Проект конструктивной схемы здания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Исходные данные

2. Выбор и обоснование конструктивной схемы здания

3. Расчет монолитной плиты

3.1 Выбор расчетной схемы и расчетного сечения

3.2 Статический расчет плиты

3.3 Конструктивный расчет плиты

3.4 Конструирование плиты

4. Расчет и конструирование второстепенной балки

4.1 Выбор расчетной схемы и расчетного сечения

4.2 Статический расчет второстепенной балки

4.3 Конструктивный расчет сечений

5. Расчет и конструирование главной балки

5.1 Выбор расчетной схемы и расчетного сечения

5.2 Статический расчет главной балки

5.3 Конструктивный расчет главной балки

6. Расчет второстепенных балок на отрыв

Список литературы



1. Исходные данные

Временная нагрузка на перекрытие	5 кН/м2
Вес пола	0,5 кН/м2
Высота этажа	3,4 м
Район строительства	г. Волгоград
Число этажей	4
Размеры здания в свету
Длина	34 м
Ширина	12,2 м



2. Выбор и обоснование конструктивной схемы здания

Принимаем каркасно-оболочковую систему здания с шарнирным опиранием элементов перекрытия на наружные стены. При этом решении ветровая нагрузка воспринимается наружными стенами, а перекрытие воспринимает только вертикальные нагрузки. Направление главных балок принимаем поперечным ввиду преимуществ перед продольным расположением.

Ребристое перекрытие с балочными плитами состоит из плиты, работающей в коротком направлении, второстепенных и главных балок. Все элементы монолитно связаны между собой и выполнены из бетона В15.

Предварительно принимаем размеры элементов:

Колонна 400х400 (мм)

Длина главной балки l_mb = 6300 (мм)

Длина второстепенной балки l_sb = 6880 (мм)

Высота главной балки h_mb = l_mb = 600 (мм)

Высота второстепенной балки h_sb = l_sb = 400 (мм)

Ширина главной балки b_mb = (0,3ч0,5) h_mb = 300 (мм)

Ширина второстепенной балки b_sb = (0,3ч0,5) h_sb = 200 (мм)

Шаг второстепенных балокS_sb.ср = 1520 (мм), S_sb.кр = 1540 (мм)

Опирание балок l_sup,mb = 200 (мм), l_sup,sb = 200 (мм)



Рис. 1. Компоновочная схема здания



3. Расчет монолитной плиты

3.1 Выбор расчетной схемы и расчетного сечения

Плита перекрытия балочная, т.к. выполняется условие

Балочная плита работает в коротком направлении и рассчитывается как многопролетная неразрезная балка.

Для расчета плиты вырезаем полоску шириной b_s =1м в крайнем и среднем пролетах здания и определяем необходимые геометрические данные.

Рис. 2. Определение расчетных длин

Принимаем толщину плиты h_s = 60 (мм).

Плита загружена равномерно распределенной нагрузкой и рассчитывается на основное сочетание нагрузок.

Ширина грузовой площади А = 1 (м).



Таблица 1

Сбор нагрузок на плиту

Вид нагрузки	Подсчет	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке, гf	Расчетная нагрузка, кН/м2
Постоянная:
1. Собственный вес пола	0,5*1	0,5	1,3	0,65
2. Собственный вес плиты	0,06*1*25	1,5	1,1	1,65
Итого постоянные		gн = 2		g = 2,3
Временная:
1. Полезная	5*1	5	1,2	6
Итого временные		vн = 5		v = 6
Полная нагрузка		qн = 7		q = 8,3

3.2 Статический расчет плиты

Рис. 3. Эпюры моментов в крайнем и среднем пролетах здания

Для среднего пролета здания изгибающие моменты в средних пролетах плиты под влиянием распоров, возникающих за счет окаймления плиты по контуру монолитно связанными балками, уменьшаются на 20%.

Величину поперечных сил не определяем, ввиду того что тонкие плиты проектируем без постановки поперечной арматуры и выполняются требуемые условия.

3.3 Конструктивный расчет плиты

Расчетные характеристики материалов принимаем по таблицам [1]:

Класс бетона: В15

Арматура: В500

Проверяем высоту сечения плиты. Задаемся

Для плиты а = 15 (мм)

Принимаем

Определяем площадь арматуры.

Сечение 1-1

Сечение 2-2

Сечение 3-3

3.4 Конструирование плиты

Применяем непрерывное армирование. Плита армируется одной сеткой, которую подбираем по усилиям в средних пролетах. В крайних пролетах устанавливаем дополнительную сетку.

В крайнем пролете:

А_{s, доп} = А_s1^тр - А_{s, 1}^ф = 0,921 - 0,63 = 0,291 (см²)

В среднем пролете:

А_{s, доп} = А_s1^тр - А_{s, 1}^ф = 0,921 - 0,63 = 0,291 (см²)

Рис. 4. Армирование плиты

Рис. 5. Схема раскладки сеток

Раскладка сеток:

Для крайнего пролета здания:

Принимаем 1700х4 = 6800 (мм), тогда l_нахл1 = 70 (мм), l_нахл2 = 80 мм, l_нахл3 = 70 (мм).

Для среднего пролета здания:

Принимаем 1700х4 = 6800 (мм), тогда l_нахл1 = 70 (мм), l_нахл2 = 80 мм, l_нахл3 = 70 (мм).



4. Расчет и конструирование второстепенной балки

4.1 Выбор расчетной схемы и расчетного сечения

В расчетном отношении второстепенная балка представляет собой многопролетную неразрезную равнопролетную или с отличающимися пролетами менее 20% балку, загруженную равномерно распределенной нагрузкой. Ширина грузовой площади А_гр = S_sb=1540 (мм).

Таблица 2

Сбор нагрузок на второстепенную балку

Вид нагрузки	Подсчет	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке, гf	Расчетная нагрузка, кН/м2
Постоянная:
1. Собственный вес пола	0,5*1,54	0,77	1,3	1,001
2. Собственный вес плиты	0,06*1,54*25	2,31	1,1	2,541
3. Собственный вес ребра	(0,4 -0,06)*0,2*25	1,7	1,1	1,87
Итого постоянные		gн = 4,78		g = 5,412
Временная:
1. Полезная	5*1,54	7,7	1,2	9,24
Итого временные		vн = 7,7		v = 9,24
Полная нагрузка		qн = 12,48		q = 14,652

Расчетные сечения второстепенной балки принимаются: в пролете - таврового сечения, на опоре - прямоугольного, так как работа бетона в растянутой зоне не учитывается.

Рис. 6. Расчетные сечения второстепенных балок

4.2 Статический расчет второстепенной балки

Огибающую эпюру моментов второстепенной балки строят для двух схем загружения:

1) Полная нагрузка в нечетных пролетах и условная постоянная нагрузка в четных;

2) Полная нагрузка в четных пролетах и условная постоянная нагрузка в нечетных.

Огибающая эпюра моментов строится с учетом соотношения

Рис. 7. Эпюры усилий во второстепенных балках

Таблица 3

Пролет	№	Сечения	Коэффициенты	Формула	Изгибающие моменты
			+в	-в		+М	-М
Крайний	0	0	0	-		0	-
	1	0,2	0,065	-		41,86	-
	2	0,4	0,09	-		57,97	-
	Mmax	0,425	0,091	-		58,61	-
	3	0,6	0,075	-		48,30	-
	4	0,8	0,02	-		12,88	-
	5		-	0,0715		-	46,05
Средний	6	0,2	0,018	0,0277		11,42	17,57
	7	0,4	0,058	0,0055		36,79	3,49
	l/2	0,5	0,0625	-		39,65	-
	8	0,6	0,058	0,0025		36,79	1,59
	9	0,8	0,018	0,0217		11,42	13,77
	10		-	0,0625		-	39,65
Средний	11	0,2	0,018	0,0207		11,42	13,13
	12	0,4	0,058	0,0036		36,79	2,28
	l/2	0,5	0,0625	-		39,65	-
	13	0,6	0,058	+0,0011		36,79	+0,7
	14	0,8	0,018	0,0207		11,42	13,13
	15		-	0,0625		-	39,65



4.3 Конструктивный расчет сечений

Расчет продольной арматуры проводится по пяти сечениям, расположенных в двух пролетах.

Расчетные характеристики материалов принимаем по таблицам [1]:

Класс бетона: В15

Арматура: А400 , А240.

Рабочая высота сечения:

Проверяем высоту сечения балки. Задаемся

Принимаем

Подбираем рабочую арматуру в расчетных нормальных сечениях:

1) в первом (I-I) и среднем (IV-IV) пролетах как для таврового сечения;

2) на первой промежуточной опоре (II-II) и средних опорах (V-V) как для прямоугольного сечения;

3) на действие отрицательного момента в средних пролетах (III-III) как для прямоугольного сечения.

Сечение I-I

Принимаем высоту сжатой зоны х = h_f`. Момент, воспринимаемый полкой:

Нейтральная ось находится в полке: расчет ведем как для прямоугольного сечения с шириной .

Принимаем 2Ш14 А_s = 3,08 (см²), 2Ш12 А_s = 2,26 (см²). А_ф = 5,34 (см²).

Сечение II-II

Принимаем 3Ш14 А_s = 4,62 (см²).

Сечение III-III

Принимаем 2Ш10 А_s = 1,57 (см²).

Сечение IV-IV

Принимаем 2Ш10 А_s = 1,57 (см²), 2Ш12 А_s = 2,26 (см²). А_ф = 3,83 (см²).

Сечение V-V

Принимаем Ш14 А_s = 1,539 (см²), 2Ш12 А_s = 2,26 (см²). А_ф = 3,799 (см²).



Расчет по наклонным сечениям на действие поперечной силы.

Расчет выполняем для наибольшей поперечной силы

Обеспечение прочности на действие поперечной силы по наклонной полосе между наклонными трещинами:

Условие выполняется.

Задаемся d_sw из условия сварки:

; d_sw ? 6 (мм)

Принимаем 2Ш6 А240.

Шаг стержней в приопорной зоне принимается S_sw < h/2 = 200 (мм), S_sw<300(мм).

В пролете: S_sw,пр < 3h/4 = 300 (мм).

S_{sw, max} = R_bt *b*h₀²/Q

Принимаем S_sw = 200 (мм).

Проверяем условие:

q_sw ? 0,25R_btb

Следовательно, поперечную силу учитываем в расчете.

Принимаем с₀ = 0,72 (м).

Поперечная сила, воспринимаемая поперечной арматурой:

конструктивный каркасный оболочковый здание

Поперечная сила, воспринимаемая бетоном:

Условие выполняется.

Условие выполняется.

Построение эпюры материалов и расчет длины анкеровки

Сечение I-I

Принятая арматура: 2Ш14 А_s = 3,08 (см²), 2Ш12 А_s = 2,26 (см²). А_ф = 5,34 (см²).

Момент, воспринимаемый 4 стержнями арматуры:

Обрываем 2 стержня Ш12.

Момент, воспринимаемый оставшимися стержнями арматуры:

Обрываемая арматура анкеруется в бетон на величину:

Принимаем W_л = 295 (мм).

Принимаем W_пр = 330 (мм).

Сечение II-II

Принятая арматура: 3Ш14 А_s = 4,62 (см²).

Момент, воспринимаемый 3 стержнями арматуры:

Обрываем 1 стержень Ш14.

Момент, воспринимаемый оставшимися стержнями арматуры:

Обрываемая арматура анкеруется в бетон на величину:

Принимаем W_л = 660 (мм).

Принимаем W_пр = 500 (мм).

Сечение III-III

Принятая арматура: 2Ш10 А_s = 1,57 (см²).

Момент, воспринимаемый стержнями арматуры:



Обрываем 2 стержня Ш14.

Обрываемая арматура анкеруется в бетон на величину:

Принимаем W_л = 565 (мм).

Принимаем W_пр = 380 (мм).

Обрываем 2 стержня Ш14.

Обрываемая арматура анкеруется в бетон на величину:

Принимаем W_л = 417 (мм).

Принимаем W_пр = 422 (мм).

Сечение IV-IV

Принятая арматура: 2Ш10 А_s = 1,57 (см²), 2Ш12 А_s = 2,26 (см²). А_ф = 3,83 (см²).

Момент, воспринимаемый 4 стержнями арматуры:

Обрываем 2 стержня Ш10.

Момент, воспринимаемый оставшимися стержнями арматуры:

Обрываемая арматура анкеруется в бетон на величину:

Принимаем W_л = 250 (мм).

Принимаем W_пр = 246 (мм).

Сечение V-V

Принятая арматура: Ш14 А_s = 1,539 (см²), 2Ш12 А_s = 2,26 (см²). А_ф = 3,799 (см²).

Момент, воспринимаемый 4 стержнями арматуры:

Обрываем стержень Ш14.

Момент, воспринимаемый оставшимися стержнями арматуры:

Обрываемая арматура анкеруется в бетон на величину:

Принимаем W_л = 570 (мм).

Принимаем W_пр = 382 (мм).



5. Расчет и конструирование главной балки

5.1 Выбор расчетной схемы и расчетного сечения

Расчетная схема главной балки представляет собой неразрезную равнопролетную балку. Нагрузку, передаваемую второстепенными балками на главную, учитывают в виде сосредоточенных сил без учета неразрезности второстепенных балок.

А_гр = l_sb* S_sb = 6,88*1,54 = 10,6 (м²)

Таблица 4

Сбор нагрузок на главную балку

Вид нагрузки	Подсчет	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке, гf	Расчетная нагрузка, кН/м2
Постоянная:
1. Собственный вес пола	0,5*10,6	5,3	1,3	6,89
2. Собственный вес плиты	0,06*10,6*25	15,9	1,1	17,49
3. Собственный вес ребра вт. балки	(0,4 -0,06)*0,2*6,88*25	11,7	1,1	12,87
4. Собственный вес ребра гл. балки	(0,6 -0,06)*0,3*1,54*25	6,24	1,1	6,86
Итого постоянные		gн = 39,14		g = 44,11
Временная:
1. Полезная	5*10,6	53	1,2	63,6
Итого временные		vн = 53		v = 63,6
Полная нагрузка		qн = 92,14		q = 107,71

Рис. 8. Расчетная схема главной балки

Расчетные сечения главной балки принимаем в пролете таврового сечения с шириной полки , а на опоре - прямоугольного сечения.

5.2 Статический расчет главной балки

Выполняется по таблицам Менша.

x/l	Изгибающие моменты	+М	-М
	б	MG	в	MP	-в	-MP
0.00	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0
0.25	+0.2576	+70,445	0.3164	124,763	-0.0587	-23,147	195,208	47,298
0.50	+0.2653	+72,555	0.3826	150,867	-0.1174	-46,293	223,422	26,262
0.75	+0.0230	+6,29	0.1990	78,470	-0.1760	-69,4	84,76	-63,11
0.8648	-0.2025	-55,38	0.0	0.0	-0.2025	-79,85	-55,38	-135,23
1.00	-0.4688	-128,208	0.0	0.0	-0.4688	-184,857	-128,208	-313,065
	Поперечные силы	+Q	-Q
	б	QG	в	QP	-в	- QP
I	1.0306	45,46	1.2653	80,473	-0,2347	-14,927	125,933	30,533
II	0.0306	1,35	0.5749	36,564	-0.5443	-34,617	37,914	-33,267
III	-0.9694	-42,76	0.1679	10,678	-1.1373	-72,332	-32,082	-115,092
IV	-1.9694	-86,87	0.000	0.000	-1.9694	-125,254	-86,87	-212,124

5.3 Конструктивный расчет главной балки

Расчет продольной арматуры проводим по четырем сечениям, расположенным в двух пролетах.

Расчетные характеристики материалов принимаем по таблицам [1]:

Класс бетона: В15

Арматура: А400, А240.

Проверяем высоту сечения балки по усилию, действующему по грани колонны:

Задаемся

Принимаем

Рис. 9. Расчетные сечения главных балок



Арматуру для пролетных участков, где действуют положительные моменты, рассчитываем как для таврового сечения с полкой в сжатой зоне.

Ширина сжатой зоны полки:

Подбираем рабочую арматуру в расчетных нормальных сечениях.

1) В пролете как для таврового сечения.

Нейтральная ось находится в полке: расчет ведем как для прямоугольного сечения с шириной .

Принимаем 2Ш16 А_s = 4,02 (см²), 2Ш18 А_s = 5,09 (см²). А_ф = 9,11 (см²).

На действие отрицательного момента:



Принимаем 2Ш14 А_s = 3,08 (см²).

Так как h_mb > 700 (мм), то устанавливаем дополнительную арматуру площадью:

Принимаем 2Ш10 А_s = 1,57 (см²).

2) На промежуточной опоре как для прямоугольного сечения.

Принимаем 2Ш20 А_s = 6,28 (см²), 2Ш22 А_s = 7,6 (см²). А_ф = 13,88 (см²).

Расчет по наклонным сечениям на действие поперечной силы.

Расчет выполняем для наибольшей поперечной силы

Обеспечение прочности на действие поперечной силы по наклонной полосе между наклонными трещинами:

Условие выполняется.

Задаемся d_sw из условия сварки:

; d_sw ? 6 (мм)

Принимаем 2Ш8 А240.

Шаг стержней в приопорной зоне принимается S_sw < /2 = 370 (мм), S_sw<300(мм).

В пролете: S_sw,пр < 3/4 = 555 (мм).

S_{sw, max} = R_bt *b*h₀²/Q

Принимаем S_sw = 300 (мм).

Проверяем условие:

q_sw ? 0,25R_btb

Следовательно, поперечную силу учитываем в расчете.

Принимаем с₀ = 1,48 (м).

Поперечная сила, воспринимаемая поперечной арматурой:



Поперечная сила, воспринимаемая бетоном:

Условие выполняется.

Условие выполняется.

Построение эпюры материалов и расчет длины анкеровки

Сечение I-I

Принятая арматура: 2Ш16 А_s = 4,02 (см²), 2Ш18 А_s = 5,09 (см²). А_ф = 9,11 (см²).

Момент, воспринимаемый 4 стержнями арматуры:

Обрываем 2 стержня Ш16.

Момент, воспринимаемый оставшимися стержнями арматуры:

Обрываемая арматура анкеруется в бетон на величину:

Принимаем W_л = 1185 (мм).

Принимаем W_пр = 1090 (мм).

Верхняя арматура: 2Ш14 А_s = 3,08 (см²).

Сечение II-II

Принятая арматура: 2Ш20 А_s = 6,28 (см²), 2Ш22 А_s = 7,6 (см²). А_ф = 13,88 (см²)

Момент, воспринимаемый 4 стержнями арматуры:

Обрываем 2 стержня Ш20.

Момент, воспринимаемый оставшимися стержнями арматуры:

Обрываемая арматура анкеруется в бетон на величину:

Принимаем W_л = 1954 (мм).

Принимаем W_пр = 1954 (мм).

Обрываем 2 стержня Ш22.

Обрываемая арматура анкеруется в бетон на величину:

Принимаем W_л = 1966 (мм).

Принимаем W_пр = 1965 (мм).



6. Расчет второстепенных балок на отрыв

На главную балку нагрузка передаётся через сжатую зону на опоре второстепенной балки в средней части высоты главной балки. Эта местная сосредоточенная нагрузка воспринимается поперечной арматурой главной балки и дополнительными сетками в местах опирания второстепенных балок.

Расчет на отрыв производится по формуле:

F = G + V = 44,11 + 63,6 = 107,71 (кН).

Длина зоны, в пределах которой устанавливается дополнительная сетка:

а = b_sb + 2h₁ = 200 + 2*393 = 986 ? 1000мм

h₁ -расстояние от уровня передачи отрывающей силы на элемент до центра тяжести сечения продольной арматуры;

-- сумма поперечных усилий, воспринимаемых хомутами, устанавливаемыми дополнительно по длине зоны отрыва.

Подбираем поперечную (рабочую) арматуру:

; 6Ш8 А240

Список литературы

1. СП 52.101.2003 Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры.

2. СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия.

3. Халап Н.Н. Проектирование монолитного ребристого перекрытия многоэтажного промышленного здания с балочными плитами. Методические указания к курсовому проекту.Ї Волгоград, 2003.

4. Байков В.Н. Железобетонные конструкции: общий курс. Ї М.: Стройиздат, 1991.

5. Улицкий И.И. Железобетонные конструкции: расчет и конструирование. Ї Киев, 1972.

6. Мандриков А.П. Примеры расчета железобетонных конструкций. Ї М.: Стройиздат, 1989.

7. Евстифеев В.Г. Железобетонные и каменные конструкции. В 2 ч.Ч.1. Железобетонные конструкции - М.: Издательский центр «Академия», 2011.

Размещено на Allbest.ru