В соответствии с заданием (шифр 270) запроектированы основные несущие конструкции четырехэтажного промышленного здания без подвала. Район строительства г. Витебск. Здание прямоугольное в плане с размерами в осях 21x72 м. Здание запроектировано в неполном каркасе с наружными стенами из камней силикатных толщиной 510 мм. Выбран вариант сборного перекрытия с поперечным расположением ригелей. Шаг колонн 6,0 м, пролет ригелей 7,0 м. Высота этажа здания 3,6 м. Колонны - квадратного поперечного сечения, ригели - прямоугольного поперечного сечения. Плиты перекрытия опираются на верх ригелей. Ригели опираются на консоли колонн. Фундаменты - монолитные железобетонные со стаканами для сопряжения с колоннами.

1. Компоновка элементов сборного перекрытия

Рассмотрим два варианта перекрытия:

перекрытие плита ригель эпюра

Подбор продольной арматуры и расчет несущей способности ригеля

Арматура подбирается для всех пролетов и опор по максимальным пролетным и опорным изгибающим моментам с учетом их перераспределения и симметрии конструкции.

Таблица 3.10 - Подбор продольной арматуры и расчет несущей способности ригеля

Подбор поперечной арматуры

Максимальная поперечная сила для левого приопорного участка (левой четверти пролета) V_Sd,l = 381,95 кН. Необходимые расчетные величины: d=0,548 м, 2d=1,096 м, A_s=29,15 см²(240 мм+216 мм), b=0,25 м, бетон класса C , f_cd= 20 МПа, f_ctd=1,33МПа, арматура S240, f_ywd=157МПа, число ветвей n=2, з_f= 0, з_N= 0, з_c2= 2, з_c3= 3.

1. Проверяем необходимость расчета:

;

;

.

Поскольку, то необходима постановка поперечной арматуры по расчету.

Максимальная поперечная сила для правого приопорного участка (правой четверти пролета)(поперечная сила увеличена на 20%). Необходимые расчетные величины: d=0,548 м, 2d=1,096 м, A_s=29,15см² (240 мм+216 мм), остальное берем из расчета левого приопорного участка.

1. Проверяем необходимость расчета:

;

;

Поскольку , то необходима постановка поперечной арматуры по расчету.

Пролетный участок ригеля (средние четверти пролета). Максимальная поперечная сила

.

Необходимые расчетные величины аналогичны величинам для левого приопорного участка:

1. Проверяем необходимость расчета:

, требуется расчет поперечной арматуры.

Расчет ригеля второго пролета.

Максимальная поперечная сила для левого приопорного участка (левой четверти пролета) V_Sd,l = 475,70 кН. Необходимые расчетные величины: d=0,541 м, 2d=1,082 м, A_s=17,42 см²(225 мм+222 мм), b=0,25 м, бетон класса C , f_cd= 20 МПа, f_ctd=1,33МПа, арматура S240, f_ywd=157МПа, число ветвей n=2, з_f= 0, з_N= 0, з_c2= 2, з_c3= 3.

1. Проверяем необходимость расчета:

;

;

.

Поскольку , то необходима постановка поперечной арматуры по расчету.

Максимальная поперечная сила для правого приопорного участка (правой четверти пролета). Необходимые расчетные величины: d=0,541 м, 2d=1,082 м, A_s=17,42см² (225 мм+222 мм), остальное берем из расчета левого приопорного участка.

1. Проверяем необходимость расчета:

;

;

.

Поскольку , то необходима постановка поперечной арматуры по расчету.

Пролетный участок ригеля (средние четверти пролета). Максимальная поперечная сила

.

.

Необходимые расчетные величины аналогичны величинам для левого приопорного участка:

1. Проверяем необходимость расчета:

, требуется расчет поперечной арматуры.

Таблица 3.11 - Подбор поперечной арматуры

Рисунок 3.4-Схема армированич ригеля поперечными стержнями ригелей первого и второго пролетов

Построение эпюры материалов и определение мест обрыва продольных стержней

В целях экономии стали часть продольной арматуры может не доводиться до опоры и обрываться в пролете, где она не требуется по расчету. Места теоретического обрыва стержней определяются с помощью эпюры материалов.

Эпюра материалов строится по значениям несущей способности сечений при необорванных и оборванных стержнях.

Места теоретического обрыва стержней определяются аналитически, используя уравнение:

,

где; ;

в зависимости от загружения q=g или q=g+p.

Определим точки теоретического обрыва крайнего ригеля.

Для пролетной арматуры: l=6,0 м; загружение №2 (индекс 420), q=g+p=144,93 кН/м; М_sup,l=0; М_sup,r=317,05 кНм; М=488,10 кНм;

;

;

;

; .

Для арматуры на опоре B (1-я группа): загружение №1 (индекс 410), q=g=144,93кН/м; М_sup,l=0; М_sup,r=531,41кНм; М=-505,40 кНм;

;

;

; .

Для арматуры на опоре B (2-я группа): М=0 кНм; ; ;

;

.

Определим точки теоретического среднего(второго) ригеля.

Для пролетной арматуры: l=6,0 м; загружение №5 (индекс 450), q=g+p=144,93 кН/м; М_sup,l=317,05; М_sup,r=286,07 кНм; М=229,20 кНм;

;

;

;

; .

Для арматуры на опоре C (1-я группа): загружение №1 (индекс 410), q=g=144,93кН/м; М_sup,l=531,41; М_sup,r=477,87кНм; М=-431,0 кНм;

;

;

; .

Для обеспечения прочности наклонных сечений ригеля по изгибающим моментам обрываемые в пролете стержни продольной арматуры необходимо завести за точку теоретического обрыва на расстояние не менее l_bd, определяемое по формуле

.

Для пролетной арматуры крайнего ригеля обрываются стержни 232 класса S500. Требуемая площадь сечения арматуры , принятая площадь сечения арматуры . По таблице Ж.2 базовая длина анкеровки . Длина анкеровки обрываемых стержней: .

Минимальная длина анкеровки:

- ;

- ;

- h/2=600/2=300 мм;

Окончательно принимаем l_bd,1=350 мм.

Для арматуры опоры В крайнего ригеля обрываются стержни 20 класса S500: , ;;.

Минимальная длина анкеровки:

- ;

- ;

- h/2=600/2=300 мм;

Окончательно принимаем l_bd,6=440 мм.

Для пролетной арматуры второго ригеля обрываются стержни 222 класса S500. Требуемая площадь сечения арматуры , ;. Длина анкеровки обрываемых стержней: .

Минимальная длина анкеровки:

- ;

- ;

- h/2=600/2=300 мм;

Окончательно принимаем l_bd,3=480 мм.

Рисунок 3.5-Эпюра материалов с определением мест обрыва продольных стережней

3.5 Расчет по раскрытию трещин, нормальных к продольной оси ригеля

Значение предельно допустимой ширины раскрытия трещин при практически постоянном сочетании нагрузок (при постоянной и длительной нагрузках) .

Расчет по раскрытию трещин сводится к проверке условия

,

Определим ширину раскрытия трещин ригеля первого пролета при загружении №2, которое вызывает наибольший изгибающий момент. Момент от нормативных длительных действующих нагрузок.

;

Геометрические характеристики.

Площадь сечения:

;

Центр тяжести бетонного прямоугольного сечения:

;

Момент инерции прямоугольного сечения относительно горизонтальной оси, проходящей через центр тяжести:

;

Момент инерции сечения на расстояние от центра тяжести сечения до центра тяжести растянутой арматуры:

;

Момент трещинообразования:

;

Коэффициент учитывающий неравномерность распределения относительных деформаций растянутой арматуры на участках между трещинами:

.

Процент армирования сечения , больше 1%, следовательно, z=0,8d;

Напряжение:

;

Относительная деформация растянутой арматуры в сечении с трещиной:

;

Значение средней относительной деформации арматуры:

.

Эффективная площадь растянутой зоны сечения:

;

Эффективный коэффициент армирования равен:

;

Среднее расстояние между трещинами:

.

Расчетная ширина раскрытия трещин равна:

.

Ширина раскрытия трещин меньше допустимой:

.

3.6 Расчет прогиба ригеля

Проверку жесткости ригеля следует производить из условия .

Для железобетонных элементов прямоугольного и таврового сечения с арматурой, сосредоточенной у верхней и нижней граней, и усилиями, действующими в плоскости симметрии сечения, прогиб можно определять по формуле

,

Определим прогиб первого пролета при загружении №2. Из предыдущего расчета .

Геометрические характеристики сечения.

Эффективный модуль упругости бетона:

;

;

Высота сжатой зоны :

;

Момент инерции сечения без трещин в растянутой зоне:

Высота сжатой зоны :

Момент инерции сечения с трещинами:

Изгибаемая жесткость

.

Величина прогиба

.

.

Жесткость ригеля обеспечена.

3.7 Расчет стыка ригелей с колонной

Узлы соединения ригелей между собой и с колонной должны обеспечивать восприятие опорных моментов и поперечных сил ригеля. Это достигается соединением опорной арматуры соседних ригелей и устройством в колоннах опорных консолей.

.

Принимаем: тип электрода (т. 56 СНиПII-23-81*[4]) - Э70;

марка проволоки - Св-10ХГ2СМА;

R_wf= 280 МПа.

k_f= 10 мм - катет сварного шва.

_с= 1,1 - коэффициент условия работы.

_wf= 1 - коэффициент условия работы шва.

Принимаем стыковые стержни равными опорной арматуре, , класс стали стыковых стержней S500, f_yd=450 МПа.

;

Сжимающие усилия в обетонированном стыке воспринимаются бетоном, заполняющим полость между торцом ригеля и гранью колонны. В необетонированных стыках усилие N передается через сварные швы, прикрепляющие нижнюю закладную деталь ригеля к стально пластине консоли. Суммарная длина сварных швов

,

где T=Vf - сила трения от вертикального давления на опоре (f=0,15).

.

.

Список литературы

перекрытие плита ригель эпюра

1. СНБ 5.03.01-02 Конструкции бетонные и железобетонные. - Мг.: Сройтехнорм, 2003

2. Байков В..Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий кус. - М. Стройиздат, 1985

3. Талецкий В.В. Проектирование железобетонных конструкций многоэтажного здания. Ч. I. - Гомель: БелГУТ, 2009

4. Талецкий В.В. Проектирование железобетонных конструкций многоэтажного здания. Ч. II - Гомель: БелГУТ, 2009

5. СНБ 5.01.01. - 99 Основания и фундаменты зданий и сооружений / министерство строительства и архитектуры РБ, 1999.

Размещено на Allbest.ru