В Закладки

Главная
Официальная
Новости
Курсовые работы
Дипломные проекты
Лекции и конспекты
Рефераты
Софт
Ссылки
Справочник Студента
Гостевая

Почта


Поиск по сайту:

          


















Монолитное железобетонное ребристое перекрытие промышленного здания железобетонные конструкции

Санкт – Петербургский Государственный Политехнический Университет

Инженерно – строительный факультет

Кафедра строительных конструкций и материалов

Пояснительная записка к курсовому проекту

«Монолитное железобетонное ребристое перекрытие промышленного здания»





Выполнил:

студент гр. 4014/2

Мо$%^енко А. Ю.

Проверил:

Кононов Ю. И.

Санкт – Петербург

2002 г.

Оглавление.



Разбивка балочной клетки

Предварительное назначение размеров элементов

Составление схемы перекрытия

Расчет и проектирование балочной плиты

Определение нагрузок, действующих на плиту

Подбор арматуры

Схема армирования балочной плиты

Расчет и проектирование главной балки перекрытия

Определение нагрузок, действующих на главную балку

Подбор продольной рабочей арматуры

Подбор поперечной арматуры (хомутов)

Схема армирования главной балки и эпюра материалов

Расчет и проектирование колонны, работающей на сжатие

Определение нагрузок, действующих на колонну

Подбор продольной и поперечной арматуры в колонне

Схема армирования колонны

Расчет и проектирование отдельностоящего монолитного фунда-

мента под колонну, работающую на сжатие

Определение габаритных размеров фундамента – площади по-

дошвы и высоты

Подбор арматуры в фундаменте

Схема армирования фундамента

1. Разбивка балочной клетки.

1.1. Предварительное назначение размеров элементов.

Межэтажные перекрытия в составе промышленных и гражданских зданий яв- ляются одним из основных конструктивных элементов, благодаря которым обеспе- чивается общая пространственная жесткость здания. До 50% общего объема мате- риалов идет на выполнение межэтажных перекрытий.

Перекрытия могут выполняться из сборного или монолитного железобетона. В данном проекте будет рассчитываться ребристое перекрытие с балочными плитами.

Ребристое перекрытие с балочными плитами состоит из трех элементов: 1 – главные балки – их направление совпадает с направлением длинной стороны здания (lгл= 6 ? 8 м);

2 – второстепенные балки – их направление совпадает с направлением короткой стороны здания (lвт= 5 ? 7 м);

3 – колонны – устанавливаются в местах пересечений второстепенных балок с глав- ными балками.

lгл = 7,5 м; lвт = 5 м

hгл = (1/8 ? 1/12)lгл = 93,75 ? 62,5 см

bгл = (0,5 ? 0,4)hгл = 46,875 ? 25 см

hвт = (1/10 ? 1/15)lвт = 50 ? 33,3 см

bвт = (0,5 ? 0,4)hвт = 25 ? 13,32 см

Для того чтобы уменьшить высоту плиты и свести проектирование плиты к проектированию балочной плиты, разделим участок между колоннами на 4 равные части, которые определяют пролет балочной плиты.

lпл = 1,875 м

hпл ? 1/30 lпл = 6,25 см

hпл ? 6 см

Округляя до 5 см в меньшую сторону, получаем размеры балок:

главной – 80 х 40 см

второстепенной – 40 х 20 см

Толщину плиты примем 9 см

1.2. Составление схемы перекрытия.

Смотри Рис. 1.

2. Расчет и проектирование балочной плиты.

2.1. Определение нагрузки, действующей на плиту.

Статический расчет плиты, как всякой инженерной конструкции, начинается с установления расчетной схемы и подсчета нагрузок. При расчете из перекрытия мысленно вырезается (перпендикулярно второстепенным балкам) полоса шириной один метр, которая и рассматривается как многопролетная неразрезная балка, не- сущая постоянную и временную нагрузки.



Постоянная нагрузка включает в себя собственный вес плиты и вес пола. За- проектируем чистый цементный пол по шлакобетону.



1 - цементный слой 3 см

(? = 2200 кг/м3) – 660 Н/м2

2 - шлакобетон 8 см

(? = 1200 кг/м3) – 960 Н/м2

Всего gн = 1620 Н/м2

Рис. 2. Схема пола.

Нагрузки

Норм. нагр.

кН/м2

Коэф. безопасно- сти по нагр.

Расчет. нагр.

кН/м2

Пол

Плита (?=2500 кг/м3; h=0,09 м)

Постоянная нагрузка:

4,518

Полезная нагр.

Всего:

27,381

g = 4,518 кН/м2

p = 22,8 кН/м2

При обычном статическом расчете неразрезных балок предполагается шар- нирное опирание их на опоры, не препятствующее повороту опорных сечений. Плита же ребристого перекрытия, будучи монолитно связанной с балками, не может сво- бодно поворачиваться на промежуточных опорах. Это упругое защемление плиты на промежуточных опорах отражается главным образом на изгибающих моментах в се- чениях средних пролетов. Для косвенного учета упругого защемления плиты во вто- ростепенных балках в качестве условной расчетной и временной нагрузок принима- ют



q' = g* + 0,5 p*

p' = 0,5 p*

где g* = gb и p* = pb – соответственно постоянная и временная расчетные нагрузки, подсчитаны с учетом коэффициентов перегрузки, действующие на 1 пог. м. балки шириной b = 1 м.



g* = 4,518 кН/м; p* = 22,8 кН/м

g' = 15,918 кН/м; p' = 11,4 кН/м

Указанному перераспределению нагрузки соответствует уменьшение поворо- та опорных сечений, которое тем самым как бы учитывает упругое защемление пли- ты на опорах.



При статическом расчете плиты (балки шириной b = 1м) можно не строить эпюру М, достаточно определить моменты в пролетах и на опорах. Моменты в плите и других элементах монолитного перекрытия определяются либо по упругой стадии, либо с учетом образования пластических шарниров. Для перекрытий промышленных сооружений, подверженных действию динамических на- грузок, можно рекомендовать расчет по упругой стадии. В этом случае при равных пролетах неразрезной балки или пролетах, отличающихся друг от друга не более, чем на 10%, изгибающие моменты можно определить с помощью готовых таблиц. В противном случае, если пролеты отличаются друг от друга более, чем на 10%, необ- ходимо пользоваться общими методами строительной механики.



Если пролетов более пяти, то моменты в крайних пролетах (первом и послед- нем) определятся как моменты в первом пролете пятипролетной балки; моменты во вторых от края пролетах – втором и предпоследнем – как моменты во втором проле- те, а во всех промежуточных – как в среднем (третьем) пролете пятипролетной бал- ки. Аналогично определяются изгибающие моменты на опорах.



Рис. 3. Общий вид балочной плиты.

Рис. 4. Расчетная схема пятипролетной балки.

Таким образом, в плите с пятью пролетами и более необходимо найти пять значений изгибающих: М1, М2, М3, МВ, МС.

Моменты М1, М2, М3 – наибольшие положительные моменты (Мmax) соответст- венно в 1, 2 и 3-м пролетах, а моменты МВ и МС – наибольшие отрицательные мо- менты (Мmin) соответственно на 2 и 3-й опорах. Значения этих моментов определяют с учетом невыгоднейшего расположения временной нагрузки. Схемы невыгоднейше- го расположения нагрузки устанавливаются с помощью линий влияния. Изгибающие моменты в расчетных сечениях определим из формулы

M = ?*g'l2пл + ?*p'l2пл

где

?* - коэффициенты влияния от действия постоянной нагрузки g';

?* - коэффициенты влияния от действия временной полезной нагрузки p'.

Сечение

Схема

Загружения

2.2. Определение площади сечения арматуры.

Для элементов монолитного ребристого перекрытия примем бетон марки М400 (Rb = 1,75 кН/см2) и арматуру класса А2 (Rs = 27 кН/см2). По таблице находим граничные значение относительной высоты сжатой зоны и площади арматуры:

?R = 0,57; A0R = 0,41

Уточним полезную высоту плиты по наибольшему пролетному моменту. Зада- димся оптимальным процентом армирования:

? = 0,75%

Подсчитаем относительную высоту сжатой зоны бетона:

? = (?/100) * (Rs/ Rb) = 0,1157 < ?R

По найденному ? из таблицы найдем А0 = 0,113.

Из пяти найденных пролетных моментов выберем наибольший по абсолютной вели- чине и определим полезную высоту плиты и полную высоту плиты:

h = h0 + a = 8,85 см

где a = 15 мм толщина защитного слоя бетона.

Полученную толщину плиты округлим до целого значения в большую сторону и получим h = 9 см. Эту толщину плиты сохраним во всех пролетах.

Расчет арматуры выполним в табличной форме.

Сечение

2.3. Схема армирования балочной плиты.

Смотри Рис. 5.

3. Расчёт и проектирование главной балки перекрытия.

3.1. Определение нагрузок, действующих на главную балку.

Статический расчёт главных балок монолитных ребристых перекрытий следо- вало бы выполнить с учётом влияния жёсткости колонн, то есть как ригелей рамной конструкции. Однако, вследствие того, что погонные жёсткости колонн, как правило, значительно меньше погонных жёсткостей главных балок, последние обычно рас- считываются без учёта защемления в колоннах.

Нагрузка на главную балку передаётся от второстепенных балок в виде со- средоточенных сил G и P.

Постоянная нагрузка G складывается из собственного веса пола, плиты пере- крытия, второстепенной балки и собственного веса участка главной балки длиной, равной м:

Подсчёт значений ординат огибающих эпюр М и Q производим в табличной форме.

3.2. Подбор продольной рабочей арматуры As в пролётах и на опорах.

Материалы для изготовления главной балки используются те же, что и для плиты: М400 (Rb = 1,75 кН/см2; Rbt = 0,12 кН/см2) и арматуру класса А2 (Rs = 27 кН/см2; ?R = 0,57; A0R = 0,41).

Уточним полезную высоту плиты по наибольшему пролетному моменту. Зада- димся оптимальным процентом армирования:

Подсчитаем относительную высоту сжатой зоны бетона:

? = (?/100) * (Rs/ Rb) = 0,3086 < ?R

По найденному ? из таблицы найдем А0 = 0,262.

Из найденных пролетных моментов выберем наибольший по абсолютной величине и определим полезную высоту балки и полную высоту балки:

h = h0 + a = 79 см

где a = 60 мм толщина защитного слоя бетона.

Полученную высоту балки округлим до целого значения и получим h = 80 см. Эту толщину балки сохраним во всех пролетах.

Расчет арматуры на опорах.

Определим граневый момент:

где:

Qmin – минимальная по абсолютному значению поперечная сила на опоре В;

bК – ширина колонны.

Значение параметра А0 определяется по формуле:

Далее по таблице определяем значение ?.

Расчетная площадь арматуры определяется по формуле:

Расчет арматуры в пролетах.

Ограничения b':

? Если , то и

? Если , то

В нашем случае следовательно, м и м.

Принимаем b' = 1,875 м.

Порядок расчета тавровых сечений.

Определяем значения

Определяем расчетный случай тавра.

Мп.т. – момент, который может быть воспринят полкой тавра относительно растяну- той арматуры:

В нашем случае Мп.т. > М2,5,8, тогда в этом случае расчет такого тавра сводится к расчету прямоугольного сечения b'*hГЛ.

То есть:



Расчет арматуры выполним в табличной форме.



3.3. Подбор поперечной арматуры (хомутов).

Из статики находим QВН = QВ ЛЕВ:

QВН = 686,88 кН

Принятое сечение должно удовлетворять условию:

Определим величину - максимальную поперечную силу, восприни- маемую бетоном:

Так как , то необходимо продолжить расчет и определить d хомутов и шаг хомутов из условия прочности.

Определим максимальный шаг хомутов:

По таблице уточним S1 = f(h) и S2 = 2*S1

S1 = 25 см

S2 = 50 см

Задаемся из конструктивных соображений диаметром хомутов dSW:

Принимаем dSW = 10 мм.

Зная схему армирования балки продольной арматурой, установим число плоских каркасов:

nS = 8 – число продольных стержней арматуры в пролете

nSW = nS / 2 = 4 – число каркасов – число хомутов.

Теперь проверим прочность хомутов по условиям:

RSW = 21 кН/см2 – арматура класса A1.

fSW = 0,785 см2

3.4. Схема армирования главной балки и эпюра материалов.

Момент, выдерживаемый арматурой, вычисляется по формуле:

Ms = ?*h0*Asфакт*Rs

Длина обрыва стержней второго ряда должна быть не меньше 20ds и не меньше w, определяемого по формуле:

Для пролетной арматуры:

Для опорной арматуры:

Смотри Рис. 6.

4. Расчет и проектирование колонны, работающей на сжатие.

4.1 Определение нагрузок действующих на колонну.

В практике проектирования гражданских и промышленных зданий колонны, расположенные внутри здания, могут рассматриваться как колонны, работающие на центральное сжатие при условии симметричного расположения нагрузки на пере- крытие. Однако, изготовить колонну, работающую на центральное сжатие, практиче- ски достаточно сложно.

Это связано с тем, что при центральном сжатии нагрузка должна быть прило- жена точно в центре тяжести на пересечении осей. Имеет место случайный эксцен- триситет.

Нормы вводят в расчет величину случайного эксцентриситета:

Фактически колонна работает на внецентренное сжатие. В практике с целью упрощения расчета колонны, работающей на сжатие, разрешается рассчитывать ее без учета случайного эксцентриситета при условии: l0 ? 20*bк. В данном случае это условие выполняется.

Условие прочности:

где:

m = 1 – масштабный коэффициент;

? - коэффициент продольного изгиба:

где:

AS – площадь арматуры в поперечном сечении колонны;

Ab – площадь поперечного сечения колонны.

Колонна, работающая на центральное сжатие, имеет квадратное сечение.

Материалы для изготовления колонны: бетон марки М400 (Rb = 1,75 кН/см2) и арма- тура класса А2 (RS = 27 кН/см2).

Nвн = NДЛ + NКР = 2560,3 кН



NДЛ = АГР.КОЛ*gСР*n + GКОЛ = 850,275 кН АГР.КОЛ = lГЛ*lВТ = 7,5*5 = 37,5 м2

кН/м2 - средний собственный вес перекрытия.

n = 3 – количество этажей

?b = 25 кН/м3; ?f = 1,2

NКР = АГР.КОЛ*р*(n – 1) = 1710 кН

р = 22,8 кН/м2

4.2 Подбор продольной и поперечной арматуры в колонне.

Определим площадь арматуры AS (приняв ? = 0,85):

Так как AS < 0, то конструктивно принимаем 4?16 и As = 8,042 см2.

Определяем ?факт:

?b = 0,90; ?s = 0,91; ? = 0,0613

Проверим выполнение условия прочности:

Диаметр поперечных хомутов выбираем наибольший из:

Принимаем dSW = 6 мм.

4.3. Схема армирования колонны.

Смотри Рис. 7.

5. Расчет и проектирование отдельностоящего монолитного

фундамента под колонну, работающую на сжатие.

5.1. Определение габаритных размеров фундамента – площади по- дошвы и высоты.

АФ – площадь подошвы фундамента.

НФ – высота фундамента.

Для фундамента применяем бетон марки М200 (Rbt = 0,075 кН/см2) и арматуру клас-

са А2 (Rs = 27 кН/см2).

Железобетонный фундамент работает на изгиб.

НЗАГЛУБ = 1,6 м – определяется условиями промерзания района или технологиче- ским назначением подвала;

?ср = 20 кН/м3 - средний объемный вес фундамента и грунта;

RГР = 240 кН/м2.

Принимаем: м и Аф = 13,69 м2

SK = 2(aK + bK) = 180 см – периметр колонны;

Rbср = 2*Rbt = 0,15 кН/см2.

Принимаем Hф = 105 см.

Так как НФ > 100 см, то делаем 3 ступени.

Определяем фактическое напряжение в грунте и проверяем прочность грунта:



k = 1 – эмпирический коэффициент;

Р – расчетная продавливающая сила;

рСР = 2(аК + bК + НФ) = 3,7 м – среднее арифметическое между периметром верх- него и нижнего основания пирамиды.

FОСН = (аК + 2НФ)*(bК + 2НФ) = 5,52 м2

5.2 Армирование фундамента.

Арматуру рассчитываем по наибольшей получившейся площади арматуры.

Принимаем арматуру: 21?18.

5.3. Схема армирования фундамента.