Ребристое железобетонное перекрытие промышленного здания

Размещено на http://www.allbest.ru

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»

Инженерно-строительный институт

Кафедра «Строительство уникальных зданий и сооружений»

Пояснительная записка к курсовому проекту

“Ребристое железобетонное перекрытие промышленного здания”

по дисциплине “Железобетонные конструкции”

Выполнил: Нешто К.Я гр. 43103/1

Проверил: Страхов Д.А.

Санкт-Петербург 2015



СОДЕРЖАНИЕ

• 1. Компоновка сборных ребристых перекрытий. Назначение основных размеров
• 2. Проектирование плиты панели
• 2.1 Статический расчёт
• 2.2 Подбор арматуры
• 2.3 Конструирование арматуры
• 3. Проектирование промежуточной диафрагмы
• 3.1 Статический расчёт
• 3.2 Расчёт продольной арматуры
• 3.3 Расчёт поперечной арматуры промежуточной диафрагмы
• 4. Проектирование продольного ребра
• 4.1 Статический расчёт
• 4.2 Расчёт продольной арматуры
• 4.3 Расчёт поперечной арматуры

5. Расчет плиты монолитного варианта перекрытия



1. КОМПОНОВКА СБОРНЫХ РЕБРИСТЫХ ПЕРЕКРЫТИЙ. НАЗНАЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ

Сборные ребристые перекрытия состоят из несущих балок, называемых прогонами, или главными балками, на которые укладываются сборные панели. Прогоны в свою очередь опираются на наружные стены и промежуточные колонны. Расположение прогонов в плане может быть различным в зависимости от очертания и размеров помещений, а также технологических требований. В нашем курсовом проекте прогоны расположены поперек здания, что обеспечивает большую жесткость здания. Размещение колонн в плане увязано с расположением стен. Оси колонн расположены на продолжении входящих углов здания. Пролёты в направлении прогонов желательно принимать от 6 до 8 м, а в перпендикулярном направлении - от 5 до 7 м. При заданных размерах здания получаем сетку колонн:

Монтажная схема перекрытия представлена на рис.1.1.



Рис.1.1

Выбор длины и ширины панели тесно связан с расстановкой колонн и направлением укладки прогонов (см. рис. 1.2.). В нашем случае, ребристые панели укладываются на прогон на специальные консольные выступы-полочки, устраиваемые на боковых гранях прогона.

Длина панели определяется как:

Ширина панели:

При n=3…4

Тогда,

Принимаем =186 см

Рис.1.2. перекрытие панель арматура монолитный



2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛИТЫ ПАНЕЛИ

Взяв из конструктивной схемы перекрытия (см.рис.1.2.) размеры длины и ширины панели, следует уточнить её конструкцию, назначить размеры поперечных сечений элементов, что необходимо для подсчёта собственного веса панели.

Ребристая панель с ребрами вниз представляет собой коробчатый элемент, состоящий из двух продольных ребер, связанных между собой монолитной плитой, которая усилена в нашем случае двумя поперечными ребрами-диафрагмами (см.рис.2.1). Месторасположение поперечных диафрагм панели выбрано таким образом, что торцевые и средние участки плиты являются одинаковыми.

Принимаем

При этом,

В этом случае каждый участок плиты работает в двух направлениях как плита, опертая по контуру.



Рис.2.1.

Толщина плиты принята:

,

принимаем

Высота промежуточной диафрагмы (см.рис.2.2) составляет:

,

принимаем ,

ширина понизу 8 см,

поверху - 10 см.



Рис.2.2.а	Рис.2.2.б

Высота торцевой диафрагмы (рис.2.3.а) составляет:

,

ширина понизу 8 см,

поверху - 12 см.

Высота продольных рёбер назначена (рис.2.2.б):

,

принимаем ,

ширина понизу 10 см,

поверху - 12 см.

2.1 Статический расчёт

Прежде чем приступить к расчёту, определяем значение нагрузок, действующих на панель. Постоянная нагрузка включает в себя собственный вес панели и вес пола.

Принята следующая конструкция пола: чистый цементный пол по ж/б плите (цементный слой 3 см)

Собственный вес плиты панели:

Полезная нагрузка задана в задании на проектирование:

Полная нагрузка, действующая на плиту равна:

Плита перекрытия панели в статическом отношении представляет собой однорядную многопролётную плиту, работающую в двух направлениях, упруго защемленную на продольных ребрах и диафрагмах. Ввиду возможного поворота продольных рёбер и торцевых диафрагм допускаем, что вдоль этих рёбер плита оперта шарнирно. Вдоль промежуточных диафрагм плиту считаем жестко защемленной, т.к. поворот плиты на них практически отсутствует. Таким образом, торцевые участки плиты панели рассматриваем как плиту, шарнирно опертую по трем сторонам и жестко заделанную по четвертой, а средние - как плиту, шарнирно опертую по двум сторонам, а по двум другим - жестко защемленную. Расчётные схемы этих плит изображены на Рис.2.4.

Рис.2.4

Найдём расчетные пролёты участков плиты по следующим зависимостям:

Наибольшие значения пролётных изгибающих моментов в торцевой и средней плитах в направлении осей x и y определяем по формулам:

где - полная расчётная нагрузка на 1 пог. м полосы шириной b=1 м, вырезанной условно в центре плиты в направлении осей x и y.

и - табличные коэффициенты, зависящие от отношения (коэффициенты берутся из таблицы 2 пособия [1]).

для средней плиты:

для торцевой плиты: ,

Опорный момент для случая а) рассчитываем по формуле:

где - доля нагрузки, передаваемая в направлении оси x (коэффициент бурется из таблицы 2 пособия [1]).

Для определения опорного момента для случая б) воспользуемся формулой:

Теперь можно легко определить изгибающие моменты:

где

где

В конце статического расчёта плиты ребристой панели строим результирующие эпюры изгибающих моментов.

Рис.2.5

2.2 Подбор арматуры

Для изготовления панелей предварительного напряжения выбраны: бетон B20 (), холоднотянутая арматурная проволока класс Вр-1 ( и стержневая арматура из класса АIII (.

Расстояние от центра тяжести растянутой арматуры до сжатой грани плиты определяем по формуле:

где a - расстояние от центра тяжести растянутой арматуры до растянутой грани плиты панели, принимаем а=1.5 см.

Определяем площадь арматуры в каждом расчетном сечении. Для этого подсчитываем параметр по формуле:

где - наибольший пролетный или опорный изгибающий момент в торцевой или средней частях плиты, - расчетная ширина полосы плиты (принимаем ).

По значению определяем соответствующее значение коэффициента , после чего площадь сечения арматуры определяем по формуле:

По известной площади сечения арматуры подбираем диаметр и количество стержней арматуры. Шаг стержней арматуры S рассчитываем для полосы шириной 1 м исходя из определённого количества стержней. Далее определяем количество стержней на полную величину панели.

Все расчеты арматуры в плите панели выполнены в табличной форме (Таблица 1).

Таблица 1

Случай	M	M кг/м	h0 см	A0	з	Asрасч см2	Сортамент	Asфакт см2	S мм
а	Mxпра	229.11	5	0,064	0,965	1,02	8ш4	1,01	125
	Mупра	268.07		0,075	0,960	1,20	7ш5	1,31	143
	Mxопа	787.04		0,222	0,875	3,89	8ш8	4,02	125
б	Mxпрб	192.76		0,054	0,970	0,860	7ш4	0,89	143
	Mупрб	187.09		0,052	0,975	0,83	7ш4	0,89	143
	Mxопб	522.69		0,147	0,920	2,45	5ш8	2,51	200

Пример расчёта одной строки таблицы (для ):

1. Определяем полезную толщину плиты:

,

2. Определяем параметр

3. По таблице для найденного параметра определяем

4. Площадь сечения арматуры

5. По сортаменту выбираем диаметр и количество арматуры так, чтобы переармирование не превышало 10%. Для данного лучше всего подходят 8 стержней диаметром 4 мм,

6.Определяем шаг арматурной сетки S =125 мм.

2.3 Конструирование арматуры

Площадь сечения арматуры подбиралась для полосы шириной один метр, условно вырезанной в зоне плиты панели с максимальными изгибающими моментами в направлении осей х и у.

Зная расчетную площадь сечения арматуры на один погонный метр ширины, выполняем армирование всей плиты панели в соответствии с нормами. Пролетные участки торцевых и средних плит панели работают в двух направлениях, поэтому для их армирования изготовляют сетки с рабочей арматурой в двух направлениях, причем количество арматуры на каждый погонный метр сетки в обоих направлениях должно соответствовать расчетному сечению. Эти сетки устанавливаются по низу плиты. В плитах панели количество рабочих стержней на один погонный метр в обоих направлениях должно быть не меньше 5 и не более 10.

Фактическая площадь арматуры должна отклоняться от расчетной не более чем на 10%, а отклонение в меньшую сторону не должно превышать 1%.

Над промежуточными диафрагмами по верху плиты ставятся плоские сетки с рабочей арматурой в одном направлении. Перпендикулярно рабочей арматуре в надопорных сетках устанавливается распределительная арматура, надопорные сетки следует продолжить не менее чем на1/4 пролета в каждую сторону от опоры.

Рис.2.6.



C1 C2 C3

Рис.2.7



3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ДИАФРАГМЫ

3.1 Статический расчёт

Поперечные ребра - диафрагмы рассматриваются как однопролетные свободно опертые балки. Нагрузка на них передается от плиты по закону треугольника (расстояния между диафрагмами больше ширины панели). Закон передачи нагрузки путем проведения биссектрис углов между продольными и поперечными ребрами. В этом случае расчетная схема диафрагм будет выглядеть следующим образом:

Рис.3.1.

Величина расчетного пролета принимается равной расстоянию между осями продольных ребер.

Нагрузки от СВ

На один погонный метр диафрагмы:

Где - средняя ширина сечения диафрагмы

- удельный вес железобетона

- коэффициент перегрузки

Наибольшее значение треугольной нагрузки q_о , передаваемой от плиты, включая вес плиты, вес пола и полезную нагрузку для средних диафрагм, учитывая,что a_пан>b_пан, найдем по формуле:

Тогда:

Наибольший изгибающий момент в пролете и поперечная сила на опорах при треугольном законе передачи нагрузки определяется по формулам:

3.2 Расчёт продольной арматуры

Диафрагма, изгибаясь под действием нагрузок сверху, вовлекает в работу прилегающие части плиты. Сечение становится не прямоугольным, а тавровым. Нейтральная линия, которая отличает сжатую зону от растянутой, может проходить в полке или в ребре.

Рис.3.3.

1. Назначаем расчетную ширину полки, исходя из следующих критериев:

Подставляя найденные ранее значения, получаем:

Принимаем

2. Определяем полезную высоту диафрагмы:

Где

Тогда

3. Определяем положение нейтральной оси.

Предельный момент, воспринимаемый полкой:

Тогда

Так как нейтральная ось проходит в полке и сечение рассчитывается как прямоугольное с шириной, равной ширине полки .

4. Определяем параметр :

Подставляя известные значения, получаем:

По таблице для найденного параметра определяем коэффициент

5. Определяем площадь сечения продольной арматуры

Подставляя известные значения, получаем:

Подбираем по сортаменту

3.3 Расчёт поперечной арматуры промежуточной диафрагмы

Поперечная арматура ставится в балках для обеспечения их прочности по наклонным сечениям. Будем выполнять ее в виде хомутов. Задача расчета поперечной арматуры состоит в подборе диаметра и шага хомутов.

1. Проверяем достаточность размеров из условия прочности по наклонной полосе

Исходя из этого,

Выполнение этого условия означает, что размеры сечения достаточны.

2.

Так как то необходима установка хомутов

3. Назначаем шаг хомутов:



Подставляя известные значения, получаем:

Принимаем

4. Назначаем хомуты минимального диаметра

Силу, сосредоточенную в хомутах заменяем условно распределенной на единицу длины элемента силой :

Тогда,

При этом должно выполняться следующее условие:

Принимаем

5. Определяем момент :



Тогда,

где с - длина проекции наклонной трещины

6. Назначаем длину проекции наклонной трещины

1.

2.

3.



7. Для всех случаев условие выполняется. Принимаем хомуты с шагом S=7.8 см



4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОДОЛЬНОГО РЕБРА

4.1 Статический расчёт

Продольные ребра рассматриваются как свободно опертые балки. Нагрузка на них передается непосредственно от плиты по закону треугольников или трапеций и от диафрагм в виде сосредоточенных сил.

В этом случаем расчетная схема продольного ребра выглядит следующим образом:

Рис.4.1.

1.Определим нагрузку от собственного веса погонного метра ребра:

где - осредненная ширина сечения ребра (

- удельный вес железобетона (

- коэффициент перегрузки (

Тогда



2.Определим значение нагрузки :

Тогда

Практически нагрузку принимают равномерно распределенной:

Наибольший изгибающий момент в середине пролета определяется как:

Наибольшая поперечная сила на опорах определяется как:

Пролёт принимается равным:

Таким образом:

4.2 Расчёт продольной арматуры

При расчете арматуры в ребре необходимо учесть работу плит, часть которых попадает в сжатую зону. Расчетный профиль зависит от положения нейтральной оси. Так как она проходит в полке, то сечение рассчитывается как прямоугольное с шириной .

Рис.4.4.

1.Назначаем полезную высоту сечения по следующей зависимости:

Тогда:

- расстояние от центра тяжести арматуры до верхней кромки.

2.Назначаем расчетную ширину полки , исходя из следующих условий:

Тогда

Выбираем

3.Определяем положение нейтральной оси:

Подставляя найденные ранее значения, получаем:

Так как , то нейтральная ось проходит в полке, и сечение рассчитывается как прямоугольное с шириной .

4.Вычисляем параметр



Тогда

По таблице для найденного параметра определяем коэффициент

5.Определяем площадь сечения продольной арматуры:

Подставляя известные значения, получаем:

Подбираем по сортаменту

4.3 Расчёт поперечной арматуры

Расчёт поперечной арматуры продольного ребра выполняем аналогично расчёту поперечной арматуры диафрагмы.

1. Проверяем достаточность размеров из условия прочности по наклонной полосе между трещинами:

Исходя из этого:



Выполнение этого условия означает, что размеры сечения достаточны.

2.

Так как то необходима установка хомутов

3. Назначаем шаг хомутов:

Подставляя известные значения, получаем:

Принимаем

4. Назначаем хомуты диаметра

Силу, сосредоточенную в хомутах, заменяем условно распределённой на единицу длины элемента силы :

Тогда

При этом должно выполняться следующее условие:

Принимаем

5. Определяем предельную поперечную силу, которая может быть допущена на опоре при заданном армировании

6.

Тогда

где с - длина проекции наклонной трещины

7. Назначаем длину проекции наклонной трещины

1.

2.

3.

8. Для всех случаем условие выполняется. Принимаем хомуты с шагом S=13.5 см



5. РАСЧЁТ БАЛОЧНОЙ ПЛИТЫ МОНОЛИТНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ

Монолитное ребристое перекрытие состоит из железобетонной плиты, которая опирается на балочную клетку, состоящую из системы второстепенных и главных балок. Плита перекрытия и балки монолитно связаны между собой путем одновременного бетонирования всех элементов перекрытия в специально изготовленной для этого опалубке.

Главные балки ориентированы вдоль короткой стороны здания и имеют следующие характеристики:

· пролет l_ГЛ=750 см

· Высота h_ГЛ=75 см

· Ширина b_ГЛ=30 см

Второстепенные балки расположены перпендикулярно главным и имеют следующие характеристики:

· пролет l_ГЛ=580 см

· Высота h_ГЛ=58 см

· Ширина b_ГЛ=23.2 см

В одном пролете главных балов располагаем 4 второстепенных балки. Расстояние между ними будет l_ГЛ/4=187.5 см.

5.1 Cтатический расчет

При расчете из перекрытия мысленно вырезается полоса шириной 1м перпендикулярно второстепенным балкам, которая рассматривается как неразрезная балка, несущая постоянную и временную нагрузку. Постоянная нагрузка включает в себя собственный вес плиты и вес пола.

Тогда полная постоянная нагрузка равна:

Полезная нагрузка, согласно заданию, составляет P=1600 кгс/м²

При обычном расчете неразрезных балок предполагается шарнирное опирание, не препятствующее повороту опорных сечений. Плита же ребристого перекрытия, будучи монолитно связана с балками, не может свободно поворачиваться на промежуточных опорах. Это отражается, главным образом, на изгибающих моментах в сечениях средних пролетов. Для косвенного учета упругого защемления плиты вовторостепенных балках в качестве расчетной постоянной и временной нагрузок принимаем:

Такому перераспределению нагрузки соответствует уменьшение поворота опорных сечений, которое тем самым как бы учитывает упругое защемление плиты на опорах. Плиту рассчитываем как пятипролетную балку. Так как пролетов больше 5, то все пролеты, кроме двух крайних, рассчитываются как третий пролет пятипролетной балки. Таким образом, в плите необходимо найти пять значений изгибающих моментов М1, М2,М3,Мв,Мс. Значения этих моментов можно найти с использованием табличных данных.

Результаты расчета сведены в таблицу:



сечения	б	бgLп2	в	в pLп	M
1	0.0779	160.99	0.0989	295.90	456.89
2	0.0329	66.32	0.0789	236.06	302.38
3	0.0461	92.89	0.0855	255.81	348.7
B	-0.1053	-212.17	-0.1196	-357.84	-570.01
C	-0.0799	-160.99	-0.1112	-332.71	-493.7
ВГР					-330.45
СГР					-250.1

Моменты на гранях опор определены по формуле:

5.2 Расчет армирования

Принимаем бетон марки В20 с Rb=117 кгс/см², и арматурную сталь А-III c R_s=3600 кгс/см².Сначала уточняем высоту сечения плиты, для чего принимаем оптимальный процент армирования µ=0.75. Определяем относительную высоту сжатой зоны:

Определим по таблице параметр Ao=0.204

Тогда, полезная высота сечения будет

ho==4.88 см

Полная высота сечения



h=ho+a=4.88+2=6.88 см

Где а-толщина защитного слоя.

Расчеты по подбору арматуры сведены в таблице:

Сечения	M т*м	ho	Ao	з	As	Сортамент	Asфакт	µ%	S
1	0.456	4.88	0.149	0.918	2.38	5o8AIII	2.51	0.56	200
2	0.302	4.88	0.087	0.956	1.36	5o6AIII	1.41	0.31	200
3	0.348	4.88	0.108	0.943	1.67	6o6AIII	1.7	0.38	167
ВГР	0.330	4.88	0.192	0.893	3.15	5o9AIII	3.18	0.71	200
СГР	0.250	4.88	0.16	0.913	2.56	7o7AIII	2.69	0.60	143



Список литературы

1. Ю.И. Кононов, М.Ю. Кононова Учебное пособие «Железобетонные и каменные конструкции. Сборное железобетонное ребристое перекрытие» // М.: Издательство Политехнического университета

2. Конспект лекций Д.А. Страхова

Размещено на Allbest.ru