Железобетонные и каменные конструкции
Содержание
I. Компоновка
перекрытия
II. Расчет
монолитной плиты
. Уточнение толщины плиты
. Расчет армирования плиты
. Расчет второстепенной балки
. Расчет второстепенной балки
на действие поперечных перерезывающих сил
III. Расчет
трехпролетного неразрезного ригеля
. Уточнение размеров ригеля
. Расчет прочности ригеля по
нормальному сечению
. Расчет ригеля по наклонному
сечению
. Построение эпюры материалов
. Расчет длины анкеровки
Список используемой литературы
I.
Компоновка перекрытия
Временная нормативная нагрузка:
Vn
на подвальном перекрытии 1450 кг/м2.
Vn
на междуэтажном перекрытии 550 кг/м2;
Сетка колонн: 4,5 х 7,0. Размер здания в осях
13,5*35 м.
Проектируется монолитное железобетонное
перекрытие над подвалом многоэтажного промышленного здания под временную
нормативную нагрузку Vn=1450
кг/м2, сетка колонн 4,5 х 7,0. Здание имеет неполный каркас, т.е.
крайними опорами для перекрытий являются кирпичные стены.
Ребристое монолитное перекрытие состоит
из трех основных конструктивных элементов:
. Горизонтальная плита, толщиной 6-8 см.,
воспринимающая непосредственно нагрузку от пола, временную и передающая эту
нагрузку на:
. Второстепенные балки (ребра), монолитно
связанные с плитой, расположенные на некотором расстоянии друг от друга,
называемом шагом второстепенных балок.
. Главные балки, воспринимающие нагрузку,
передаваемую второстепенными балками и передающие ее на колонны, и наружные
стены. Главные балки тоже монолитно связаны с плитой и со второстепенными
балками, т.е. все выполняется в единой опалубке, а все конструктивные элементы
завязаны в единое целое общей арматурой. Главные балки могут располагаться как
вдоль, так и поперек здания.
Вариант I. Поперечное расположение главных
балок.
NN п/п
|
Наименование
элемента
|
Пролет
м
|
Размеры
поперечного Сечения
|
|
|
|
Высота
(h), см
|
Ширина
b,
см
|
1.
|
Плита
|
2,3
2,2
|
10
|
|
2.
|
Второстепенная
балка
|
7,0
|
40
|
20
|
3.
|
Главная
балка
|
4,5
|
50
|
20
|
Вариант II. Продольное расположение главных
балок.
NN п/п
|
Наименование
элемента
|
Пролет м
|
Размеры поперечного
Сечения
|
|
|
|
Высота (h), см
|
Ширина b, см
|
1.
|
Плита
|
2,3 2,4
|
10
|
|
2.
|
Второстепенная
балка
|
4,5
|
25
|
10
|
3.
|
Главная балка
|
7,0
|
70
|
35
|
Сравнение вариантов компоновки по расходу
бетона.
Вариант I.
Vб=3.L1.5.L2.hпл
+ nвб.5.L2.(hвб-hпл).bвб
+ nгб.3.L1.(hгб-hпл)bгб.
Vб=
Вариант II.
Vб=3.L1.5.L2.hпл + nвб..3.L1.(hвб-hпл).bвб + nгб..5.L2.(hгб-hпл)bгб.
Vб=
Поперечное расположение главных
балок:
Вывод:
Из
конструктивных соображений для дальнейших расчетов принимается вариант I
с поперечным расположением главных балок, т.к. в этом случае мы имеем экономию
бетона.
II.
Расчет
монолитной плиты
плита монолитный ригель
3,2 >2 следовательно балочный тип опирания. В
плитах балочного типа изгибающий момент вдоль длинной стороны настолько мал,
что им пренебрегают. Для расчета мысленно вырезают полоску шириной 1м в
направлении короткой стороны.
Таблица сбора нагрузок.
Нагрузки
|
Нормативная
Нагрузка,
кН/м2
|
Коэффициент
надежности
по
нагрузке
|
Расчетная Нагрузка,
кН/м2
|
Постоянная: - керамическая
плитка, δ
= 0,01 м
(ρ
= 18 кН/м3)
- стяжка из ЦПР, δ = 0,04 м (ρ
= 18 кН/м3)
- ж\б плита, δ = 0,1 м (ρ
= 25 кН/м3)
итого:
Временная: Полная нагрузка q:
|
0,18
0,72 2,5 3,4 14,5 17,9
|
1,2 1,3 1,1 1,2
|
0,2 0,94 2,75 3,91 17,4 18,302
|
- класс ответственности 2
следовательно =0,95
- В=1 т.к. верезаем полосу шириной
1м.
. Уточнение толщины плиты
1)Определение исходных данных
М=|Mв|=7,00
(кНм)
Задаемся классами материалов и по
СНиПу определяем прочностные характеристики.
Плиты армируются стандартными
сварными сетками, которые изготавливаются из проволочной арматуры класса Вр-1.
Исходя из условий =2,3 и =7,0 назначаем
класс бетона В20
2) Задаемся шириной
в=1м
Наименование эл-та
|
|
|
балка
|
1-2%
|
0,3-0,4%
|
плита
|
0,3-0,7%
|
0,1-0,15%
|
3)
Назначаю
2. Расчет
армирования плиты
1)
<
2)
<
≤1,96 см2
значит армирование плиты осуществляем рулонными сетками
Дано :
Принимаем сетки:
As (10Ø5)= 1,96 см²
As (10Ø3)=
0,71 см²
3. Расчет второстепенной балки
1) Расчётные пролёты
- крайних
пролётов балки
- средние пролёты
2) Расчётные
нагрузки
) Определение расчётных усилий
Расчётные усилия определяем с учётом
их перераспределения за счёт проявления пластических деформаций арматуры и
бетона:
а) изгибающие моменты:
б) поперечные силы
- на крайней опоре
=0,4∙q∙lкр = 0,4∙41,56∙6,78
= 113,04 кН
- на первой промежуточной опоре
слева
=-0,6∙q∙lкр = -0,6∙41,56∙6,78
= -169,06 кН
- на первой промежуточной опоре
справа
=0,5∙q∙lср = 0,5∙41,56∙6,8
= 141,30 кН
4) Уточнение размеров второстепенной балки
Балки армируются сварными каркасами
с рабочей продольной арматурой класса А-111 d>10мм.
в=(0,3-0,5)h
Следовательно ПРИНИМАЕМ:
в=0,2 м
h=0,55 м
=0,52 м
5) Расчет
арматуры от действия положительных изгибающих моментов
М= (кН\м)
условие выполняется
1)
)
Принимаем нижнюю арматуру в каркасе
К-1:
К-1 As(2 Ø25)=9,82 =9,57
Нижняя арматура в каркасе К-2:
К-2 As(2 Ø22)=7,60=6,52
Верхняя арматура в каркасе К-1 и К-2
ставится конструктивно
К-1 и К-2 As(2
Ø10)=1,57
6) Расчет арматуры от действия отрицательных
изгибающих моментов
3)
)
Для восприятия отрицательных
изгибающих моментов над опорами раскатывают сетки в 2 слоя в разбежку.
Пересчитаем требуемую площадь
арматуры на 1 сетку на 1м ширины.
армирование осуществляется плоскими
сетками
Плоские сетки раскладывают поперек
главных балок, 2 или 3 штуки в пролете с нахлестом не менее 200 мм.
Рабочая продольная арматура
Принимаем сетки:
As (5Ø8) = 2,51 см²
As (7Ø6) = 1,98 см²
4. Расчет второстепенной балки на
действие поперечных перерезывающих сил
1) Определение расчетных данных
Назначаю
As,w(2Ø8)=1,01
Rs,w=255МПа
При опорной зоне:
Принимаю
В средней части:
Принимаю
)
)
) Рассчитываем промежуточное
значение
) Определяем интенсивность
поперечного армирования
) Определяем расстояние от опоры до
конца наклонной трещины
C
)Определяем несущую способность
сжатой зоны бетона
8)Определяем длину проекции наклонной трещины на
продольную ось
следовательно =0,71м
) Определяем несущую способность
поперечной арматуры
) Проверка прочности
условие выполняется
III.
Расчет
трехпролетного неразрезного ригеля
Для такого типа ригелей расчетная длина в
среднем пролете: lср=l1=4,5 м
В крайнем пролете расчетная длина - это
расстояние от оси колонны до центра площадки опирания ригеля на каменную
кладку: Lкр= l1-0,125м=4,375 м
Таблица сбора нагрузок
Нагрузки
|
Нормативная
Нагрузка,
кН/м2
|
Коэффициент
надежности
по
нагрузке
|
Расчетная Нагрузка,
кН/м2
|
Постоянная: - керамическая
плитка, δ
= 0,01
м (ρ
= 18 кН/м3)
- стяжка из ЦПР, δ = 0,04 м (ρ
= 18 кН/м3)
- ж\б плита, δ = 0,105 м (ρ
= 25 кН/м3)
итого: Временная: Полная нагрузка q:
|
0,18 0,72 3 3,9 5,5 9,4
|
1,2 1,3 1,1 1,2
|
0,22 0,94 3,3 4,452 6,6
11,052
|
Определение усилий в ригеле:
Погонная временная нагрузка
Погонная постоянная нагрузка
Схема
нагрузки М1 М2
МВ
QA
QBлев
QBпр
gпог=75,62
кН/м0,08
,790,025
,28-0,1
,900,4
,34-0,6
,500,5
Vпог=43,89
кН/м0,101
,85-0,05
,44-0,05
,210,45
,41-0,55
,610
Vпог=43,89
кН/м-0,025
,000,075
,66-0,05
,21-0,05
,60-0,05
,600,5
Vпог=43,89
кН/м---0,117
,110,383
,54-0,617
,480,583
115,15
|
|
|
|
|
|
|
Варианты невыгодного нагружения
|
1+2 200,64
|
1+3 104,94
|
1+4 -250,01
|
1+2 218,75
|
1+4 -316,98
|
1+4 285,3
|
Определение изгибающих моментов и поперечных сил
Mb(1+2)=
-192,11
Для балок допускается снижение изгибающего
момента на опоре В не более 30%.
=>
В этом случае на опоре В
откладывается одна точка
1)
)
)
)
1. Уточнение размеров ригеля
1.
Ригели армируются сварными каркасами
с рабочей продольной арматурой класса
А -111 d>10мм Rs=365Мпа.
Ригели изготавливают из тяжелых бетонов класса В15-25.
НАЗНАЧАЮ класс бетона В15.
. Задаемся шириной ригеля =0,2м
.
h=0,75м
b = 0,25 =>
Назначаем h=0,65м
Назначаем =0,6м
. Расчет прочности ригеля по
нормальному сечению
1. Расчет нижней арматуры в крайнем
пролете
В результате арматуру ставим в 2
ряда
As(4 Ø 20)=12,56
. Расчет нижней арматуры в среднем
пролете
В результате арматуру ставим в 2 ряда
As(4 Ø
14)=6,16
. Расчет верхней арматуры в среднем
пролете
В результате арматуру ставим в 1 ряд
As(2 Ø 3)=0,14
. Расчет верхней арматуры на опоре
В.
В результате арматуру ставим в 1 ряд
As(2 Ø 25)=9,82
3. Расчет ригеля по наклонному
сечению
1) Определение расчетных данных
Назначаю
As,w(2Ø8)=1,01
Rs,w=285МПа
h = 650мм
При опорной зоне:
Принимаю
В средней части:
Принимаю
)
)
4) Рассчитываем промежуточное
значение
) Определяем интенсивность
поперечного армирования
) Определяем расстояние от опоры до
конца наклонной трещины
,56=107,46
C
)Определяем несущую способность
сжатой зоны бетона
)Определяем длину проекции наклонной
трещины на продольную ось
следовательно =0,8м
) Определяем несущую способность
поперечной арматуры
) Проверка прочности
условие выполняется
4. Построение эпюры материалов
. Несущая способность нижней
арматуры в крайнем пролете
Аs(4Ø20)
= 12,56см²
2. Несущая способность нижней арматуры в крайнем
пролете после обрыва
Аs(2Ø20)
= 6,28см²
. Несущая способность нижней арматуры в среднем
пролете
Аs(4Ø14)
= 6,16см²
. Несущая способность нижней арматуры в среднем
пролете после обрыва
Аs(2Ø14)
= 3,08см²
5. Несущая способность верхней арматуры в
среднем пролете
Аs(2Ø3)
= 0,14см²
6. Несущая способность верхней арматуры на опоре
В
Аs(2Ø25)
= 9,82см²
7. Несущая способность верхней арматуры в
крайнем пролете - ставится конструктивно.
Арматура Аs(2Ø10)
= 1,57см²
5. Расчет длины анкеровки
Длину анкеровки обрываемых стержней определяем
по формуле
или
Qi -
поперечная перерезывающая сила в i-й точке
- интенсивность поперечного
армирования в i-й точке
) или
Принимаем
) или
Принимаем
) или
Принимаем
) или
Принимаем
) или
Принимаем
Список используемой литературы
1. СНиП 2.3.1-84. Бетонные и
железобетонные конструкции. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985 - 79 с.
. Байков Б.Н., Сигалов Э.Е.
Железобетонные конструкции: Общий курс. - М.: Стройиздат, 1985 - 728 с.
. Методические указания к
курсовому проекту «Железобетонные и каменные конструкции» Проектирование
сборного многопролетного ригеля. 1986 - 16 с., Кащишена С.Р., Гаянов Ф.Ф.
. Методические указания к
курсовому проекту «Железобетонные и каменные конструкции» Проектирование
монолитной многопролётной плиты перекрытия. 1986 - 28 с.,Кащишена С.Р., Гаянов
Ф.Ф.