Компоновка балочного перекрытия

Содержание

 

1. Исходные данные

2. Компоновка балочного панельного сборного перекрытия

3. Предварительные размеры поперечного сечения элементов

4. Расчет плиты (панели) перекрытия

4.1 Общие сведения

4.2 Статический расчет плиты П1

4.3 Подбор продольной арматуры в ребрах

4.4 Подбор поперечной арматуры в ребрах

4.5 Расчет по прочности на действие поперечной силы по наклонной сжатой полосе

4.6 Статический расчет полки плиты

4.7 Подбор продольной арматуры полки плиты

5. Расчет колонны

5.1 Вычисление нагрузок

5.2 Подбор сечений

6. Расчет фундамента

6.1 Определение размеров

6.2 Расчет нижней ступени на действие поперечной силы

6.3 Расчет фундамента на изгиб по нормальным сечениям

Приложение 1

Список литературы

 

 

Пункт 1. Исходные данные.

Длина здания L2=36м.

Ширина здания L1=23,2 м.

Толщина кладки  t=51см.

Сетка колонн l1 =5,8 м.    l2 = 7,2 м.

Количество этажей  n=4

Снеговой район  - V

Класс бетона B30

Класс арматуры A400

Временная нагрузка Vn = 23 кH/м2

Вес конструкций пола gn =0,7 кH/м2

Высота этажа Нэт = 3,6 м.

Расчетное сопротивление грунта Rгр=0,3 МПа

Расчетное сопротивление бетона:

• Сжатое осевое Rb=15,5 МПа
• Растяжение осевое Rbt=1,10 МПа
• Коэффициент условий работы бетона γb1=0,9

Бетон тяжелый;

Здание отапливаемое;

Влажность  наружного и внутреннего воздуха – менее 75%

Расчетное сопротивление для предельных состояний 1-й группы:

• Растяжению продольной  Rs=355 МПа
• Растяжению поперечной (хомутов) Rsw=285 МПа
• Сжатию Rsc=355 МПа

 

Пункт 2. Компоновка балочного панельного сборного перекрытия.

По заданной сетке колонн компоновка перекрытия включает в себя: определение направления ригелей и раскладку панелей. Поскольку здание имеет жесткую конструктивную схему, направления ригелей может быть поперечным или продольным. Рекомендуется принять поперечное направление (см. рис. 1). Если типовые не укладываются в целое число раз по длине ригеля то в условиях курсового проекта разрешается изменять ширину плиты.  

 

Пункт 3. Предварительные размеры поперечного сечения элементов.

Для увязки размеров зданий или сооружений с размерами отдельных элементов несущих и ограждающих конструкций предусмотрены следующие категории размеров: номинальные, конструктивные и натурные.

Под номинальными размерами понимают расстояния между разбивочными осями здания в плане. Конструктивные размеры элемента отличаются от номинальных на величину швов и зазоров. Величина зазора зависит от условий монтажа и чаще принимается 30мм. Под натурными размерами понимают фактические размеры элемента, которые в зависимости от точности изготовления могут отличаться на некоторую величину, называемую допуском (3-10мм) См. рис 1. [12.c.24-25]

Рис. 1 Номинальные и конструктивные размеры сборных элементов:

а – панель;

б – ригель;

Балочные панельные сборные перекрытия  состоят из сборных панелей, опирающихся на сборные ригели (см. рис. 2) и отличаются наибольшей индуктивностью. Ригели опираются на стены или колонны каркаса здания, образуя вместе с колоннами несущие рамы.

Рис. 2 Конструктивные схемы сборных балочных перекрытий:

а – продольное расположение ригелей;

б – поперечное расположение ригелей

Многопролетные ригели выполняют неразрезными с расположением их поперек здания. Продольное расположение ригелей принимается, если это вызвано производственными требованиями. Сечения ригелей выполняются прямоугольными, тавровым с полкой в верхней или нижней зоне и двутавровыми (см. рис.3). С точки зрения расхода материалов, наиболее эффективное - тавровое сечение с полкой в верхней зоне т. к. это уменьшает строительную высоту перекрытия.

Рис 3. Формы сечения сборных ригелей

Количество пролетов перекрытия зависит от конструктивной схемы и назначения здания. В промышленных зданиях они равны 6,9,12м.

В плоских железобетонных перекрытиях наибольший объем железобетона (около 65%) приходится на плиты панелей, поэтому компоновке схемы перекрытия и выбору типа панелей следует уделять большое внимание.  [12.c.26-28]

Размер сечений элементов определяется по расчету. Рекомендуемая высота сечения равна:

h=(1/10…1/14) l1

h=(1/11)*5,8=0,53м;  53см;  530мм.

Высоту сечения ригеля необходимо принять кратной 50мм, так как h≤600мм.

При этом ширину сечения принимаем 150, 180, 200, 220, 250мм и далее при далее кратно 50мм.

Таким образом:  h=550мм;  0,55м.

Рекомендуемая ширина сечения ригеля равна:

b= (0,3…0,4) h

b= 0,4*0,55=0,22м;  22см;  220мм.

Таким образом: b = 220мм; 0,22м.

Сечение колонн принимаем квадратным со стороной 0,3м=30см.

Для определения расчетного сопротивления бетона Rb  и Rbt необходимо установить числовое значение коэффициента условий работы бетона,          (п. 5.1.10 [1]). Коэффициент γb1 принимаем равным 0,9. Ему соответствует:

Rb=15,5 МПа = 1550 Н/см2

Rbt = 1,10 МПа=110 Н/см2

(приложение 2)

Бетон класса В30 тяжёлый.

По п.5.2.6 [1] находим арматуры класса А400,  ей соответствует сопротивление:

Rs= Rsc=355 МПа

для отгибов и поперечной арматуры   

Rsw=285 МПа

(приложение 3)

Пункт 4. Расчеты панелей перекрытий.

4.1 Общие сведения

Наиболее рациональные поперечные сечения панели с овальными и круглыми пустотами и различное виды ребристых панелей представляют собой тавровое сечение (см. рис 4) Нагрузку на 1 пог. м панели при расчете получают, умножив нагрузку, приходящуюся на 1 м2 площади, на ширину панели. Расчетный пролет панели принимается равным расстоянию между осями опор.

Рис.4 Железобетонные элементы таврового сечения:

а – сечение с круглыми пустотами;

б – сечение с овальными пустотами;

в – сечение крупноразмерного настила;

Плиты являются изгибающими элементами. Швы между плитами нужно залить раствором марки не ниже 50 или заделать бетоном той же марки, что и для плит. Если швы между плитами заполнены раствором марки не ниже 50 то здание с жесткой конструктивной схемой, 1-й группы кладки расстояние между стенами не должно превышать 42м.  (таб. 27 [2]). Если же в швы помимо раствора марки не ниже 100 уложена арматура, то такое сборное перекрытие равноценно монолитному. В этом случае расстояние не должно превышать 52м.

Высота сечения плит без предварительного напряжения арматуры принимают:

h =(1/15…1/25) l2,

а с предварительно напряженной арматурой:   

h=(1/20…1/30) l2      

В рассматриваемом случаи должны применятся ребристые плиты с ребрами вниз, так как здание промышленное и полезная нагрузка очень высока.

Плиты П2 и П3 (см. рис. 1) являются основными. Их изготавливают с предварительным напряжением арматуры и несколькими поперечными ребрами, а плиты П1 – доборные. Они изготавливаются без предварительного напряжения арматуры и промежуточные поперечных ребер.

Плита в пролете между ригелями работает на изгиб как однопролетная балка таврового сечения с полкой в сжатой зоне и расчетным пролетом равным расстоянию между осями ее опор (рис. 2а,б)

В балочной плите мысленно перпендикулярно продольным ребрам выделяют полосу шириной 100см и рассматривают ее как балку частично защемленную на опорах пролетом равным расстоянию между ребрами (рис. 2 б, в, г). Защемление на опорах создается благодаря заливке швов, поскольку бетон в швах препятствует повороту ребер.

Статистический расчет полки производится с учетом перераспределения усилий, принимая момент в пролете равным:

М=ql2/11

Опорные моменты вычисляют:

М=q l2/8 – q l2/11  или q l2/16

Подсчет нагрузок ведется в табличной форме (табл. 1)

Пункт 4.2 Статистический расчет плиты Р1

Сначала рассчитывают плиту в пролете между ригелями.

Принимаем высоту сечения плиты:

h=(1/20)* l2

h =(1/20)*720=36см.

l1: l2=5,8м : 7,2м.    L1=23.2м.   L2=36м.

Вычисление распределительной нагрузки на 1м2 плиты

Таблица 1

Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка кH/м2	Коэффициенты		Расчетная нагрузка кH/м2
		γf	γn
Постоянная: Собствен. вес пола Собствен. вес плиты   Временная Полная	0,7 1,39 23 -	1,3 1,1   1,2 -	1,0 1,0   1,0 -	0,91 1,529 Итого g=2,439
				v=27,6 Всего q=30,039

 

Расстояние С=100/2+25=75мм.

Расчетный пролет плиты lp= l2-С=7200-2*75=7050 мм. (рис. 2а)

Погонную нагрузку на плиту вычисляют путем умножения распределенной нагрузки на ширину плиты, то есть:

q=30,039*0,75=22,53

Внутренние усилия:

М=ql2/8=22,53*(7,052)/8=139,97кН/м

Q= ql/2=22,53*7,05/2=79,42*1000=79420Н

 

 

 

4.3. Подбор продольной  арматуры в ребрах

Задаемся диаметром арматуры d=1,8см, тогда аb=2см, n=4см,

а= аb+0,5 d+0,5 n=4,9см.

Находим полезную (рабочую) высоту сечения:

h 0= h - а=36-4,9=31,1 см.

Отношение h’f/ h=5/36=0,138>0.1

Согласно нормам проектирования по п. 6.2.12 [1] ширина свеса полки в каждую сторону от продольного ребра не должна быть ½ расстояния в свету м/у продольными ребрами. То есть должно соблюдаться условие:

b’f ≤ 20+2(1/6)705=255cм.

b’f ≤ 20+2(1/2)(70-20)=70см.

Из двух значений принимаем меньшее b’f=70см

αm=M/ (Rb b’f h02)=13997000/(1550*70*(31,12))=0,1334

ξ=1- =1-=0,1437

Значение ξ можно определить по приложению 4, так как высота сжатой зоны определяется по следующей формуле:

Х= ξ* h 0=0,1437*31,1=4,47см

Меньше толщины полки, толщина полки h’f=5, нейтральная ось проходит в полке. Следовательно, сечение рассчитывается как прямоугольник шириной равной b’f.

Площадь сечения продольной арматуры вычисляется по формуле:

As= Rb* b’f* ξ* h 0/ Rs =1550*70*0,1437*31,1/35500=13,66

Принимаем:

2Ø20AIV + 2Ø22AIV

Asfact=13,88см,

что больше минимального значения:

Asmin=0,001*b* h 0=0,001*22*31,1=0,684см2.

 

 

 

4.4. Подбор поперечной  арматуры в ребрах

Для расчета принимаем b=17см

Qbmin=0,5*Rbt* b* h 0=0,5*110*17*31,1=29078,5H

Так как Q > Qbmin требуется рассчитать поперечную арматуру. Вычисляем значение минимальной и требуемой по расчету интенсивности поперечного армирования. 

qswmin=0,25 Rbt b=0,25*110*17=467,5 Н/см

qsw=Q2(4 φb2 φsw Rbt b h02)=794202/(4*1,5*0,75*110*17*(31,1)2=775 Н/см

Большее из этих значений принимаем для дальнейших расчетов.

Smax= Rbt b h02/ Q=110*17*(31,1)2/79420=22,8см

Учитывая рекомендуемое приложением 5 принимаем

S1=15см  S2=23см

аsw=qsw S1/( Rswnsw)=775*15/(28500*2)=0,204см2

По приложению 6 принимаем

1Ø6AIII Asfact=0,283см2

Поскольку принятый не менее указанного во второй строке приложения 6 опасности пережога поперечных стержней при изготовлении каркасов нет.

 

4.5. Расчет по  прочности на действие поперечной  силы по наклонной сжатой полосе. П.6.2.33 [1]

Определяем рабочую высоту сечения требуемую для обеспечения прочности по бетонной полосе между наклонными сечениями.

h 0= Q/(0,3 Rb b)=79420/(0,3*1550*17)=10,05см

Полученное значение в 2,7 раза меньше фактической, следовательно, прочность продольных ребер обеспечена.

 

4.6. Статический  расчет полки плиты.

Поскольку расстояние между поперечными ребрами почти в 3 раза превышает расстояние между продольными ребрами, полку рассчитывают как балочную плиту.

Вычисляем нагрузку на 1м2 полки плиты.

Таблица 2

Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка кH/м2	Коэффициенты		Расчетная нагрузка кH/м2
		γf	γn
Постоянная: Собствен. вес пола Собствен. вес полки  плиты   Временная Полная	0,7 1,25     23 -	1,3 1,1     1,2 -	1,0 1,0     1,0 -	0,91 1,38 Итого g=2,29
				v=27,6 Всего q=29,89