Расчет железобетонного монолитного каркаса промышленного здания

h0=h-a=6-1,5=4,5см

б0=(1-)=0,15*(1-0,15/2)=0,14

где =0,15 - высота сжатой зоны бетона

Несущая способность сечения плиты:

Madm=б0* ?b1*b*h02=0.14*0.85*8.5*100*4.52=2.05 кНм

Расчетный пролет плиты равен расстоянию в свету между гранями ребер второстепенных балок: l0=bf'-b/2-190=(6000/3)-200/2-190=1710 мм; l=bf'-b=2000-200=1800 мм.

Монолитное перекрытие компонуют с поперечными главными балками и продольными второстепенными балками. Второстепенные балки размещаются по осям колонн и в четвертях пролета главной балки: 6/3=2м.

Предварительно задаемся размером сечения балок: главная балка h=l/8=600/8=75см; b=0.5*h=0.5*75=37.5 см; второстепенной балки: h=40см, b=20см

Момент для средних пролетов плиты:

М=±ql2/16=±19,112*1,82/16=3,87кНм

Для крайних пролетов плиты:

М=±ql02/11=±19,112*1,712/11=5,08 кНм

Т.к. V=16.8 кНм>3*g=3*2.312=4,624 кНм прочность плиты должна быть проверена на отрицательный момент в пролете:

-М=0,5*(Моп1+Моп2)-(g+0.5*V)*l02/8=0.5*(3.87+5.08)-(2.312+0.5*16.8)*1.712=0,27 кНм

-М=0,27кНм<Rbt*b*h/3.5=0.75*103*0,75*0.06/3,5=9,64 кНм

Условие выполняется, постановка дополнительных сеток не требуется. Средние пролеты плиты окаймлены по всему контуру монолитно связанными с ними балками и под влиянием возникающих распоров изгибающие моменты уменьшаются на 20%, если h/l>1/30.

При 6/171=1/28>1/30 - условие выполняется, в сечениях средних пролетов и на средних опорах значение изгибающих моментов будет равно: М=0,6*3,87=2,322 кНм

5.1.4 Подбор сечения продольной арматуры

В средних пролетах и на средних опорах h0=4,5 см

бm=M/Rb*b*h02=2.322/8.5*103*0.75*0.0452=0.182

As=М/Rs**h0=2.322*104/415*103*0.899*0,045=1.38 см2

Где =0,899

Принимаем 10Ш5 Вр-I с As=1.96 см2 и соответствующую рулонную сетку марки

В первом пролете и на первой промежуточной опоре h0=4.5см

бm= M/Rb*b*h02=5.08/8.5*103*0.75*0.0452=0.398

Где =0,724

As=М/Rs**h0=5.08*104/415*103*0.724*0,045=3.75 см2

Принимаем 2 сетки: основную

И доборную 10Ш8 Вр-IIс As=5.03 см2

5.2 Расчет многопролетной второстепенной балки

5.2.1 Расчетный пролет и нагрузки

Расчетный пролет равен расстоянию в свету между главными балками l0=6-0.4=5.6м.

Расчетные нагрузки на 1м длины второстепенной балки.

Постоянная:

От собственного веса плиты и пола 2,312*2=4,624 кН/м

От собственного веса балки сечением 0,2х0,4м; сБ=25 кН/м3; ?f=1.1

0.2*0.4*25*1.1=2.2 кН/м

Итого g=6.824 кН/м

Постоянная с учетом коэффициента надежности по назначению здания ?n=0.95: g=0.95*6.824=6.483кН/м

Временная с учетом ?n=0.95:

V=16,8*2*0,95=31,92 кН/м

Полная нагрузка:

g+V=6.483+31,92=38,403 кН/м

5.2.2 Расчетные усилия

Изгибающие моменты определяют как для многопролетной балки с учетом перераспределения усилий:

В первом пролете: М=ql2/11=38,403*5,62/11=109,48 кНм

На первой промежуточной опоре: М=±ql2/14=38,403*5,62/14=86,02 кНм

В средних пролетах и на средних опорах:

М=±ql2/16=38,403*5,62/16=75,27 кНм

Отрицательные моменты в средних пролетах определяем по огибающей эпюре моментов; они зависят от отношения временной нагрузки к постоянной V/g. В расчетном сечении в месте обрыва надопорной арматуры отрицательный момент при V/g=16,8/2,312=7,27>3 можно принять равным 50% момента на первой промежуточной опоре. Тогда отрицательный момент в среднем пролете.

М=0,5*75,27=37,635 кНм

Поперечные силы:

на крайней опоре Q=0.4*q*l0=0.4*38.403*5.6=86.02 кН

на первой промежуточной опоре слева Q=0.6*q*l0=0.6*38.403*5.6=129.03 кН

На первой промежуточной опоре справ Q=0.5*q*l0=0,5*38,403*5,6=107,53 кН

5.2.3 Определение высоты сечения балки

Высоту сечения балки подбираем по опорному моменту при =0,35, поскольку на опоре момент определяется с учетом образования пластического шарнира. По табл. 3.1 (Байков В.Н.) находим бm=0.289. На опоре момент отрицательный - полка ребра в растянутой зоне. Сечение работает как прямоугольник с шириной ребра b= 0,2 м.

h=h0+а=26,26+4=30,26 см

Принимаем h=32 см; b=20 см, тогда h0=32-4=28см.

В полетах сечение тавровое - полка в сжатой зоне. Расчетная ширина полки при h'f/h=6/32=0.19>0.1

b'f=l/3=600/3=200см

Расчет прочности по сечениям нормальным к продольной оси

1. Сечение в первом пролете М=109,48 кНм

бm= M/Rb*?b2*bf'*h02=109.48/8.5*103*0.9*2*0.282=0.091

=0.096 (табл. 3.1 Байков В.Н.)

X=*h0=0.952*28=2.688см <h'f=6 см

Следовательно, нейтральная ось проходит в сжатой полке.

=0.952 (табл. 3.1 Байков В.Н.)

As=M/Rs**h0=109.48*104/355*103*0.952*0,28=11,57 см2

Принимаем 2Ш28 А-III c As=12.32 см2.

2. Сечение в среднем пролете М=75,27

бm= M/Rb*?b2*bf'*h02=75,27/8.5*103*0.9*2*0.282=0.063

=0.065 (табл. 3.1 Байков В.Н.)

X=*h0=0.065*28=1,82 см <h'f=6 см

=0.9675 (табл. 3.1 Байков В.Н.)

As=M/Rs**h0=75,27*104/355*103*0.9675*0,28=7,83 см2

Принимаем 2Ш25 А-III c As=9,82 см2.

3. На отрицательный момент М=37,64

бm= M/Rb*?b2*bf'*h02=37,64/8.5*103*0.9*2*0.282=0.031

=0.031 (табл. 3.1 Байков В.Н.)

X=*h0=0.031*28=0,9 см <h'f=6 см

=0.986 (табл. 3.1 Байков В.Н.)

As=M/Rs**h0=37,64*104/355*103*0.986*0,28=3,84 см2

Принимаем 2Ш16 А-III c As=4,02 см2.

4. Сечение на первой промежуточной опоре М=86,02 кНм. Сечение работает как прямоугольное

бm= M/Rb*?b2*bf'*h02=86,02/8.5*103*0.9*2*0.282=0.072

=0.075 (табл. 3.1 Байков В.Н.)

X=*h0=0.075*28=2,1 см <h'f=6 см

=0.9625 (табл. 3.1 Байков В.Н.)

As=M/Rs**h0=86,02*104/355*103*0.9625*0,28=8,99 см2

Принимаем 6Ш14 А-III c As=9,23 см2 - две гнутые сетки по 3Ш14 А-III в каждой.

5. Сечение на средних опорах М=75,27 кНм. Сечение работает как прямоугольное

бm= M/Rb*?b2*bf'*h02=75,27/8.5*103*0.9*2*0.282=0.072

=0.075 (табл. 3.1 Байков В.Н.)

X=*h0=0.075*28=2,1 см <h'f=6 см

=0.9625 (табл. 3.1 Байков В.Н.)

As=M/Rs**h0=86,02*104/355*103*0.9625*0,28=8,99 см2

Принимаем 5Ш16 А-III c As=10,05см2.

5.2.4 Расчет прочности второстепенной балки по сечениям, наклонным к продольной оси

Qmax=129.03 кН - максимальная поперечная сила

Диаметр поперечных стержней назначаем из условия свариваемости с продольными стержнями d=28 мм и принимаем dsw=8мм (приложение 9 Байков В.Н.) класса А-III с Rsw=285 МПа

Число каркасов - 2 Asw=2*0.503=1.01 см2

Шаг поперечных стержней до конструктивным условиям s=h/2=32/2=16 см, но не более 15см. Для всех приопорных участков промежуточных и крайней опор балки принят шаг s=15см. В средней части пролета ?l/2

s=3/4*h=3/4*32=24 см

Принимаем s=24 см

qsw=Rsw*Asw/s=285*103*1.01*10-4/0.15=191.9 кН/м

Влияние свесов сжатой полки

?f=0.75*(3*h'f)*h'f/b*h0=0.75*(3*6)*6/20*32=0.126<0.5

Qb min=?b3*(1+?f)*?b2*Rbt*b*h0=0.6*(1+0.126)*0.9*0.75*103 *0.2*0.28=22.3 кН

Проверим необходимое условие расстановки поперечной арматуры:

Qsw=191.9 кН/м>Qb min/2*h0=22.3/2*0.28=46.6 кН/м

Условие удовлетворяется.

Проверяем шаг хомутов:

Smax=?b4*?b2*Rbt*b*(h02/Qmax)=

1.5*0.9*0.75*103*0.2*(0.282/129.03)*102=12.35 см

S=15 см > Smax=12.35 см - требование не удовлетворяется, принимаем s= 12см

Mb=?b2*(1+?f)* Rbt*?b2*b*h02=2*1.126*0.75*103*0.9*0.2*0.282=23.8 кН/м

Поскольку

q1=g+V/2=6.483+31.92/2=22.443 кН/м < 0,56*qsw=0.56*46.6=26.1 кН/м

значение с определением по следующему отношению:

Условие выполняется, принимаем с=1,03 м.

Qb=Mb/c=23.08/1.03=22.41 кН> Qb min=22.3 кН

Поперечная сила в вершине наклонного сечения

Q=Qmax-q1*c=129.03-22.443=106.6 кН

Длина расчетного наклонного сечения:

Принимаем с0=0,35м

Qsw=qsw*c0=191.9*0.35=85,6 кН

Проверяем условие прочности по наклонной трещине:

Qb+Qsw=22.41+85,6=108 кН> Q=106,6 кН

Условие выполняется.

Проверка по сжатой наклонной полосе:

мw =Asw/b*s=1.01/20*12=0.0042

б=Es/Eb=200*106/23*106=8.69

?w1=1+5*б*мw=1+5*8.69*0.0042=1.18

?b1=1-в*Rb=1-0.01*8.5=0.915

Условие прочности:

Qmax<0.3* ?b1* ?w1*?b2*Rb*b*h

Qmax=129.03 кН 0,3*0,915*1,18*0,9*0,75*20*32=140 кН

Условие удовлетворяется, следовательно, прочность по наклонной сжатой полосе обеспечена.

6. 

6. Расчет кирпичного простенка

6.1 Расчет схема

На наружные стены здания опирается монолитное ребристое перекрытие, через главные и второстепенные балки. Необходимо просчитать простенок первого этажа, на который опирается главная балка.

Параметры окна:

- ширина b=1375 мм

-высота h=2010 мм

Параметры простенка:

- ширина 990 мм ((6000-2*2010)/2=990 мм)

- высота (толщина стены) 640 см.

Рисунок 21. Схема опирания главной балки

6.2 

6.2 Сбор нагрузок

Таблица 7. Сбор нагрузок на 1 м2 покрытий и перекрытий

Нагрузка	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузки, ?f	Расчетная нагрузка, кН/м2
Постоянные нагрузки
1. Собственный вес плиты рБ=25 кН/м3 - вес железобетона t=0,06 м - толщина плиты 2. Вес кровли 3. Вес главной балки bxh=0,75*0,4 Временная S: -снег	25*0,06=1,5 0,95 0,3 0,7	1,1 1,3 1,1 1,4	1,65 1,24 0,33 0,98
Итого qпокр	3.45		4.2
Нагрузка на перекрытие
1. Собственный вес плиты рБ=25 кН/м3 - вес железобетона t=0,06 м - толщина плиты 2. Вес пола 3. Вес главной балки bxh=0,75*0,4 Временная V:	25*0,06=0,15 0,602 0,3 14	1,3 1,1 1,1 1,2	1,65 0,6622 0,33 16,8
Итого qпер	15,052		19,44

Вес покрытия, приходящийся на расчетный простенок:

Fпокр=qпокр*а*b/2=4,2*6*6/2*0,95=71,82 кН

Вес перекрытия:

Fпер=qпер*а*b/2=19,44*6*6/2*0,95=332,424 кН

Где а, b - размеры шага пролета по длине и ширине, м

Вес стены до расчетного сечения (простенок первого этажа):

Fкл=Акл*tкл*с*?f *?n=18*0,64*18*1,1*0,95=216,7 кН

Где Акл=18 м2 - площадь кладки,

tкл =0,64м - толщина стены,

с =18 кН/м3 - удельный вес кладки,

?f =1,1 - коэффициент надежности по нагрузке,

?n =0,95 - коэффициент условия работы.

Продольная сила в расчетном сечении:

N=Fпокр+2* Fпер+Fкл=71,82+2*332,424+216,7=953,37 кН

6.3 Расчет на внецентренное сжатие кирпичного простенка

Определим геометрические характеристики сечения простенка.

Статический момент:

Sx=A1*y1+A2*y2=86*52*38+99*12*6=177064 см3

Где А=86*52+99*12=5660 см2

Центра тяжести сечения:

Yc=Sx/A=177064/5660=31 см



Рисунок 20. Геометрические характеристики простенка

Глубина заделки плиты перекрытии в стену с=20 см, тогда равнодействующая усилий от перекрытий будет приложена на расстоянии 20/3=6,7?70 см от внутренней грани стены.

Расстояние от центра тяжести сечения до точки приложения продольной силы: е=tкл-ус-13=64-31-7=26 см

Изгибающий момент в стене, вызываемый этой силой:

М=Fпер*е=332.424*26=8643.024 кНсм

Эксцентриситет приложения продольной силы N относительно центра тяжести расчетного сечения:

е0=М/N=8643.024/953.37=9.0см

Расчетная высота простенка l0=4.8 (высота первого этажа).

Гибкость:

Так как толщина стены 64 см > 30см, то mq=1 и выделение из полной продольной силы ее длительной составляющей не требуется.

Радиус инерции:

Гибкость:

Для принятых материалов упругая характеристика кладки б=1000.

По табл. 18 СНиП II.22.81 «Каменные и армокаменные конструкции» коэффициенты ?=0,94; ?с=0,93.

Средний коэффициент продольного изгиба:

?1=(?+?с)/2=(0,94+0,93)/2=0,935

Коэффициент щ=1+е0/tкл=1+9/64=1,14<1,45 (табл. 19 СНиП II.22.81 «Каменные и армокаменные конструкции»)

Площадь сжатой зоны сечения

Ас=А*(1-2*е0/tкл)=5660*(1-2*9/64)=4068,125 см2

у=N/?1*mq*щ*Ac=953.37/0.95*1*1.14*4068.125=0.22 кН/см2=2,2 МПа

у=2,2 МПа < R=3.2 МПа

Кирпич марки 200 на растворе марки М100 обеспечивает необходимое сопротивление сжатию. Кладка удовлетворяет нормативным требованиям и условию прочности.

Список литературы

1. СНиП 2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные конструкции». Госстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 1996

2. СНиП II.22.81* «Каменные и армокаменные конструкции». Госстрой Росии. - М.: ФГУП ЦПП, 2004

3. СП 52-102-2004. «Предварительно напряженные железобетонные конструкции». Госстрой Росии. - М.: ФГУП ЦПП, 2004

4. Байков В.Н., Сигалов Э.Е., «Железобетонные конструкции: Общий курс. Учебник для вузов». - М.: Стройиздат, 1991

5. Зайкин А.И., «Проектирование железобетонных конструкций многоэтажных промышленных зданий: Учеб. пособие». - М.: АСВ, 2005



СПЕЦИФИКАЦИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Наименование элемента	Марка	Габариты элемента, мм	Количество, шт	Вес элемента, т	Примечание
		Сечение	Длина
Плиты	П1	1485х220	5550	276	2,53
Колонны	К1	400х400	8000	28	3,26
	К2	400х400	7000	56	2,85
	К3	400х400	8000	8	3,26
	К4	400х400	7000	16	2,85
Ригели	Р1	450х400	5500	81	2,47

СПЕЦИФИКАЦИЯ СТАЛИ НА АРМАТУРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Элементы	Поз.	Наименование	Кол.	Масса ед. кг
С1	2	Ш5Вр, l=1470, ГОСТ 5781-82*	68	0,226
	3	Ш5Вр, l=5510, ГОСТ 5781-82*	6	0,849
С2	4	Ш5Вр, l=300, ГОСТ 5781-82*	8	0,046
	5	Ш5Вр, l=1540, ГОСТ 5781-82*	2	0,237
П1		Ш12A-I,l=1000, ГОСТ 5781-82*	4	0,888
1		Ш12A-V,l=5550, ГОСТ 5781-82*	8	4,43

	СПЕЦИФИКАЦИЯ НА ПЛИТУ ПЛ1
Поз.	Обозначение	Наименование	Кол.	Масса ед. кг	Примечание
Арматура
С1	КП-002.ПГС-420. КЖ	Сетка арматурная	1	20,5
С2	КП-002ПГС-420. КЖ	Сетка арматурная	3	0,842
П1	КП-002ПГС-420. КЖ	Ш12A-I,l=1000, ГОСТ 5781-82*	4	0,888
1		Ш12A-V,l=5550, ГОСТ 5781-82*	8	4,43
		Материалы
		Бетон В30	1,37		м3

	СПЕЦИФИКАЦИЯ НА РИГЕЛЬ Р1
Поз.	Обозначение	Наименование	Кол.	Масса ед. кг	Примечание
Арматура
КР1	КП-003. ПГС-420. КЖ	Каркас плоский	2	49,159
1		Ш6A-I,l=165, ГОСТ 5781-82*	14	0,222
2		Ш12A-III,l=5400, ГОСТ 5781-82*	7	0,89
3		Ш6A-I,l=4240, ГОСТ 5781-82*	8	0,222
		Материалы
		Бетон В30		2,85	м3

СПЕЦИФИКАЦИЯ СТАЛИ НА АРМАТУРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Элементы	Поз.	Наименование	Кол.	Масса ед. кг
	1	Ш12 A-III,l=5340, ГОСТ 5781-82*	1	4,74
	2	Ш25 A-III l=5400,ГОСТ 5781-82*	2	20,79
	3	Ш25 A-III, l=4240,ГОСТ 5781-82*	2	16,324
	4	Ш25 A-III, l=500, ГОСТ 5781-82*	2	1,925
	5	Ш36 A-III, l=600, ГОСТ 5781-82*	1	4,794
	6	Ш12A-III,l=390, ГОСТ 5781-82*	26	0,346
	7	Ш12A-III,l=270, ГОСТ 5781-82*	4	0,24

СПЕЦИФИКАЦИЯ СТАЛИ НА АРМАТУРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Элементы	Поз.	Наименование	Кол.	Масса ед. кг
Рабочая арматура	1	Ш28A-III,l=5600, ГОСТ 5781-82*	4	27,48
	2	Ш8 A-III l=370,ГОСТ 5781-82*	48	0,146
Отгибы	3	Ш25 A-III, l=2070,ГОСТ 5781-82*	2	7,97
	4	Ш25 A-III, l=2970, ГОСТ 5781-82*	2	11,434
Хомут	5	Ш8 A-I, l=1070, ГОСТ 5781-82*	8	0,423
	6	Ш6 A-I,l=370, ГОСТ 5781-82*	36	0,082

	СПЕЦИФИКАЦИЯ НА РИГЕЛЬ К1
Поз.	Обозначение	Наименование	Кол.	Масса ед. кг	Примечание
Арматура
КР1	КП-004. ПГС-420. КЖ	Каркас пространственный	1	104,928
5		Ш8 A-I, l=1070, ГОСТ 5781-82*	8	0,423
6		Ш6 A-I,l=370, ГОСТ 5781-82*	36	0,082
		Материалы
		Бетон В30		1,03	м3

СПЕЦИФИКАЦИЯ СТАЛИ НА АРМАТУРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Элементы	Поз.	Наименование	Кол.	Масса ед. кг
Рабочая арматура	1	Ш25A-III,l=5640, ГОСТ 5781-82*	2	27,48
	2	Ш8 A-III l=350,ГОСТ 5781-82*	30	0,146
	3	Ш25 A-III, l=350,ГОСТ 5781-82*	10	7,97
	4	Ш16 A-III, l=3780, ГОСТ 5781-82*	1	11,434
	5	Ш16 A-III, l=2840, ГОСТ 5781-82*	1	0,423
	6	Ш14 A-III,l=600, ГОСТ 5781-82*	1	0,082

	СПЕЦИФИКАЦИЯ НА РИГЕЛЬ К1
Поз.	Обозначение	Наименование	Кол.	Масса ед. кг	Примечание
Арматура
С1	КП-005. ПГС-420. КЖ	Сетка сварная плоская	1	10,95
С1	КП-005. ПГС-420. КЖ	Сетка сварная плоская	1	9,753
		Материалы
		Бетон В15		0,975	м3

Размещено на Allbest.ru