагрузку на второстепенную балку по формуле:

где:  – временная (полезная) нагрузка на 1м²плиты ( );

коэффициент условий работы( );

 

Рис. 4. К расчету второстепенной балки.

Расчетные усилия во второстепенной балке

 

Максимальные расчетные  усилия определим по формулам:

в первом пролете:

на первой промежуточной опоре:

_{в средних пролетах и на средних опорах:}

_{Определим поперечные силы у  граней опоры:}

Выбор материалов

 

Для армирования второстепенной балки принимаем:

- продольную арматуру:  классаА-ІІІ :

R_s = 355 МПа

E_s = 210000 МПа

- поперечную арматуру: класса А-І:

R_s = 225 МПа

E_s = 200000 МПа

2.2.5. Проверка  принятых размеров сечения второстепенной балки по расчетным усилиям

 

Размеры бетонного сечения второстепенной балки определены ранее – при  компоновке монолитного перекрытия (b = 0,15 м, h = 0,30 м). для тех участков, где действуют положительные  изгибающие моменты. Принимаем тавровое сечение с полкой в сжатой зоне. Вводим в расчет ширину сжатой полки , учитывая, что ширина свеса в каждую сторону от ребрадолжна быть не более 1/6 пролета:

Следовательно, для тавровых сечений балки  =2,1 м;  = 0,06 м.

Проверка  правильности принятой высоты по отрицательному моменту:

Проверка правильности принятой высоты по положительному моменту:

,

где - ширина полки таврового сечения второстепенной балки определяется из условия: