Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство Образования и Науки Республики Казахстан

Казахская Головная Архитектурно-Строительная Академия

Пояснительная записка

на тему: «Расчет монолитного ребристого перекрытия»

Выполнил: Алещенко Д.А.

Зстр 07-1.

Алматы 2011 г.



Содержание

1. Исходные данные

2. Многопролетная плита монолитного перекрытия

2.1 Расчетные пролеты и нагрузки

2.2 Усилия от нагрузок

2.3 Характеристика прочности бетона и арматуры

2.4 Проверка принятой толщины плиты

2.5 Подбор сечения продольной арматуры

3. Армирование плиты

4. Многопролетная второстепенная балка

4.1 Расчетные пролеты и нагрузки

4.2 Усилия от нагрузок

4.3 Характеристика прочности бетона и арматуры

4.4 Проверка принятой высоты сечения балки

4.5 Расчет прочности нормальных сечений

4.6 Расчет прочности наклонных сечений

5. Проектирование каменных и армокаменных конструкций

5.1 Расчетные характеристики материалов

5.2 Сбор нагрузок, действующих на расчетные конструкции

5.3 Расчет прямоугольного простенка верхнего этажа

5.4 Расчет простенка первого этажа

Литература



1. Исходные данные

Размеры здания в плане: 19.2х60.8

Сетка колонн: 4.8х7.6 м;

Нормативная временная нагрузка на перекрытие V=6.5 кПа

Принимаем продольное расположение главных балок. Второстепенные балки разместим по осям колон и в треть пролета главной балки. При этом пролеты между осями ребер второстепенной балки будут равны 7.6/5=1.52 м;

Компоновка конструктивной схемы монолитного ребристого перекрытия представлена на прилагаемом чертеже.

Для определения веса элементов перекрытия и расчетных пролетов предварительно задаемся размерами поперечных сечений балок и плиты:

главная балка l=760 см = 7600 мм;

h _гл.б. =l/15=760/15=50.6 см = 506 мм;

b_гл.б. =h_гл.б./2.5 =50х2.5=20 см=200 мм;

Второстепенная балка l _вт.б. = 480 см = 4800 мм;

h_вт.б. = l _вт.б /15=480/15=32 см ? 30 см = 300 мм;

b_вт.б.= h_вт.б./2=30/2=15 см = 150 мм

Толщина плиты h_f =60 мм.



2. Многопролетная плита монолитного перекрытия

2.1 Расчётные пролеты и нагрузки.

Для средних пролетов

l_y= l₀₂= l₁-b=1520 - 150=1370 мм;

для крайних пролетов:

l₀₁= l₁- b_вт.б /2-200+С/2=1520- 150/2-200+120/2=1305 мм;

В длинном направлении расчетный пролет плиты равен расстоянию между гранями главных балок, т.е.:

l_x= l₂- b_гл.б. = 4800-200=4600 мм;

где l₂ - средний пролет плиты в осях главных балок;

b_гл.б. - ширина ребра главной балки.

Отношение пролетов l_x/l_y=4600/1370=2.04>2, т.е. плиту рассчитываем как балочную, работающую в коротком направлении.

Определение нагрузок на 1м² перекрытия приводится в табл. 1:

Таблица 1

Нагрузка	Нормат. нагрузка кН/м2	Коэф-т надежн. по нагр.	Расчетная нагрузка кН/м2
Плиточный пол д=15мм, ц=2000кг/м 0,015 х 2,0 х 9,81	0.3	1.1	0.33
Цементный раствор д=20мм, ц=2200кг/м 0,020 х 2,2 х 9,81	0.44	1.3	0.56
Вес плиты д=60 мм, ц=2500кг/м 0,06 х 2.5 х 9,81	1,47	1.1	1,62
Временная (н) Итого постоянная (g)	6.5	1.2	7.8 g=2.51 v=7.8

Полная расчетная нагрузка на 1 м² плиты с учетом коэффициента надежности по назначению г_n=0.95 составляет:

q=g+v=(2,51+7.8)x0.95=9.79 кН/м²

Для расчета плиты выделяем полоску шириной в 1м. и рассчитываем плиту как многопролетную (пятипролетную) неразрезную балку прямоугольного сечения.

Полная расчетная нагрузка на 1 п.м. плиты составляет:

q=9.79 кН/м x 1м.= 9.79 кН/м

2.2 Усилия от нагрузок

Изгибающие моменты определяем с учетом перераспределения усилий вследствие пластических деформаций.

В средних пролетах и на средних опорах:

В крайнем пролете и на первой промежуточной опоре:



2.3 Характеристика прочности бетона и арматуры

Бетон тяжелый класса B20. Призменная прочность R_b=10.35 МПа, прочность при осевом растяжении R_bt=0.81 МПа. Модуль упругости бетона E_b=23x10³ МПа. С учетом коэффициента условия работы бетона г_b2=0.9, имеем:

R_b=10.35*0.9=9.315 Па; R_bt=0.81*0,9=0.729 МПа.

Арматура - проволока класса Вр-I диаметром 4 мм. Расчетные сопротивления при 4 Вр-I R_s=365 МПа;

2.4 Проверка принятой толщины плиты

Принимаем b=1000 мм.

Полная толщина плиты: h_f=h₀+a=32.5+(10+2.5)=45мм, где 10 мм.- толщина защитного слоя; 2,5 мм.- половина предполагаемого диаметра арматуры сетки.

h₀=h_f -a= 45-13=32 мм

2.5 Подбор сечения продольной арматуры

В средних пролетах и на средних опорах

.

Диаметр арматуры 4 мм класса ВрI , R_s=365 МПа; h₀=32 мм.

;

По таблице находим

.

В крайнем пролете и на первой промежуточной опоре

,

По таблице находим ;

;

Стоимость плиты считается оптимальной, если проценты ее армирования находятся в пределах м=0,3-0,6%.

Имеем:

;

.

Будем считать, что экономическая сторона рассматриваемого вопроса учтена.



3. Армирование плиты

Сварные сетки будем конструировать в соответствии с требованиями ГОСТ 8478-81

«Сетки сварные для железобетонных конструкций».

Условное обозначение сетки:

,

где

С- маркировка сетки, например С₁, С₂ и т.д.,

D- диаметр продольных стержней;

d-диаметр поперечных стержней;

A-ширина сетки;

L-длина сетки;

С₁, С₂ - длина свободных концов продольных стержней;

k-длина свободных концов поперечных стержней.

При С₁= С₂ =K=25 мм. эти обозначения опускаются.

Таблица 2
Шаг стержней раб. арматуры	Кол-во стрержн. на 1м. ширины плиты	Площадь сечения рабочих стержней(мм) при их диаметре (мм)
		3	4	5	6	8	10
100	10	71	126	196	283	508	785
125	8	57	101	157	226	402	628
150	6,5	47	84	131	189	335	523
200	5	35	63	98	141	251	393

Таблица 3
Диаметр рабочей арматуры	Диаметр и шаг (мм) стержней распределительной арматуры при шаге стержней рабочей арматуры (мм)
	100	125	150	200
3-4	3/400	3/400	3/400	3/400
5	3/350	3/350	3/350	3/350
6	4/350	4/350	3/350	3/350
8	5/350	5/350	4/350	4/350
10	6/350	6/350	5/350	5/350

Примечание: в числителе диаметр распределительных стержней, в знаменателе их шаг.

После диаметров D и d указывается класс арматуры.

Ширина сеток А ограничивается размером 3800 мм; длина сетки принимается по проекту, но не более 9000 мм.

В нашем случае при h_f=60 мм будем использовать вариант непрерывного армирования рулонными сетками с продольной рабочей арматурой. плита армированный сетка балка

Диаметры и шаг рабочих стержней сеток на 1 пог.м. плиты будем подбирать по табл.2, а распределительных стержней по табл.3.

Шаг рабочих стержней принимаем не более 200мм, а шаг распределительных стержней 250-300мм, причем всегда кратным 50мм.

Минимальная ширина сетки определяется по формуле:

где l-шаг главных балок, (мм); b_гл.б. - ширина главной балки (мм); n-количество укладываемых сеток.

При использовании двух сеток, в нашем случае, ширина каждой из них должна быть не менее:

При трех сетках:

Остановимся на первом варианте, т.е. A_min=2400 мм.

Для средних пролетов и над средними опорами по расчету получилось

Фактическая ширина сетки А_ф определяется так:

Найдем отношение , тогда А_ф=24*100+2*25=2450 мм.

Марка сетки будет

В крайних пролетах и над первыми промежуточными опорами укладываем дополнительные сетки С2 (см. рис. ) с площадью сечения арматуры рабочих стержней

Здесь Rs^(I)=365 МПа при 4 ВРI;

Rs^(II)=375 МПа при 3 ВРI.

Для уменьшения числа стыков сеток удобно использовать сетки С2 с поперечной рабочей арматурой. По табл.2 принимаем рабочие стержни d=3 мм шагом 150мм. Сечение арматуры As=47мм²>36.03мм². Продольные распределительные стержни (см.табл.3) будут d=3 мм. с шагом 400мм.

Марка сетки будет

Армирование плиты представлено на прилагаемом чертеже.



4. Многопролетная второстепенная балка

Второстепенную балку будем рассчитывать как пятипролетную неразрезную балку, опорами для которой служат главные балки.

4.1 Расчетные пролеты и нагрузки

для средних пролетов.

Для крайних пролетов

Нагрузка на второстепенную балку собирается с полосы, равной шагу второстепенных балок, т.е. 1.52 м.

Нагрузка от веса пола и плиты перекрытия

2.51 х 1.52 = 3.8152 кН/м.

от веса ребра второстепенной балки

0.15(0.4-0.06)x2.5x9.81=1.25 кН/м.

Суммарная постоянная нагрузка с учетом коэффициента надежности по назначению г_n=0.95, будет:

g=(1.25+3.8152)0.95=4.81 кН/м.

Временная нагрузка

х=7.8 x 1.52 x 0.95=11.2632 кН/м.

Полная нагрузка на балку:

q=g+х=4.81+11.263=16.07 кН/м.

4.2 Усилия от нагрузок

в первом пролете

;

на первой промежуточной опоре

.

В средних пролетах и на средних опорах

,

Отрицательные моменты в средних пролетах определяют по огибающей эпюре. В расчетном сечении в месте обрыва над опорной арматуры (на расстоянии 0,25l от опоры В) этот момент определим по формуле:

,

где в=0,0389- коэффициент, принятый по таблице в зависимости от отношения х/g=11.2632/4.81=2.34

Таблица 4
х/g	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0	4,5	5,0
в	0,019	-0,0275	-0,0343	-0,0388	-0,0418	-0,0443	-0,0465	-0,0478	-0,0488	-0,05

Определим поперечные силы у граней опоры

На крайней опоре

;

на первой промежуточной опоре слева

;

на первой промежуточной опоре справа и на всех остальных опорах слева и справа

.

4.3 Характеристики прочности бетона и арматуры

Бетон, как и для плиты, класса B20. Призменная прочность R_b=10.35 МПа, прочность при осевом растяжении R_bt=0.81 МПа. Модуль упругости бетона E_b=23x10³ МПа. С учетом коэффициента условия работы бетона г_b2=0.9, имеем:

R_b=10.35*0,9=9.315 МПа; R_bt=0.81*0.9=0.729 МПа.

Арматура продольная класса АIII с R_s=365МПа, поперечная - класса ВрI с R _sw =260 МПа; Es=2.7х10⁵МПа.

4.4 Проверка принятой высоты сечения балки

Минимальную рабочую высоту сечения балки определим по опорному изгибающему моменту

.

Принимаем: ,

a= 30мм

Полная высота сечения

Принимаем h=300мм;

4.5 Расчет прочности нормальных сечений

При расчете по положительным моментам сечение балки работает как тавровое. Найдем отношение

Следовательно, ширину полки таврового сечения примем меньшему из двух значений:

Принимаем

Сечение в первом пролете (M=31.35 кНм)

По таблмце в работе о=0,03; x=оh₀=0.03x27=0.81см<6см., т.е. нейтральная ось проходит в сжатой полке;

ж=0,985,

Принимаем 2?16 AII, A_s=4.02 мм².

Крайние пролеты будем армировать двумя каркасами КРI с одним продольным стержнем d=22мм в каждом каркасе. Верхние стержни принимаем конструктивно 2 ?10 АI.

В средних пролетах

,

ж=0,99,

Принимаем 2?12 AII, A_s=226>218.8 мм².

Продольные стержни будем располагать в один ряд по одному стержню в двух каркасах КР. Верхние стержни этих каркасов необходимо определить по расчету на действие отрицательного момента

Имеем:

ж=0,936,

Принимаем 2?10 AII, A_s=1.57 мм².

На промежуточной опоре

ж=0,874,

На опоре второстепенная балка армируется двумя сварными сетками класса ВрI.

Площадь сечения арматуры в одной сетке на I пог.м. полки второстепенной балки шириной равна

.

По таблицы подбираем сварную рулонную сетку с поперечными рабочими стержнями ?5мм из стали ВрI с шагом 200мм.

As=98 мм²>93.7 мм².

Продольные распределительные стержни принимаем ?3мм с шагом 350мм.

Марка сетки

3050х7350

На средних опорах второстепенной балки

ж=0,895,

Площадь сечения арматуры на I пог.м. полки для одной сетки

Принимаем сварную рулонную сетку с поперечными рабочими стержнями d=5 из стали класса ВрI с шагом 200мм. =98 мм² >79.2 мм².

Продольные распределительные стержни принимаем d=3 шагом 350мм. (см.табл.2, 3)

Марка сетки

3050х7350

Сетки С3 раскатываются вдоль главных балок со смещением на 1/3 и ј пролета от оси главной балки , поэтому ширина сеток получилась равной:

L=- b_гл.б =7600-250=7350

4.6 Расчет прочности наклонных сечений

Максимальная перерезывающая сила

Диаметр поперечной арматуры принимается из условия сварки с продольными стержнями d_s=16мм и равняется d_sw=4 мм класса А-I. Так как число каркасов два, то площадь сечения поперечных стержней А_sw=2 х 0.126=0.252 см². Определим шаг поперечных стержней по конструктивными соображениям. При ,

На при опорных участках крайней и промежуточных опор принимаем s=15см. В средней части пролета, равной l/2 шаг

Принимаем s=25см.

Найдем погонное усилие в поперечных стержнях, отнесенное к единице длины балки

Коэффициент, учитывающий влияние свесов сжатой полки сечения:

Здесь

Поперечное усилие, воспринимаемое бетоном сжатой зоны над наклонным сечением, принимается не менее

Здесь для тяжелого бетона.

Для обеспечения прочности по наклонному сечению на участке между соседними хомутами проверим выполнение условий:

>

>S=15см,

где для тяжелого бетона.

Условия удовлетворяются.

Вычислим изгибающий момент, воспринимаемый бетоном сжатой зоны над наклонным сечением:

Следовательно, расстояние от вершины расчетного наклонного сечения до реакции опоры принимаем

см.

Это значение для тяжелого бетона не должно превышать величины .

В нашем случае 155.33>3.33*27=89.91см.

Принимаем с=89,91 см, тогда

Поперечная сила в вершине наклонного сечения будет

Длина проекции наклонного сечения

поэтому принимаем Со=54см.

Сумма усилий в хомутах, пересекаемых наклонным сечением

Н.

Проверим условие прочности

Н >Q, т.е. условие выполняется.



5. Проектирование каменных и армокаменных конструкций

5.1 Расчетные характеристики материалов

Толщину парапета принимаем h_к=38см, высоту Н_к=0.8м. Расчетное сопротивление кирпичной кладки при марке кирпича М_к=100 на растворе М_р=75 > R_к=1.5МПа. Упругая характеристика неармированной кирпичной кладки б=1000. Расчетное сопротивление арматуры сеток из стержней арматуры диаметром 4 мм класса Вр-1 с учетом коэффициента условий работы ?_sn=0.6, .

5.2 Сбор нагрузок, действующих на расчетные конструкции

Подсчет нагрузок выполняем в удобной форме в виде таблицы в которой выделены нагрузки от покрытия, от перекрытия, снеговая и временные нагрузки на перекрытии я этажей.

Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка, Н/м2	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, Н/м2
Постоянная от покрытия:
Трехслойный рубероидный ковер	150	1.1	165
Цементный выравнивающий слой толщиной 20мм, р=20кН/м3	400	1.3	520
Утеплитель пенобетон толщиной 150мм, р=60кН/м3	900	1.2	1080
Пароизоляция (один слой рубероида)	50	1.3	65
Железобетонная плита покрытия толщиной 56мм, р=25кН/м3	1400	1.1	1540
Итого	2900		3370
Ригели железобетонные размером 500х200мм, р=25кН/м3,?2=7.6м	328.9	1.1	361.79
Итого с ригелями	3228.9		3731.79
Временная снеговая нагрузка по 2-району (для города Жезказган)	700	1.4	980
Всего от покрытия	3928.9		4711.75
От перекрытий:
Плиточный пол толщиной 13мм, р=18кН/м3	234	1.1	260
Цементный раствор толщиной 20мм, р=20кН/м3	400	1.3	520
Железобетонные плиты перекрытий с приведенной толщиной 8см, р=25кН/м3	2000	1.1	2200
Ригели перекрытий размером 500х200мм, р=25кН/м3,?=7.6м	328.9	1.1	361.79
Итого	2962.9		3341.79
Временная нагрузка на перекрытие х=6.5кН/м2	6500	1.2	7800
Всего от перекрытия	9462.9		11141.79

Нормативная и расчетная нагрузки соответственно от железобетонных ригелей:

Снеговая нагрузка для города Жезказган по 2 району S₀=700, м=1

Вес стены на один надземный этаж на длине равной 4.8м равен:

Здесь г_к=18 - объемный вес кирпичной кладки, - коэффициент надежности по нагрузке для постоянной нагрузки - коэффициент надежности здания по назначению.

Вес участка стены над покрытием (вес парапета):

5.3 Расчет прямоугольного простенка верхнего этажа

Расчетная схема

Определяем опорную реакцию на крайней опоре, которая по условиям статического расчета составляет , где - пролет и шаг ригеля. Для расчета каменных конструкций наружной стены принимаем опорную реакцию равной с некоторым запасом

Изгибающий момент под опой ригеля при глубине заделки ригеля в стену с=25см.

Строим эпюру моментов для расчетного простенка в сечении 1-1 под опорой ригеля изгибающий момент М₁=25.57 кН·м, у нижний опоры стены. Проверку несущей способности простенка ведем по сечению 2-2, которое является верхом оконного проема и изгибающий момент М₁>М₂>М₃. Изгибающий момент в этом сечении определим из эпюры моментов

Суммарная вертикальная сила от веса стены и покрытия в сечении 2-2.

Эксцентриситет приложения вертикальных сил в сечении 2-2.

Что меньше 0.7у=0.7h/2=0.7·51/2=17.85>6.86 трещины не образуются.

Площадь поперечного сечения простенка между оконными проемами

Гибкость стены в пределах этажа(между опорами)

Несущая способность простенка, как внецентренно сжатого элемента определяется для прямоугольного сечения

где: m_g=1, так как h_ст=51см>30см;

ц - коэффициент продольного изгиба при внецентренном сжатии, определяемый из выражения: По таблице находим ц=0,918, ц_с=0,872 при

Тогда

Несущая способность простенка

Прочность простенка обеспечена.

5.4 Расчет простенка первого этажа

Опорная реакция от ригеля перекрытия

Изгибающий момент под опорой ригеля перекрытия над первым этажом

Суммарная вертикальная сила от веса стены и покрытия будет равна

Эксцентриситет приложения вертикальных сил

что меньше

Площадь поперечного сечения простенка между оконными проемами:

Гибкость стены в пределах этажа (между опорами):

Несущая способность простенка как внецентренно сжатого элемента определяется, как для прямоугольного элемента

где: m_g=1,

ц - коэффициент продольного изгиба при внецентренном сжатии, определяемый из выражения: По таблице находим ц=0,918, ц_с=0,876 при

Тогда

Несущая способность простенка

Следовательно, несущая способность простенка первого этажа достаточна.



Литература

1. Бубнович. Э.В., Жармагамбетова Ж.Б. Проектирование монолитного ребристого перекрытия с балочными плитами. Метод. Указания по выполнению курсового проекта №1 для студентов специальностей 2903. 1992.

2. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции

3. Попов Н.Н., Забегаев А.В. Проектирование и расчет железобетонных и каменных конструкций.1989.

4.СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции. 1989.

5. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. 1986.

6. Ботабеков А.К. Оформление рабочих чертежей ЖБК.1990.

Размещено на Allbest.ru