Расчет и конструирование плиты и второстепенной балки монолитного железобетонного ребристого перекрытия многоэтажного промышленного здания

  • Вид работы:
    Методичка
  • Предмет:
    Строительство
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    3,20 Mb
  • Опубликовано:
    2011-09-14
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Расчет и конструирование плиты и второстепенной балки монолитного железобетонного ребристого перекрытия многоэтажного промышленного здания

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Южно-Российский государственный технический университет

Новочеркасский политехнический институт






Методические указания к курсовой работе

Расчет и конструирование плиты и второстепенной балки монолитного

железобетонного ребристого перекрытия многоэтажного промышленного здания










Новочеркасск

ЮРГТУ (НПИ) 2009

УДК 624.04:624.012.35(076.5)

ББК 38.53-02я73

К 58

Рецензенты:

проф., д.т.н. В.А. Волосухин,

проф., д.т.н. П.П. Гайджуров.

Рак В.И., Кожихов А.Г.

К58 Расчет и конструирование плиты и второстепенной балки монолитного железобетонного ребристого перекрытия многоэтажного промышленного здания: метод. указания к курсовой работе / В.И. Рак, А.Г. Кожихов; Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2009. - 51 c.

Работа содержит рекомендации по расчету и конструированию плиты и второстепенной балки монолитного железобетонного ребристого перекрытия многоэтажного промышленного здания с использованием проектно-вычислительного комплекса Structure CAD.

Методические указания предназначены для студентов всех форм обучения специальностей: 270102 «Промышленное и гражданское строительство», 270105 «Городское строительство и хозяйство», 270112 «Водоснабжение и водоотведение», 280302 «Комплексное использование и охрана водных ресурсов».

УДК 624.04:624.012.35(076.5)

ББК 38.53-02я73

© Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт), 2009

© Рак В.И., Кожихов А.Г., 2009

СОДЕРЖАНИЕ

1.  Общие сведения

2.      Исходные данные для проектирования

.        Компоновка железобетонного междуэтажного перекрытия

.        Расчет и конструирование балочной монолитной плиты

4.1 Расчетные пролеты плиты и нагрузки

.2 Расчетная схема и варианты загружения балочной плиты

.3 Определение расчетных усилий в многопролетной неразрезной балке с использованием ПВК Structure CAD

.4 Характеристики прочности бетона и арматуры

.5 Определение высоты сечения плиты

.6 Подбор арматуры

5.  Расчет и конструирование многопролетной второстепенной балки

5.1 Расчетные пролеты и нагрузка на балку

.2 Определение расчетных усилий в балке

.3 Характеристики прочности бетона и арматуры

.4 Определение высоты сечения балки.

.5 Расчет прочности сечений второстепенной балки

.5.1 Расчет прочности сечений, нормальных к продольной оси

.5.2 Расчет прочности сечений, наклонных к продольной оси

.6 Построение эпюры материалов

Литература

Приложения

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Стоимость железобетонных перекрытий в каркасных многоэтажных зданиях составляет от 25 до 35% всей стоимости здания, поэтому рациональный выбор конструктивной схемы перекрытия может значительно снизить стоимость здания. Разработка варианта ребристого перекрытия состоит в выборе сетки колонн, установлении направления и количества пролетов главных и второстепенных балок в зависимости от назначения здания, требований по его освещенности, пространственной жесткости, величины полезной нагрузки.

Монолитное ребристое перекрытие с балочными плитами состоит из системы балок (главных и второстепенных) и плиты, монолитно связанной с балками. Сущность монолитного ребристого перекрытия заключается в удалении бетона из растянутых зон сечений в целях экономии бетона и облегчения конструкции, в растянутых зонах сохранены только ребра, в которых сконцентрирована растянутая арматура. Главные балки опираются на наружные стены и колонны, а второстепенные - на наружные стены и главные балки. Главные балки могут быть расположены параллельно или перпендикулярно длинной стороне здания и иметь пролеты 6-8 м. Второстепенные балки размещают так, чтобы ось одной из них совпала с осью колонны. Пролет второстепенных балок составляет 5-7 м. Рекомендуемые пролеты плит 1,7-2,7 м. Толщину плиты по экономическим соображениям принимают возможно меньшей. Минимальное ее значение для междуэтажных перекрытий промышленных зданий - 60 мм. При больших временных нагрузках толщину плиты принимают 80-100 мм (по условию экономичного армирования).

Характер работы плиты в составе перекрытия определяется соотношением ее сторон: при отношении длинной к короткой стороне более 2 плита называется балочной и работает на изгиб преимущественно в одном направлении - вдоль короткой стороны и предполагается опирающейся только на второстепенные балки; при ином соотношении сторон плита работает в двух направлениях и обычно рассматривается опертой по контуру.

Расчет монолитного ребристого перекрытия состоит из последовательных расчетов его элементов: плиты, второстепенных балок, затем главных балок, т.е. от вышележащего к нижележащему элементу. В большинстве случаев достаточно ограничиться расчетом по несущей способности, т.к. при соблюдении рекомендаций по определению размеров сечений жесткость элементов, как правило, обеспечена.

2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Конструктивная схема здания - неполный железобетонный каркас.

Размеры здания в плане (в свету): ширина В = 18,6 м, длина L = 32,4 м.

Временная (технологическая) нормативная нагрузка на перекрытие vn = 7,5 кПа.

Постоянная нормативная нагрузка от веса конструкций пола - 0,3 кПа.

Наружные стены здания - кирпичная кладка толщиной 510 мм.

Материалы для перекрытия: бетон тяжелый В25, арматура В500 (Вр-1) для сеток и А400 (А-III) для балок.

Коэффициент надежности по назначению здания gn = 0,95 [1]

3. КОМПОНОВКА КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ ПЕРЕКРЫТИЯ

Главные балки располагаем перпендикулярно длинной стороне здания. Конструктивная схема перекрытия приведена на рис. 1.

Определяем количество пролетов плиты. Ширина здания (в свету), выраженная в пролетах плит:

В = 2 lплкр + (nпл - 2)lплср , (1)

где lплкр - крайний осевой пролет плиты, предварительно равный 0,8 lплср;

lплср - средний осевой пролет плиты.

Количество пролетов плиты

nпл = B / lплрек = 18,6 / 2,5 = 7,44, где lплрек = 2,5 м

Рекомендуемые пролеты плиты подбирают в зависимости от полезной нагрузки по графику (рис. 2). Количество пролетов округляем в большую сторону так, чтобы полученное число было кратно

. Принимаем n пл = 9.

Преобразуя формулу (1), получим выражение для среднего пролета плиты:

lплср = В / (nпл - 0,4) = 18,6 / (9 - 0,4) = 2,16 м.

В целях унификации величину среднего пролета округляем так, чтобы число было кратно 50 мм. Принимаем lплср = 2150 мм.

Крайний пролет плиты

lплкр = 0,8 lплср = 0,8 × 2150 = 1720 мм.

Полученные значения подставляем в формулу (1), результат сравниваем с шириной здания по заданию.

В = 2 × 1,72 + (9 - 2) × 2,15 = 18,49 м, невязка D = 18,6 - 18,49 = 0,11 м.

Рис. 1. Конструктивная схема перекрытия

Рис. 2. Графики рекомендуемых пролетов плиты и второстепенной балки

Рис. 3. Графики рекомендуемых размеров сечений балок

Неувязка в расчетах устраняется за счет изменения величины крайних пролетов: окончательно принимаем lплкр = 1775 мм, lплср = 2150 мм.

Для определения пролетов второстепенных балок выражаем длину здания в зависимости от их величины и количества в перекрытии:

L = 2 lвбкр + (nвб - 2) lвбср , (2)

где lвбкр - крайний осевой пролет второстепенной балки;

lвбср - средний осевой пролет второстепенной балки

Учитывая оптимальное соотношение крайнего и среднего пролетов балки lвбкр = 0,8 lвбср , определяем величину среднего пролета второстепенной балки lвбср = L / (nвб - 0,4), где nвб - число пролетов второстепенной балки, зависящее от рекомендуемого пролета.

n вб = L / lвбрек = 32,4 / 6,75 = 4,8, где lвбрек = 6,75 м определено по рис. 2.

Число пролетов округляем до ближайшего целого значения: nвб = 5.

lвбср = 32,4 / (5 - 0,4) = 7,04 м

Округляя значение среднего пролета кратно 50 мм, принимаем lвбср = 7000 мм.

Величина крайнего пролета второстепенной балки lвбкр = 0,8 × 7000 = 5600 мм.

Полученные значения подставляем в формулу (2) и сравниваем результат с длиной здания по заданию. Невязку в расчетах устраняем за счет изменения длины крайних пролетов.

L = 2 × 5,6 + (5 - 2) × 7,0 = 32,2 м

Невязка D = 32,4 - 32,2 = 0,2 м.

Окончательно принимаем lвбкр = 5700 мм, lвбср = 7000 мм.

Определим пролеты главных балок:

Крайние l гб кр = lплкр + 2 lплср = 1,775 + 2 × 2,15 = 6,075 м.

Средние l гб ср = 3 lплср = 3 × 2,15 = 6,45 м.

Толщина плиты назначается по табл. 1 в зависимости от величины временной нагрузки и пролета.

Таблица 1

Толщина плиты, см

Пролет плиты, м, при нормативной полезной нагрузке vn, кПа


4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

12,5

15,0

20,0

7

2,1-2,7

2,2-2,5

2,0-2,4

1,8-2,2

1,7-2,1

-

-

-

-

-

8

2,3-3,0

2,2-2,8

2,1-2,7

2,0-2,6

1,9-2,5

1,8-2,4

1,8-2,3

1,7-2,2

1,6-2,0

1,5-1,8


Толщина плиты принята hпл = 70 мм.

Предварительные размеры поперечных сечений балок назначают по графику (рис. 3) в зависимости от полезной нормативной нагрузки и пролета балок: сначала определяют оптимальное соотношение h / l, затем по высоте сечения определяют ширину сечения b = 0,4…0,5 h.

В целях унификации высоту поперечного сечения балок принимают кратной 50 мм при размерах до 600 мм и кратной 100 мм при больших размерах. Ширину поперечного сечения балок назначают 150, 200, 220, 250 и далее кратно 50 мм.

Высота второстепенных балок hвб = 7000 / 18 = 389 мм, где 1 / 18 принята по графику (рис. 3); принимаем hвб = 400 мм; ширина поперечного сечения балки bвб = 0,5 hвб = 0,5 × 400 = 200 мм.

Высота главных балок должна быть больше высоты второстепенных балок на 10 - 25 см. Высота главных балок hгб = 6450 / 13,5 = 478 мм. Принимаем hгб = 600 мм, ширина сечения главной балки bгб = 0,4 × 600 = 240 мм, принимаем bгб = 250 мм.

4. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ БАЛОЧНОЙ МОНОЛИТНОЙ ПЛИТЫ

4.1 Расчетные пролеты плиты и нагрузки

Средний расчетный пролет плиты принимается равным расстоянию между осями второстепенных балок, крайний расчетный пролет - расстоянию от линии реакции опоры до оси второстепенной балки. При опирании плиты на стену эпюра распределения напряжений смятия предполагается равномерной, поэтому равнодействующая опорная реакция проходит посередине площадки опирания, т.е. на расстоянии 6 см за внутренней гранью стены (рис. 4).

Рис. 4. К определению расчетных пролетов плиты

l01 = lплкр + (0,12 / 2) = 1775 + 120 / 2 = 1835 мм, l02 = lплср = 2150 мм.

Подсчет нагрузок на 1 м2 перекрытия приведен в табл. 2.

Таблица 2

Вид нагрузки

Нормативная нагрузка*, кПа

Коэффициент надежности по нагрузке, gf

Расчетная нагрузка**, кПа

Постоянная 1. Собственный вес плит толщиной 7 см (25кН/м3 × 0,07м)* 2. Вес пола (по заданию)

  1,75 0,3

  1,1 1,1

  1,93 0,33

Итого постоянная

2,05


g = 2,26

Временная (по заданию)

7,5

1,2

v = 9,0

Полная



g+v=11,26


* Нормативная нагрузка от собственного веса конструкций (в кПа) определяется умножением объемного веса на толщину слоя.

** Расчетная нагрузка определяется умножением значения нормативной нагрузки на коэффициент надежности по нагрузке gf, определяемый по табл. 1,2 СНиП [2].

Для расчета многопролетной плиты в плане перекрытия условно выделяется расчетная полоса шириной b = 1 м.

При этом полная расчетная нагрузка на 1 м длины плиты 11,26 кН/м.

С учетом коэффициента надежности по назначению здания gn = 0,95 полная расчетная нагрузка на 1 м длины плиты

q = 11,26 × 0,95 = 10,7 кН/м.

Для определения максимальных положительных и возможных отрицательных изгибающих моментов в пролетах плиты вводится условная нагрузка. Предполагается, что в процессе эксплуатации здания временная нагрузка не может быть менее 25% от своей наибольшей величины, поэтому минимальная условная расчетная нагрузка равна:

(g + 0,25 v) gn = (2,26 + 0,25 × 9,0) × 0,95 = 4,3 кН/м.

Сечение плиты для расчета предварительно принято b x h: 100 х 7 см.

4.2 Расчетная схема и варианты загружения балочной плиты

Расчетная схема балочной плиты принята в виде многопролетной неразрезной шарнирно опертой балки (рис. 5а).

Рис. 5. Расчетная схема плиты с нумерацией узлов и элементов (а) и варианты ее загружения (б)

Для балочной плиты создается три варианта загружения (рис. 5б):

1. Полная нагрузка g + v во всех пролетах.

2.      Полная нагрузка g + v в нечетных пролетах и условная нагрузка g + 0,25v в четных пролетах.

.        Полная нагрузка g + v в четных пролетах и условная нагрузка g + 0,25v в нечетных пролетах.

Особенностью неразрезных балок является наличие значительных надопорных моментов, которые отсутствуют в разрезных балках, а также растянутых зон в верхней части сечения в надопорных зонах (рис. 6).

.3 Определение расчетных усилий в многопролетной неразрезной балке с использованием ПВК Structure CAD

Расчетные усилия в плите определяем с помощью проектно-вычислительного комплекса Structure CAD (версия 7.31).

Рис. 6. Эпюра изгибающих моментов и схема армирования неразрезной двухпролетной балки

Проектно-вычислительный комплекс Structure CAD (ПВК SCAD) предназначен для численного исследования на ЭВМ напряженно-деформированного состояния и устойчивости конструкций, а также и для автоматизированного выполнения ряда процессов конструирования.

Ниже приведена последовательность действий в ПВК SCAD.

Запустить ПВК SCAD: Пуск | Все программы | SCAD Office | SCAD

или двойным щелчком левой кнопкой мыши по ярлыку программы  на рабочем столе, который может находиться в папке SCAD Office. В раскрывшемся окне программы нажать кнопку «Создать новый проект»  (рис. 7).

Рис. 7. Фрагмент интерфейса ПВК SCAD в начале работы

В окне «Новый проект» в раскрывающемся списке «Тип схемы» выбрать «5 - Система общего вида» (рис. 8).

Рис. 8. Диалоговое окно «Новый проект». Выбор типа схемы

В окне «Новый проект» нажать кнопку «Единицы измерений» и в появившемся окне «Единицы измерений» установить удобные для использования единицы измерения линейных размеров, размеров сечений и сил, например, как на рис. 9. Нажать кнопку «ОК».

Рис. 9. Диалоговое окно «Единицы измерений»

Нажать кнопку «ОК» в окне «Новый проект».

В открывшемся окне «Создание нового проекта SCAD» в окошке «Имя файла» задать имя файла, например, свою фамилию (рис. 10). С помощью списка «Папка» или кнопок слева указывается адрес сохраняемого файла. Нажать «Сохранить».

Рис. 10. Диалоговое окно «Создание нового проекта SCAD»

После этого откроется экран управления проектом SCAD (рис. 11).

Сделать двойной щелчок левой кнопкой мыши на пункте «Расчетная схема» папки «ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ» (рис. 12), после чего интерфейс программы примет вид, изображенный на рис. 13.

Для отображения на экране панелей «Фильтры отображения» и «Визуализация» кнопки «Показать/скрыть фильтры» и «Показать/скрыть панель визуализации»  должны быть нажаты.

Рис. 11. Экран управления проектом SCAD

Рис. 12. Фрагмент экрана управления проектом

Рис. 13. Интерфейс Structure CAD

Перейти на вкладку «Узлы и элементы» однократным щелчком левой кнопки мыши по ней и нажать кнопку «Узлы»  (рис. 14).

Рис. 14. Вкладка «Узлы и элементы». Узлы

Затем нажать кнопку «Ввод узлов» . В открывшемся окне «Ввод узлов» (рис. 15) ввести первый узел с координатами «0, 0, 0» путем однократного нажатия кнопки «Добавить». Далее задать координаты второго узла (рис. 16), поднять флажок «Повторить», задать количество повторов N = 7, а также величину приращения dX = 2.15 м, поднять флажок «Автоматический перенос начала координат в последний введенный узел», нажать кнопку «Добавить» один раз. Таким образом будут введены узлы №2 - 9. Для ввода последнего, десятого, узла в окне «Ввод узлов» убрать флажок «Повторить» и нажать «Добавить». Закрыть окно «Ввод узлов». При вводе координат разделителем между целой и дробной частью является точка, а не запятая.

Рис. 15. Диалоговое окно «Ввод узлов»

Рис. 16. Диалоговое окно «Ввод узлов»

На экране должны отобразиться введенные узлы (рис. 17).

Рис. 17. Отображение введенных узлов (фрагмент)

Для отображения номеров узлов на панели «Фильтры отображения» нажимается кнопка  «Номера узлов».

Для задания элементов нажать кнопку «Элементы»  на вкладке «Узлы и Элементы». Вкладка примет вид, изображенный на рис. 18.

Рис. 18. Вкладка «Узлы и Элементы». Элементы

Нажать кнопку «Добавление стержней с учетом промежуточных узлов» . Сделать одинарный щелчок левой кнопкой мыши сначала на первом узле, а затем на последнем. В результате будут сформированы все 9 стержней расчетной схемы (рис. 19).

Рис. 19. Отображение введенных элементов с их нумерацией (фрагмент)

Для отображения номеров элементов на панели «Фильтры отображения» нажимается кнопка  «Номера элементов».

Перейти на вкладку «Назначение» (рис. 20).

Рис. 20. Вкладка «Назначение»

Для задания жесткостей стержням нажать кнопку  «Назначение жесткостей стержням». После ее нажатия откроется диалоговое окно «Жесткости стержневых элементов» (рис. 21). На вкладке «Общие данные» в области «Способ задания» включить переключатель «Параметрические сечения». Перейти на вкладку «Параметрические сечения» (рис. 22). В области «Материал» в списке выбрать «Бетон тяжелый В25». В области «Сечение» должны быть нажата кнопка «Прямоугольное». В области «Параметры сечения» задать ширину и высоту сечения в указанных единицах измерения. Нажать кнопку «Контроль» для проверки правильности задания размеров сечения. В случае ошибки исправить ее, а в случае правильного задания нажать «ОК».

Рис. 21. Диалоговое окно «Жесткости стержневых элементов»

Рис. 22. Задание жесткостей

Далее выделить все элементы путем наведения курсора на элементы (а не на узлы!) и однократного щелчка левой кнопкой мыши (выбранные элементы станут красными) и нажать кнопку  «Подтверждение».

Для отображения номеров типов жесткости на панели «Фильтры отображения» нажимается кнопка  «Номера типов жесткости».

Для задания связей в узлах нажать кнопку «Установка связей в узлах»  на вкладке «Назначения». В открывшемся окне «Связи» (рис. 23) в области «Направление связей» нажать кнопки в соответствии с тем, какие связи наложены на узел - кнопки «Х» и «Z». Нажатая кнопка соответствует наложению связи. Затем нажать «ОК». Программа вернется к расчетной схеме. Для наложения связей нужно выделить крайний (№1) узел (после выбора узел будет иметь красный цвет) и нажать «Подтверждение» .

Рис. 23. Задание связей в крайнем узле

Для отображения связей в узлах на панели «Фильтры отображения» нажимается кнопка  «Связи».

Рис. 24. Задание связей в средних узлах

Еще раз нажать кнопку «Установка связей в узлах» . В окне «Связи» оставить нажатой только кнопку «Z». Нажать «ОК». Выбрать остальные узлы и нажать «Подтверждение» . В результате на все узлы расчетной схемы будут наложены связи (рис. 25).

Рис. 25. Отображение связей в узлах (фрагмент)

Для вычисления усилий в 5-ти сечениях по длине стержня на вкладке «Назначения» нажимается кнопка «Назначение промежуточных сечений для расчета усилий»  и в окне «Вычисление усилий в дополнительных сечениях» (рис. 26) в области «Стержневые элементы» в окошке «Количество сечений» задается «5». Затем нажать «ОК», выбрать все элементы и нажать «Подтверждение» .

Для задания нагрузок на элементы расчетной схемы переходим на вкладку «Загружения». Нажимаем кнопку «Нагрузки на стержни» . Открывается диалоговое окно «Задание нагрузок на стержневые элементы» (рис. 27).

Рис. 26. Диалоговое окно «Вычисление усилий в дополнительных сечениях»

Выбираем общую систему координат, вид нагрузки - «Распределенная». Направление действия нагрузки - «Z» (для сил) и задаем на клавиатуре значение нагрузки в окошко «Р» в указанных справа от окошка единицах измерения: 10.7 кН/м. Нажимаем «ОК». Путем наведения курсора на элемент и щелчка левой кнопкой мыши на нем указываем все элементы. Для подтверждения выбора нажать «Подтверждение» .

Рис. 27. Диалоговое окно «Задание нагрузок на стержневые элементы»

Для отображения распределенных нагрузок и их значений на панели «Фильтры отображения» нажимаются кнопки  «Распределенные нагрузки» и  «Значения нагрузок» (рис. 28).

Рис. 28. Отображение нагрузок загружения 1 (фрагмент)

Для сохранения загружения нажать кнопку «Сохранить/Добавить загружение»  и в открывшемся диалоговом окне (рис. 29) задать имя загружения, например, «1», нажать «ОК».

Ответить «Да» на запросы «Загружение будет записано под номером 1» и «Перейти к формированию следующего загружения» (рис. 30).

Рис. 29. Сохранение загружения


Рис. 30. Запросы о номере загружения и переходе к следующему загружению

На экране отобразится расчетная схема без нагрузок.

После этого создаем второе загружение: нажать кнопку «Нагрузки на стержни», в окне «Задание нагрузок на стержневые элементы» в окошке «Значение нагрузки» вписать величину полной нагрузки: 10.7 кН/м. Нажать «ОК». Выбрать элементы с нечетными номерами, т.е. элементы 1, 3, 5, 7 и 9 . Нажать кнопку «Нагрузки на стержни», в окне «Задание нагрузок на стержневые элементы» в окошке «Значение нагрузки» вписать величину условной нагрузки: 4.3 кН/м. Нажать «ОК». Выбрать элементы с четными номерами, т.е. элементы 2, 4, 6 и 8  (рис. 31).

Рис. 31. Отображение нагрузок загружения 2 (фрагмент)

Сохранить загружение под именем «2» аналогично созданию загружения 1.

Аналогично создается загружение «3»: полная нагрузка прикладывается в четных пролетах, а условная - в нечетных (рис. 32).

Рис. 32. Отображение нагрузок загружения 3 (фрагмент)

После создания трех загружений перейти на вкладку «Управление» и нажать кнопку  «Выйти в экран управления проектом». После этого экран примет вид, представленный на рис. 11. При отсутствии ошибок в исходных данных (элементов без жесткостей, отсутствия нагрузок и т.п.) становится доступным пункт «Расчет. Линейный». Для его выполнения нужно щелкнуть по позиции «Линейный» (рис. 33).

Рис. 33. Фрагмент дерева управления проектом

В окне «Параметры расчета» нажать кнопки «Восстановить значения по умолчанию» и «ОК» (рис. 34).

Рис. 34. Диалоговое окно «Параметры расчета»

Ответить «Да» на запрос «Проект был модифицирован. Сохранить изменения?» (рис. 35).

Рис. 35. Запрос о сохранении модификаций проекта

В окне «Протокол выполнения расчета» в случае успешного окончания расчета в конце будет написано: «ЗАДАНИЕ ВЫПОЛНЕНО». Нажать «Выход» (рис. 36).

Рис. 36. Окно выполнения расчета

После выполнения линейного расчета становится доступным пункт «Результаты. Графический анализ» в окне управления проектом (рис. 37).

Рис. 37. Фрагмент дерева управления проектом

Нажав «Графический анализ», можно просмотреть вкладки «Деформации», «Эпюры усилий». Чтобы визуализировать эпюру изгибающих моментов Му, нужно выйти на вкладку «Эпюры усилий», затем нажать кнопку «Эпюры усилий» , предварительно выбрав в раскрывающихся списках вид усилия (в нашем случае Му), загружение и коэффициент масштабирования эпюр (рис. 38). Для оцифровки эпюры нужно нажать кнопку  «Оцифровка изополей / изолиний» на панели «Фильтры отображения».

Оцифрованные отрицательные значения изгибающих моментов означают, что это максимальное значение на одной из опор, а положительные - наибольший момент в пролете.

Рис. 38. Фрагменты эпюр Му от загружений 1-3 с оцифровкой значений

После визуализации эпюры Му от каждого загружения перейти на вкладку «Управление», нажать кнопку «Печатать» , в открывшемся окне «Текст комментариев для печати» (рис. 39) в тексте комментариев написать: «Эпюра Му от загружения 1 (2, 3)». Нажать «ОК». В окне «Печать» выбрать принтер и нажать «Печать». В результате нужно получить твердую копию (распечатку) эпюр Му от всех трех загружений.

Для изменения установок принтера, например, книжной ориентации листа на альбомную, нужно открыть пункт падающего меню «Опции» и выбрать «Установки принтера», в открывшемся окне сделать нужные изменения.

Рис. 39. Диалоговое окно «Текст комментариев для печати»

Для распечатки расчетной схемы с номерами элементов нужно, находясь, например, на вкладке «Эпюры усилий», нажать кнопку «Отображение расчетной схемы» , на панели «Фильтры отображения» должны быть нажаты кнопки «Стержни» , «Номера элементов» и «Узлы»  (рис. 40).

Рис. 40. Отображение фрагмента расчетной схемы с номерами элементов

Далее распечатать полученное изображение аналогично эпюрам.

Перейти на вкладку «Управление» и выйти в экран управления проектом. Для документирования полученных значений усилий нужно в экране управления проектом выбрать подпункт «Печать таблиц» пункта «Результаты» (рис. 41).

Рис. 41. Фрагмент дерева управления проектом

В открывшемся окне «Оформление результатов расчета» включить переключатель «Усилия и напряжения», задать параметры вывода, нажать кнопку «Формирование документа», а затем - «Просмотр результатов» (рис. 42). Полученный текстовый документ распечатать.

Рис. 42. Диалоговое окно «Оформление результатов расчета»

Вычисленные ПВК SCAD изгибающие моменты и поперечные силы в плите представлены ниже.

Единицы измеpения усилий: к Единицы измеpения моментов: кН*м

-----------------------------------------------------------------------

УСИЛИЯ /НАПРЯЖЕНИЯ/ В ЭЛЕМЕНТАХ

-----------------------------------------------------------------------

_ 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 2-1 2-2 2-3 2-4

1 1 1 1 2 2 2 2

2 2 2 2 3 3 3 3

-----------------------------------------------------------------------

1 - ( 1)-1.e-5 2.315 2.366 .1533 -4.323 -4.323 .3771 1.986 .50527.474 2.557 -2.359 -7.276 -12.19 11.59 5.853 .1076 -5.637

- ( 2)-1.e-5 2.738 3.213 1.423 -2.629 -2.629 -.8486 -.3095 -1.0128.395 3.477 -1.439 -6.356 -11.27 4.46 2.151 -.1573 -2.466

- ( 3).5069 .104 -1.208 -3.431 -3.431 1.377 3.094 1.721

Qz 2.083 .1071 -1.868 -3.844 -5.82 11.79 6.053 .3082 -5.437

-----------------------------------------------------------------------

_ 2-5 3-1 3-2 3-3 3-4 3-5 4-1 4-2 4-3

3 3 3 3 3 4 4 4

4 4 4 4 4 5 5 5

-----------------------------------------------------------------------

- ( 1)-4.067 -4.067 .5521 2.08 .518 -4.135 -4.135 .5052 2.055-11.38 11.44 5.702 -.0432 -5.788 -11.53 11.48 5.741 -.0035

- ( 2)-2.958 -2.958 1.7 3.268 1.744 -2.87 -2.87 -1.012 -.3971-4.775 11.52 5.774 .0292 -5.716 -11.46 4.603 2.294 -.0148

- ( 3) -2.743 -2.743 -.9263 -.351 -1.017 -2.927 -2.927 1.721 3.278-11.18 4.528 2.219 -.0898 -2.398 -4.707 11.5 5.755 .0098

-----------------------------------------------------------------------

Максимальные значения изгибающих моментов в плите приведены в табл. 3.

Таблица 3

Номер

Расстояние от левой опоры до сечения

Изгибающий момент Му, кНм

пролета

расчетного сечения


+

-

1

1-1

0,0 l01

-

-


1-2

0,25 l01

2,74

-

0,5 l01

3,21

-


1-4

0,75 l01

1,42

1,21


1-5

1,0 l01

-

4,32

2

2-1

0,0 l02

-

4,32


2-2

0,25 l02

1,38

0,85


2-3

0,5 l02

3,1

0,31


2-4

0,75 l02

1,72

1,01


2-5

1,0 l02

-

4,07

3

3-1

0,0 l03

-

4,07


3-2

0,25 l03

1.70

0.93


3-3

0,5 l03

3.27

0.35


3-4

0,75 l03

1.74

1.02


3-5

1,0 l03

-

4.14

4.4 Характеристики прочности бетона и арматуры

Материалы для плиты перекрытия: бетон тяжелый класса по прочности на осевое сжатие В25, призменная прочность Rb = 14,5 МПа, прочность при осевом растяжении Rbt = 1,05 МПа (приложение 1, табл. П.1.1), коэффициент условий работы бетона gb2 = 0,9. Арматура - проволочная класса В500 (Вр-1), Rs = 365 МПа (приложение 1, табл. П.1.2).

4.5 Определение высоты сечения плиты

Толщину плиты, предварительно принятую для определения ее веса, следует уточнить по наибольшим расчетным усилиям.

Высоту плиты определяем, исходя из оптимального для плит процента армирования m = 0,3 - 0,6 % и соответствующего значения относительной высоты сжатой зоны xОПТ = 0,1 - 0,15.

Ммах = 4,32 кНм. Принимаем xОПТ = 0,15, соответствующее am = 0,139.

Полезная высота сечения плиты

= = 49 мм.

Полная высота плиты

h = h0 + а = 49 + 13 = 62 мм,

где

а = 10 + 6 / 2 = 13 мм

мм - защитный слой бетона, 6 - предполагаемый диаметр рабочей арматуры.

Принимаем толщину плиты 80 мм.

Уточняем полезную (рабочую) высоту плиты: h0 = 80 - 13 = 67 мм.

4.6 Подбор арматуры

Многопролетные балочные плиты армируют в соответствии с характером эпюры моментов. Армирование может быть непрерывным или раздельным.

При непрерывном армировании плита армируется рулонными сетками с продольным расположением рабочей арматуры. Рулон раскатывается по опалубке поперек каркасов второстепенных балок, на расстоянии 0,25 l от оси балки (в местах нулевых моментов) сетки перегибают.

При раздельном армировании плиты армируют в пролете и на опоре отдельными сетками с поперечным расположением рабочей арматуры. Такое армирование применяют, если нужна арматура Æ6 мм и более.

Подбор сечения рабочей арматуры в каждом сечении плиты определяется так же, как для изгибаемых элементов прямоугольного сечения с одиночной арматурой: определяется

,

по приложению 1, табл. П. 1.3 находится соответствующее ему значение коэффициента z, вычисляется требуемая площадь сечения арматуры


По приложению 1, табл. П.1.4 подбирается необходимое количество и диаметр проволок или стержней арматуры так, чтобы принятая площадь была больше требуемой по расчету.

Например: в первом пролете М = 3,21 кНм


по приложению 1, табл. П.1.3, z = 0,97

Требуемая площадь арматуры

мм2.

По приложению 1, табл. П.1.4 принимаем 8Æ5 В500 (Вр-1) c As = 157 мм2.

Подбор сеток ведется для арматуры классов В500 (Вр-1) (непрерывное армирование) или A400 (А-III) (раздельное армирование).

Результаты расчетов представлены в табл. 4.

Шаг рабочей арматуры в сетках определяется по количеству стержней n, приходящихся на ширину расчетной полосы, равной 1 м: s = 1000 / n.

Диаметр и шаг распределительной арматуры в сетках назначаются конструктивно. Шаг стержней в сетках может быть 100, 125, 150, 200, 250 мм.

Таблица 4

Расчетное сечение

М , кНм

в, мм

h0, мм

am

z

Asтр

Принятая арматура








Непрерывное армирование

Раздельное армирование

В крайних пролетах

3,21

1000

67

0,055

0,97

135

С-1 5В500-100 4В500-200 As=196мм2

С-1 4В500-200 5В500-125 As=157мм2

У первой промежуточной опоры

4,32

1000

67

0,074

0,96

183


С-2 4В500-200 5В500-100 As=196мм2

В средних пролетах

3,27

1000

67

0,056

0,97

138


С-3 4В500-200 5В500-125 As=157мм2

У средних промежуточных опор

4,14

1000

67

0,071

0,96

176


С-4 4В500-200 5В500-100 As=196мм2


При непрерывном армировании ширина сетки:


При назначении ширины сеток необходимо увеличить ширину сетки на 100 мм для заведения арматуры на стены здания или нахлеста сеток в месте их стыковки.

Длина сеток определяется в зависимости от ширины здания.

В данном случае

L сетки = 0,5 (В + 2 × 110) = 0,5 (18600 + 220) = 9410 мм.

При раздельном армировании ширина сеток:

нижних: Всетки = lпл - bвб = 2150 - 200 = 1950 мм,

верхних: Всетки = lпл / 2 = 2150 / 2 = 1075 мм.

Длина сеток принимается в соответствии с пролетами второстепенных балок:

Lсетки = lвб = 5750 мм (для крайнего пролета) и 7050 мм (для среднего пролета).

Сеткам присваивают условную марку с порядковым номером для их изображения на чертежах.

Условные обозначения арматурных сеток в соответствии с ГОСТ [7]:

Параметры арматуры вдоль сетки Диаметр Класс арматуры - шаг стержней

Параметры арматуры поперек сетки Диаметр Класс арматуры - шаг стержней

Примеры раскладки сеток в плите перекрытия при непрерывном и раздельном армировании приведены в графической части (приложение 2).

монолитный плита здание бетон арматура

5. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ МНОГОПРОЛЕТНОЙ ВТОРОСТЕПЕННОЙ БАЛКИ

.1 Расчетные пролеты и нагрузка на балку

Средний расчетный пролет второстепенной балки равен расстоянию между осями главных балок, крайний расчетный пролет (при опирании на стену) равен расстоянию от линии действия реакции опоры до оси главной балки (рис. 43).

Рис. 43. К определению расчетных пролетов второстепенной балки

Рис. 44. Поперечное сечение второстепенной балки

l01 = lвбкр + (0,25 / 2) = 5,70 + 0,25 / 2 = 5,82 м; l02 = lвбср = 7,0 м.

Расчетные нагрузки на 1 м длины второстепенной балки:

постоянная от собственного веса плиты и пола

g lплср = 2,26 × 2,15 = 4,9 кН/м,

от собственного веса второстепенной балки

gf b (hвб - hпл ) r = 1,1 × 0,2 × (0,4 - 0,07) 25 = 1,8 кН/м,

полная постоянная

g = 4,9 + 1,8 = 6,7 кН/м,

с учетом коэффициента надежности по назначению здания gn = 0,95

полная постоянная

g = 6,7 × 0,95 = 6,4 кН/м.

Временная нагрузка с учетом

gn = 0,95: v = 9,0 × 2,15 × 0,95 = 18,4 кН/м.

Полная нагрузка

g + v = 6,4 + 18,4 = 24,8 кН/м.

Условная нагрузка

g + 0,25v = 6,4 + 0,25 × 18,4 = 11,0 кН/м.

Условная нагрузка вводится для определения отрицательных моментов в пролетах второстепенной балки.

5.2 Определение расчетных усилий в балке

Расчетная схема второстепенной балки принята в виде многопролетной неразрезной шарнирно опертой балки (рис. 45а).

Для второстепенных балок огибающую эпюру моментов строим для трех вариантов загружения (рис. 45б):

. Полная нагрузка g + v во всех пролетах.

. Полная нагрузка g + v в нечетных пролетах и условная нагрузка g + 0,25v в четных пролетах.

. Полная нагрузка g + v в четных пролетах и условная нагрузка g + 0,25v в нечетных пролетах.

Во многих сечениях второстепенной балки могут действовать изгибающие моменты с разными знаками, поэтому недостаточно определить моменты только для основных пролетных и опорных сечений. Нужно вычислить положительные и отрицательные моменты для нескольких сечений по длине балки с целью построения огибающей эпюры.

Рис. 45. Расчетная схема второстепенной балки (а) и варианты загружения (б)

Расчетные усилия определяем с помощью проектно-вычислительного комплекса Structure CAD. Алгоритм расчета второстепенной балки в ПВК SCAD аналогичен алгоритму, приведенному для расчета плиты. При задании жесткости балки используется тавровое сечение (рис. 46).

Рис. 46. Задание жесткости второстепенной балки в ПВК SCAD

Усилия во второстепенной балке должны быть определены в 7 сечениях по длине каждого конечного элемента.

Ниже приведены вычисленные ПВК SCAD расчетные усилия во второстепенной балке.

Единицы измеpения усилий: кН Единицы измеpения моментов: кН*м

УСИЛИЯ /НАПРЯЖЕНИЯ/ В ЭЛЕМЕНТАХ

-----------------------------------------------------------------------

_ 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 2-1 2-2

1 1 1 1 1 1 2 2

2 2 2 2 2 2 3 3

-----------------------------------------------------------------------

- ( 1)-.0004 41.15 58.98 53.47 24.62 -27.54 -103. -103. -18.3154.31 30.28 6.251 -17.78 -41.81 -65.84 -89.87 86.93 58.03

- ( 2)-.0004 47.66 72. 73. 50.66 4.996 -64. -64. -28.3961.02 36.99 12.96 -11.06 -35.1 -59.13 -83.16 36.86 24.04

- ( 3)-.0001 11.74 13.14 4.19 -15.11 -44.76 -84.76 -84.76 1.95617.38 6.721 -3.937 -14.59 -25.25 -35.91 -46.57 88.62 59.72

-----------------------------------------------------------------------

_ 2-3 2-4 2-5 2-6 2-7 3-1 3-2 3-3 3-4

2 2 2 2 3 3 3 3

3 3 3 3 4 4 4 4

-----------------------------------------------------------------------

1 - ( 1)32.67 49.91 33.39 -16.87 -100.9 -100.9 -16.51 34.11 50.9929.12 .2208 -28.68 -57.58 -86.49 86.62 57.72 28.81 -.0868

- ( 2)-7.752 -2.082 -11.38 -35.66 -74.9 -74.9 9.479 60.11 76.9911.22 -1.595 -14.41 -27.23 -40.05 86.62 57.72 28.81 -.0868

- ( 3)54.92 74.13 59.59 11.29 -70.75 -70.75 -33.32 -10.86 -3.381

Qz 30.81 1.914 -26.98 -55.89 -84.79 38.42 25.6 12.78 -.0385

Для каждой расчетной точки пролета выбираем неблагоприятные усилия из трех вариантов загружения и представляем вычисленные неблагоприятные моменты для каждого расчетного сечения в табл. 5.

Таблица 5

Номер

Расстояние от левой опоры до сечения

Изгибающий момент, кНм

пролета

расчетного сечения


+

-

1

2

3

4

5

1

1-1

-

-

-


1-2

1/6 l01

47,7

-


1-3

1/3 l01

72,0

-


1-4

1/2 l01

73,0

-


1-5

2/3 l01

50,7

15,1


1-6

5/6 l01

5,0

44,8


1-7

l01

-

103

2

2-1

-

-

103


2-2

1/6 l02

2,0

28,4


2-3

1/3 l02

54,9

7,8


2-4

1/2 l02

74,1

2,1


2-5

2/3 l02

59,6

11,4


2-6

5/6 l02

11,3

35,7


2-7

l02

-

100,9

3

3-1

-

-

100,9


3-2

1/6 l03

9,5

33,3


3-3

1/3 l03

60,1

10,9


3-4

1/2 l03

77,0

3,4

.3 Характеристики прочности бетона и арматуры

Бетон тяжелый класса В25: призменная прочность Rb = 14,5 МПа, прочность при осевом растяжении Rbt = 1,05 МПа, коэффициент условий работы бетона gb2 = 0,9. Арматура: продольная - стержневая класса А400 (A-III), Rs = = 365 МПа; поперечная - В500 (Вр-1) диаметром 5 мм, Rsw = 260 МПа.

.4 Определение высоты сечения балки

Высота сечения балки подбирается по максимальному опорному моменту при оптимальном xОПТ =0,35 и соответствующем am = 0,289, поскольку на опоре образуется пластический шарнир. На опоре момент отрицательный - полка таврового сечения в растянутой зоне. Сечение работает как прямоугольное с шириной ребра b = 20 см.

Ммах = 103 кНм. Рабочая высота сечения балки:

= = 370 мм.

Полная высота балки h = h0 + a = 370 + 35 = 405 мм,

где а = 35 мм - защитный слой бетона.

Принимаем высоту второстепенной балки h = 400 мм.

Уточняем рабочую высоту балки: h0 = 400 - 35 = 365 мм.

.5 Расчет прочности сечений второстепенной балки

Вводимую в расчет ширину сжатой полки таврового сечения балки принимаем из условия, что ширина свеса в каждую сторону от ребра должна быть при hf’/ h = 8 / 40 = 0,2 > 0,1 не более 1 / 6 пролета, т.е. bf’ = 2 (7,0 / 6) + + 0,2 = 2,53 м и не более lплср = 2,15 м. Таким образом, расчетная ширина полки bf’ = 2,15 м (см. рис. 44).

5.5.1 Расчет прочности сечений, нормальных к продольной оси

Подбор сечения продольной арматуры в сечениях балки осуществляем по формулам для изгибаемых железобетонных элементов с одиночной арматурой.

Сечение в первом пролете: М = 73 кНм (из табл. 5).

,

что меньше граничного значения aR = 0,44.

По приложению 1 табл. П.1.3 z = 0,99, x = 0,02, высота сжатой зоны сечения

х = x h0 = 0,02 × 365 = 7,3 мм < h = 80 мм,

нейтральная ось проходит в полке.

Требуемая площадь арматуры

мм2.

По приложению 1 табл. П.1.4 принимаем 4Æ14 А400 (A-III) c As = 616 мм2.

Сечение на первой промежуточной опоре: М = 103 кНм.

Свесы таврового сечения в растянутой зоне не работают, для расчета принимаем прямоугольное сечение в х h0 = 200 х 365 мм.

 < aR = 0,44. z = 0,82.

Требуемая площадь арматуры

мм2.

Принимаем армирование над опорой сетками с поперечной рабочей арматурой

Аsсетки = Аs / (2 lплср) = 943 / (2 × 2,15) = 219 мм2.

Принято 2 сетки по 8Æ6 А400 (A-III) с Аs = 226 мм2.

Сечение во втором пролете: М = 74,1 кНм.

,

что меньше граничного значения aR = 0,44.

x = 0,02, х = x h0 = 0,02 × 365 = 7,3 мм < h = 80 мм,

нейтральная ось проходит в полке. z = 0,99.

Требуемая площадь арматуры

мм2.

Принимаем 4Æ14 А400 (A-III) c As = 616 мм2.

Сечение на средних опорах: М = 100,9 кНм.

Свесы таврового сечения в растянутой зоне не работают, для расчета принимаем в х h0 = 200 х 365 мм.

 < aR = 0,44ё z = 0,823.

Требуемая площадь арматуры

мм2.

Принимаем армирование над опорой сетками с поперечной рабочей арматурой

Аsсетки = Аs / (2 lплср) = 920 / (2 × 2,15) = 214 мм2.

Принято 2 сетки по 8Æ6 А400 (A-III) с Аs = 226 мм2.

.5.2 Расчет прочности сечений, наклонных к продольной оси

На первой промежуточной опоре Q = 89,9 кН. Диаметр поперечных стержней устанавливается из условия сварки с продольными стержнями

dsw = ds / (3-4) = 14 / 3 ≈ 5,

принято dsw = 6 мм класса А400 (A-III)

Asw = 28,3 мм2.

Rsw = 285 МПа.

Число каркасов - 2.

Тогда Asw = 2 × 28,3 = 56,6 мм2.


s = h / 2 = 400 / 2 = 200 мм, но не более 150 мм.

Для всех приопорных участков у промежуточных и крайних опор балки принимаем шаг s = 150 мм. В средней части пролета второстепенных балок шаг поперечных стержней s = 3h / 4 = 3 × 400 / 4 = 300 мм, принимаем 300 мм.

Интенсивность усилия в поперечной арматуре:

qsw = Rsw Asw / s = 285 × 56,6 / 150 = 107,5 Н/мм.

Коэффициент влияния свесов сжатой полки:

jf = 0,75 (3 hf’) hf’/ (bh0) = 0,75 × 3 × 80 × 80 / (200 × 365) = 0,2 < 0,5.

Минимальное усилие, воспринимаемое бетоном:

Й и ьшт = j и3 (1 + j а ) g и2 К ие и р щ = 0б6 × 1б2 × 0б9 × 1б05 × 200 × 365 = 49 669 Н

Условие

qsw = 107,5 Н/мм ³ Q b min / (2h0) = 49,669 × 103 / (2 × 365) = 68 Н/мм

удовлетворяется.

Проверяем требование

ы ьфч = j и4 g и2 К ие и рщ2 . Й ьфч ³ ыб

,5 × 0,9 × 1,05 × 200 × 365 2 / 89 900 = 420 мм > s = 150 мм - следовательно, принятый шаг соответствует конструктивным требованиям СНиП.

При расчете прочности наклонного сечения вычисляются:

М b = j b2 (1 + j f ) g b2 R bt b h o2 = 2 × 1,2 × 0,9 × 1,05 × 200 × 365 2 =

= 604,3 × 10 5 Н мм;

q 1 = g + v / 2 = 6,4 + 18,4 / 2 = 15,6 кН/м < 0,56 qsw = 0,56 × 107,5 = 60,2

кН/м.

Проекция наклонной трещины:

С = (М b / q 1)1/2 = (604,3 × 10 5 / 15,6)1/2 = 1968 мм > 3,33 h0 = 3,33 × 365 =

= 1216 мм, принимаем С = 1216 мм.

Усилие, воспринимаемое бетоном:

Й и = М и . С = 604б3 × 10 5 . 1216 = 49 696 Н Ю Й и ьшт = 49 669 Ню

Поперечная сила в вершине наклонного сечения:

Q = Q max - q 1 C = 89 900 - 15,6 × 1 216 = 70 930 Н.

Длина проекции расчетного наклонного сечения:

С 0 = (М b / q sw)1/2 = (604,3 × 10 5 / 107,5)1/2 = 750 мм > 2h0 = 2 × 365 = 730

мм.

Принимаем С 0 = 730 мм.

Усилие, воспринимаемое поперечной арматурой:

Q sw = qsw С 0 = 107,5 × 730 = 78 475 Н.

Условие прочности Q b + Q sw = 49 696 + 78 475 = 128 171 > Q = 70 930 Н обеспечивается.

5.6 Построение эпюры материалов

Эпюра материалов - это график изменения по длине балки несущей способности (по изгибающему моменту) нормальных сечений, определяемой положением, количеством и классом принятой по расчету арматуры, классом бетона и размерами сечений. Построение эпюры материалов выполняется с целью рационального размещения продольной арматуры в растянутых зонах балки. Так как определение площадей продольной арматуры производится в сечениях с максимальными внешними моментами, а сами моменты изменяют свою величину и знак по длине балки, то появляется необходимость распределения арматуры по длине балки, при котором эпюра материалов максимально приближается к эпюре внешних моментов. Это достигается за счет обрыва части стержней продольной арматуры, подобранной по максимальным внешним моментам, на участках с меньшей величиной внешних моментов.

Например, в 1-м пролете в сечении 1-4 с максимальным моментом М = =73 кНм была определена требуемая площадь нижней рабочей продольной арматуры А s = 554 мм2 и конструктивно реализована в виде суммы площадей 4Æ14 А400 (A-III) c As = 616 мм2.

В первом и втором пролетах фактический момент:

x = Rs As / (gb2 Rb bf h0) = 365 × 616 / (0,9 × 14,5 × 2150 × 365) = 0,022,

z = 0,99.

[M] 4Æ14 А400 (А-III) = Rs As z h0 = 365 × 616 × 0,99 × 365 = 81,2 кНм

Величина фактического момента [М], воспринимаемого принятым сечением арматуры, всегда несколько отличается (чаще в большую сторону) от величины момента М от внешних нагрузок вследствие разности между расчетной и фактической площадями продольной арматуры.

Если по всей длине пролета в нижней зоне установить продольную арматуру 4Æ14 А400 (A-III), то эпюра материалов в этом пролете будет представляться в виде прямой линии с ординатой 81,2 кН м. По мере удаления влево и вправо от сечения 1-4 эпюра материалов будет все в большей степени отличаться (с избытком) от эпюры внешних моментов.

С целью сближения этих эпюр обрываем 2 стержня из 4 на некотором расстоянии влево и вправо от сечения 1-4. Строительные нормы рекомендуют стержни большего диаметра доводить до опор.

Несущая способность сечения, армированного 2Æ14 А400 (A-III), - тавровое сечение в пролете:

x = 365 × 308 / (0,9 × 14,5 × 2150 × 365) = 0,011, z = 0,995,

[M] 2Æ14 А400 (А-III) = Rs As z h0 = 365 × 308 × 0,995 × 365 = 40,8 кНм.

Несущая способность сечения, армированного 2Æ10 А400 (A-III), - прямоугольное сечение в пролете (для растянутой зоны в верхней части):

x = 365 × 157 / (0,9 × 14,5 × 200 × 365) = 0,06, z = 0,97

[M] 2Æ10 А400 (А-III) = Rs As z h0 = 365 × 157 × 0,97 × 365 = 20,3 кНм.

Фактический момент на промежуточных опорах:

As = 2 × 2,15 × 226 = 972 мм2 (2 сетки),

x = 365 × 972 / (0,9 × 14,5 × 200 × 365) = 0,37, z = 0,815,

[M] 34Æ6 А400 (А-III) = Rs As z h0 = 365 × 972 × 0,815 × 365 = 105,5 кНм.

As = 2,15 × 226 = 486 мм2 (1 сетка),

x = 365 × 486 / (0,9 × 14,5 × 200 × 365) = 0,186, z = 0,907,

[M] 17Æ6 А400 (А-III) = Rs As z h0 = 365 × 486 × 0,907 × 365 = 58,7 кНм.

Точки пересечения прямой с ординатой [M] 2Æ14 А400 (А-III) = 40,8 кНм с эпюрой внешних моментов называются точками теоретических обрывов 2Æ14 А400 (A-III). Для того, чтобы обрываемые стержни в точках теоретических обрывов работали с расчетным сопротивлением R s, их надо продлить на величину анкеровки W. Фактические обрывы этих стержней производятся на расстояниях W влево и вправо от точек теоретического обрыва. Размеры W определяются по формуле

W = Q/2q sw + 5d ³ 20d,

где Q - поперечная сила в месте теоретического обрыва;

q sw = Rsw Asw / s - интенсивность поперечного армирования (была определена в п. 5.5.2);

d - диаметр обрываемых стержней.

W1 = Q1 /2q sw + 5d = 40,1 × 103 / (2 × 107,5) + 5 × 14 = 257 мм < 20d =

× 14 = 280 мм,

принимаем W1 = 280 мм.

Поперечные стержни верхних сеток на опорах балки должны быть заведены за нормальное к продольной оси элемента сечение, в котором они учитываются с полным расчетным сопротивлением, на длину не менее lan. Длина анкеровки сеток определяется по формуле

,

но не менее

lan = lan d,

где значения Wan, Dlan и lan , а также допускаемые минимальные величины lan определяются по табл.44 [12].

ЛИТЕРАТУРА

1.  ГОСТ 27751-88 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету.

.    СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия.

3.      СНиП 2.03.01-84* Бетонные и железобетонные конструкции.

.        СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения.

.        СП 52-101-2003 Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры.

.        СП 52-103-2007 Железобетонные монолитные конструкции зданий.

.        ГОСТ 23279-85 Сетки арматурные сварные для железобетонных конструкций и изделий.

.        ГОСТ 14098-91 Соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций. Типы, конструкции и размеры.

.        Байков, В.Н. Железобетонные конструкции / В.Н. Байков, Э.Е. Сигалов. - М.: Стройиздат, 1993.

.        Бондаренко, В.М. Железобетонные и каменные конструкции: учебник для строит. спец. вузов / В.М. Бондаренко, Р.О. Бакиров, В.Г. Назаренко, В.И. Римшин; под ред. В.М. Бондаренко. - 5-е изд., стер. - М.: Высш. шк., 2008. - 887 с.

.        Маилян, Р.Л. Строительные конструкции: учеб. пособие / Р.Л. Маилян, Д.Р. Маилян, Ю.А. Веселев. - Ростов н/Д: Феникс, 2004. - 880 с.

.        Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов (без предварительного напряжения) / ЦНИИпромзданий, НИИЖБ. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989.

.        Заикин, А.И. Проектирование железобетонных конструкций многоэтажных промышленных зданий: учеб. пособие / А.И. Заикин. - М.: АСВ, 2003. - 200 с.

.        Фролов, А.К. Проектирование железобетонных, каменных и армокаменных конструкций: учеб. пособие / А.К. Фролов [и др.]. - М.: АСВ, 2004. - 176 с.

Приложение 1

Таблица П.1.1

Вид сопротивления

Расчетные значения сопротивления бетона для предельных состояний первой группы Rb и Rbt , МПа, при классе бетона по прочности на сжатие


В10

В15

В20

В25

В30

В35

В40

В45

В50

В55

В60

Сжатие осевое (призменная прочность) Rb

6,0

8,5

11,5

14,5

17,0

19,5

22,0

25,0

27,5

30,0

33,0

Растяжение осевое Rbt

0,56

0,75

0,9

1,05

1,15

1,3

1,4

1,5

1,6

1,7

1,8


Таблица П.1.2

Арматура классов

Расчетные значения сопротивления арматуры для предельных состояний первой группы, МПа


Растяжению

Сжатию RSC


Продольной RS

поперечной (хомутов и отогнутых стержней) RSW


А240 (А-I)

215

170

215

А300 (А-II)

270

215

270

А400 (А-III)

355

285

355

А500

435

300

435 (400)

В500 (Вр-1)

365

260

415 (360)


Примечание: значения RSC в скобках используют только при расчете на кратковременное действие нагрузки

Таблица П.1.3

x

z

am

x

z

am

0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,20 0,21 0,22 0,23 0,24 0,25 0,26 0,27 0,28 0,29 0,30 0,31 0,32 0,33 0,34 0,35 0,36 0,37

0,995 0,990 0,985 0,980 0,975 0,970 0,965 0,960 0,955 0,950 0,945 0,940 0,935 0,930 0,925 0,920 0,915 0,910 0,905 0,900 0,895 0,890 0,885 0,880 0,875 0,870 0,865 0,860 0,855 0,850 0,845 0,840 0,835 0,830 0,825 0,820 0,815

0,010 0,020 0,030 0,039 0,049 0,058 0,068 0,077 0,086 0,095 0,104 0,113 0,122 0,130 0,139 0,147 0,156 0,164 0,172 0,180 0,188 0,196 0,204 0,211 0,219 0,226 0,234 0,241 0,248 0,255 0,262 0,269 0,276 0,282 0,289 0,295 0,302

0,38 0,39 0,40 0,41 0,42 0,43 0,44 0,45 0,46 0,47 0,48 0,49 0,50 0,51 0,52 0,53 0,54 0,55 0,56 0,57 0,58 0,59 0,60 0,62 0,64 0,66 0,68 0,70 0,72 0,74 0,76 0,78 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00

0,810 0,805 0,800 0,795 0,790 0,785 0,780 0,775 0,770 0,765 0,760 0,755 0,750 0,745 0,740 0,735 0,730 0,725 0,720 0,715 0,710 0,705 0,700 0,690 0,680 0,670 0,660 0,650 0,640 0,630 0,620 0,610 0,600 0,575 0,550 0,525 0,500

0,308 0,314 0,320 0,326 0,332 0,338 0,343 0,349 0,354 0,360 0,365 0,370 0,375 0,380 0,385 0,390 0,394 0,399 0,403 0,407 0,412 0,416 0,420 0,428 0,435 0,442 0,449 0,455 0,461 0,466 0,471 0,476 0,480 0,489 0,495 0,499 0,500



Таблица П.1.4

Расчетные площади поперечных сечений и масса арматуры, сортамент горячекатаной стержневой арматуры, обыкновенной и высокопрочной арматурной проволоки

Диаметр, мм

Расчетные площади поперечных сечений, см2, при количестве стержней

Масса, кг/м

Диаметр, мм

Сортамент горячекатаной стержневой арматуры из стали классов

Сортамент арматурной проволоки


1

2

3

4

5

6

7

8

9

10



А240 (А-I)

А300 (А-II)

А400 (А-III)

А600 (А-IV)

А800 (А-V)

А1000 (А-VI)

В500 (Вр-1)

Вр1200 Вр1300 Вр1400 Вр1500 ( Вр-II)

3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40

0,071 0,126 0,196 0,283 0,385 0,503 0,636 0,785 1,131 1,539 2,011 2,545 3,142 3,801 4,909 6,158 8,042 10,18 12,56

0,14 0,25 0,39 0,57 0,77 1,01 1,27 1,57 2,26 3,08 4,02 5,09 6,28 7,6 9,82 12,32 16,08 20,36 25,12

0,21 0,38 0,59 0,85 1,15 1,51 1,91 2,36 3,39 4,62 6,03 7,63 9,41 11,4 14,73 18,47 24,13 30,54 37,68

0,28 0,50 0,79 1,13 1,54 2,01 2,54 3,14 4,52 6,16 8,04 10,18 12,56 15,20 19,63 24,63 32,17 40,72 50,24

0,35 0,63 0,98 1,42 1,92 2,51 3,18 3,93 5,65 7,69 10,05 12,72 15,71 19,00 24,54 30,79 40,21 50,9 62,8

0,42 0,76 1,18 1,70 2,31 3,02 3,82 4,71 6,79 9,23 12,06 15,27 18,85 22,81 29,45 36,95 48,25 61,08 75,36

0,49 0,88 1,37 1,98 2,69 3,52 4,45 5,5 7,92 10,77 14,07 17,81 21,99 26,61 34,36 43,1 56,30 71,26 87,92

0,57 1,01 1,57 2,26 3,08 4,02 5,09 6,28 9,05 12,31 16,08 20,36 25,14 30,41 39,27 49,26 64,34 81,44 100,5

0,64 1,13 1,77 2,55 3,46 4,53 5,72 7,07 10,18 13,85 18,10 22,90 28,28 34,21 44,13 55,42 72,38 91,62 113

0,71 1,26 1,96 2,83 3,85 5,03 6,36 7,85 11,31 15,39 20,11 25,45 31,42 38,01 49,09 61,58 80,42 101,8 125,6

0,052 0,092 0,144 0,222 0,302 0,395 0,499 0,617 0,888 1,208 1,578 1,998 2,466 2,984 3,853 4,834 6,313 7,99 9,87

3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40

- - - + - + - + + + + + + + + + + + +

- - - - - - - + + + + + + + + + + + +

- - - + - + - + + + + + + + + + + + +

- - - - - - - + + + + + + + - - - - -

- - - - - - - + + + + + + + + + - - -

- - - - - - - + + + + + + + - - - - -

+ + + - - - - - - - - - - - - - - - -

+ + + + + + - - - - - - - - - - - - -


Примечание: знаком «+» отмечены прокатываемые диаметры

Похожие работы на - Расчет и конструирование плиты и второстепенной балки монолитного железобетонного ребристого перекрытия многоэтажного промышленного здания

 

Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу
Без плагиата!