Проектирование железобетонных конструкций многоэтажного здания

Гараймович записка.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
УО «ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра строительных
по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции»
на тему “Проектирование железобетонных конструкций многоэтажного здания”
Форма обучения: дневная
Компоновка монолитного ребристого перекрытия3
1Размещение главных и второстепенных балок в плане3
2Назначение толщины плиты4
3Назначение размеров сечения балок4
Расчет арматуры монолитной плиты перекрытия5
1 Определение воздействий5
2 Определение расчетных усилий6
3 Расчет арматуры в изгибаемых элементах прямоугольного сечения8
4 Подбор арматурных сеток10
Расчет и конструирование второстепенной балки монолитного перекрытия12
1 Статический расчет балки с учетом перераспределения усилий и построение огибающих эпюр изгибающих моментов и поперечных сил12
2 Расчёт продольной и поперечной арматуры14
3 Конструирование второстепенной балки23
4 Расчет прочности по наклонным сечениям28
Расчет сборного железобетонного перекрытия31
1 Назначение размеров панели перекрытия31
2. Проектирование ригеля31
2.1 Назначение размеров ригеля31
2.2 Определение расчетных пролетов31
2.4 Расчет прочности нормальных сечений36
2.5 Построение эпюры материалов39
2.6 Расчет прочности наклонных сечений по поперечной силе42
3 Расчет колонны первого этажа44
3.2 Определение поперечного сечения колонны46
3.3 Определение моментов первого порядка47
3.4 Расчет с учетом эффектов второго порядка48
3.5 Расчет и конструирование продольной арматуры51
3.6 Расчет и конструирование поперечной арматуры53
3.7 Конструирование и армирование консоли колонны54
Список использованных источников57
-размеры здания в плане: 248x600
-сетка колонн м: 62x60 м:
-класс арматуры сеток плиты:
-класс рабочей арматуры каркасов балок ригеля и колонн:
-класс условий эксплуатации:
-толщина стены: 510 мм;
-привязка к стене: 150 мм;
-конструкция пола: мозаично-бетонный;
-функциональная нагрузка: 40 кНм2
Компоновка монолитного ребристого перекрытия
При компоновке схем перекрытия и определении их размеров приняты следующие условные обозначения (рис.1.1):
hs hsb hmb– высота соответственно плиты второстепенной и главной балок;
bsb bmb– ширина поперечного сечения соответственно второстепенной и главной балок;
lmbsup – величины опирания соответственно плиты второстепенной и главной балок на наружную стену (назначим равными lssup=120 ммlsbsup= 250мм lmbsup=380мм).
Крайние разбивочные оси в курсовом проекте располагаются со смещением внутрь стены на расстояние a=150.
Рисунок 1.1 - К назначению размеров пролетов и поперечных сечений
элементов монолитного перекрытия
1Размещение главных и второстепенных балок в плане
При отсутствии специальных технологических требований по размещению балок их целесообразно располагать так чтобы получить наиболее экономически выгодное решение. В связи с чем рациональнее располагать главные балки вдоль короткого шага колонн поскольку на них действуют большие нагрузки второстепенные – перпендикулярно по отношению к главным балкам.
Шаг второстепенных балок ls назначается исходя из условий работы плиты. Для балочных плит перекрытия работающими на изгиб лишь в одном направлении – в направлении меньшей стороны принимают соотношение
Найдем шаг второстепенных балок ls :
Принимаем шаг второстепенных балок ls=15 м.
2Назначение толщины плиты
Толщина плиты принимается равной:
А) В зависимости от ее пролета
Переменная нагрузка на междуэтажное перекрытие qsk=4 кНм2. Пролет плиты ls=15 м. По [1 табл.2] принимаем толщину плиты hs=80 мм.
Б) Из условия обеспечения жесткости [1 табл.3]:
В) Для обеспечения требований по обеспечению защиты арматуры от коррозии в зависимости от класса по условиям эксплуатации:
где - номинальная толщина защитного слоя;
Найдем номинальную толщину защитного слоя по формуле 1.3:
где - допустимое отклонение при проектировании;
где - минимальная толщина из условий защиты от влияния окружающей среды [1 табл. П4];
- минимальная толщина из условия сцепления [2 табл.4.2] принимаем эквивалентно диаметру арматуры (6 мм);
Из полученных трех значений hs принимаем максимальное кратное 10 мм:
3Назначение размеров сечения балок
Предварительно размеры поперечного сечения (высота ширина) главных и второстепенных балок из условия жесткости определяются по [1 табл.1] при этом размеры поперечного сечения балок назначают кратно 20 мм.
Принимаем среднее = 640 мм.
Принимаем среднее = 260 мм.
Второстепенная балка:
Принимаем среднее = 460 мм.
Расчет арматуры монолитной плиты перекрытия
1 Определение воздействий
Воздействия на 1м2 плиты перекрытия складываются из постоянныхи переменных нагрузок.
При расчете конструкций по предельным состояниям по несущей способности при постоянных и временных расчетных ситуациях следует принимать наиболее неблагоприятное из следующих сочетаний нагрузок [2 п. 6.4.3]:
-первое основное сочетание
-второе основное сочетание
где – частный коэффициент для постоянных воздействий;
– характеристическое значение постоянного воздействия j;
– частный коэффициент переменного воздействия;
– характеристическое значение доминирующего переменного воздействия;
– характеристическое значение сопутствующего переменного воздействия;
– коэффициент сочетаний переменных воздействий принимаемый по [1 табл. А1.1] ;
– коэффициент уменьшения для неблагоприятно действующей постоянной нагрузки;
Конструкция пола изображена на рисунке 2.1
Рисунок 2.1 – Конструкция пола
Расчеты выполним в виде таблицы 2.1 по формулам:
– плотность материала:
Таблица 2.1 – Сбор нагрузок
Характеристическое значение кНм2
Расчетное значение кНм2
Собственный вес плиты:
Керамзитобетон = 006м
Цементно-песчаная стяжка = 002 м
Мозаичный пол = 002 м
Принимая грузовую полосу для монолитной плиты bs 1 м расчетная нагрузка на плиту составит: постоянная нагрузка gd =459 кНм переменная qd =6 кНм.
По первому сочетанию:
По второму сочетанию:
Принимаем максимальное: кНм2
2 Определение расчетных усилий
Расчетная схема монолитной балочной плиты– многопролетная неразрезная балка опорами которой служат стена и второстепенные балки (рис.2.2).
Рисунок 2.2 – Расчетная схема
Расчетное сечение монолитной плиты – прямоугольное.
Определение эффективных пролетов плиты:
Эффективный пролет leff определяется по формуле 2.7:
Значение а1 и а2 определяются в зависимости от условий опирания (рисунок 2.3)
Рисунок 2.3 - Эффективный пролет для различных условий опирания
- в крайних пролётах:
где t – толщина стены;
Расстояние в свету для крайнего пролета находим по формуле
где а – привязка к модульной оси;
- ширина второстепенной балки;
- в средних пролётах:
Рисунок 2.4 – Эффективные пролеты для монолитной плиты
Определение внутренних усилий:
Ширину грузовой полосы монолитной балочной плиты при расчёте назначаем равной 1 м.
Изгибающие моменты с учетом перераспределения усилий (рис. 2.3) определяются:
– в первом пролете (при непрерывном армировании) и на первой промежуточной опоре:
– в средних пролетах и на средних опорах для плит не окаймленных по контуру балками независимо от способа армирования:
Поперечные силы с учетом перераспределения усилий определяются по формуле(рис.2.3):
где = 04 на опоре А; = 06 – на опоре В слева; = 05 – на опоре В справа и на всех средних опорах слева и справа.
Рисунок 2.5 – Эпюры внутренних усилий в монолитной плите
3 Расчет арматуры в изгибаемых элементах прямоугольного сечения
Расчет выполняем для прямоугольного сечения 1000 x hs (рисунок 1.10)
Рисунок 2.6 – Расчетное сечение
Расчет будем вести с равномерным распределением напряжений по высоте эффективной сжатой зоны.
Определяем табличные характеристики для бетона С3037:
-характеристическая прочность бетона [2 табл 3.1]
-расчетное значение предела прочности бетона определяем по формуле:
где - частный коэффициент безопасности для бетона [2 табл 2.1N]
Определим величину относительного изгибающего момента воспринимаемого сжатой зоной бетона по формуле:
где b– ширина поперечного сечения;
d – рабочая высота сечения;
Определим рабочую высоту сечения по фомуле 2.10:
Для крайнего пролета:
Для среднего пролета:
Значение граничной относительной высоты сжатой зоны lim:
где— предельные относительные деформации бетона при сжатии;
— относительные деформации арматуры соответствующие расчетному значению предела текучести определяемая по формуле:
где fyd – расчетная прочность арматуры – расчетное значение модуля упругости стали.
Определим значение относительного плеча:
Условия выполняются а значит растянутая арматура используется полностью.
Определим требуемую площадь сечения арматуры:
Определим минимальную площадь сечения арматуры:
где – средняя прочность бетона при растяжении;
- условие не выполняется.
Таблица 1.2 – Требуемая площадь сечения арматуры на 1 м плиты
Крайний пролет и крайняя опора при непрерывном армировании
Средние пролеты и средние опоры без окаймления
4 Подбор арматурных сеток
Монолитная ребристая плита перекрытия армируется сетками. Сетки подбираются таким образом чтобы суммарная площадь поперечных сечений рабочих стержней сеток приходящаяся на 1 м ширины плиты соответствовала найденным из расчета нормальных сечений площади As рабочей арматуры. По расчетной площади арматуры As подбирают рабочую по [1 табл.5] и распределительную арматуру плиты [1 табл.6] с учетом следующих конструктивных требований (2.18 2.19).
Расстояние между стержнями s не должно превышать . Для зон с сосредоточенными нагрузками или зон в которых действуют максимальные моменты расстояния не должны превышать:
– между рабочими стержнями:
Выбранное расстояние округляется в меньшую сторону до числа кратности 50 мм.
Распределительная арматура должна составлять не менее 20% площади сечения рабочей арматуры.
Диаметр и шаг стержней распределительной арматуры в зависимости от диаметра и шага стержней рабочей арматуры принимается по [1 табл.6].
Для крайнего пролета
Для армирования плит рекомендуется использовать сварные сетки (4 тип) по ГОСТ 23279-2012 «Сетки арматурные сварные для железобетонных конструкций и изделий» [1 табл.7].
Принимаем сетку С1 c площадью рабочей арматуры AS1 = 184 см2
Рабочую арматуру принимаем ø6 шаг 150 распределительная армутра ø3 шаг 350мм С1: 4C
Для первого и последнего пролета размещение дополнительной сетки не требуется так как:
- необходимая площадь арматуры в крайнем пролете;
- принятая площадь сетки;
Величина нахлеста составит:
вдоль рабочей арматуры принимается
вдоль распределительной арматуры l0min150мм но не менее шага распределительной 350 мм [6 табл.8.4]
Над главными балками устанавливаем конструктивно верхние сетки площадь сечений поперечных рабочих стержней которых составляет не менее 13 площади пролётной арматуры плиты . Минимальную длину рабочих стержней (ширину сетки) назначают из условия что расстояние от грани балки в каждую сторону было не менее 14 пролёта плиты.
Над главными балками принимаем сетки С2 c площадью рабочей арматуры AS2 = 084 см2
Сетка С2 имеет продольную распределительную арматуру и поперечную рабочую.
Рис 2.7 – Схема раскладки арматурных сеток
5 Расчет прочности железобетонных элементов на действие поперечных сил
Расчет прочности железобетонных элементов на действие поперечных сил производится из условия:
– расчетная поперечная сила в рассматриваемом сечении вызванная действием нагрузок. Принимем максимальную (см рис. 1.9)
– поперечная сила воспринимаемая железобетонным элементом без поперечной арматуры:
где – коэффициент который находится по формуле:
где – рабочая высота сечения;
- характеристическая прочность бетона [2 табл 3.1];
- коэффициент продольного армирования расчитывается по формуле:
где - площадь принятой сетки;
– рабочая высота сечения;
– ширина поперечного сечения
– при отсутсвии осевого усилия (сжимающей силы).
Так как условие выполняется то сопротивление сечения плиты действию поперечной силы обеспечено.
Расчет и конструирование второстепенной балки монолитного перекрытия
По заданию расчитываем крайний пролет
1 Статический расчет балки с учетом перераспределения усилий и построение огибающих эпюр изгибающих моментов и поперечных сил
Нагрузки действующие и передаваемые на второстепенную балку прикладываюся с полосы шириной равной расстоянию между осями второстепенных балок (рисунок 1.12).
Рисунок 1.12 – Сечение второстепенной балки
Воздействия на второстепенную балку складываются из:
- постоянных нагрузок
- переменных нагрузок
При расчете конструкций по предельным состояниям по несущей способности при постоянных и временных расчетных ситуациях принимаем наиболее неблагоприятное из следующих сочетаний нагрузок [4 п. 6.4.3]:
где – частный коэффициент для постоянных воздействий [4 табл. А1.2(А)];
- характеристическое значение постоянного воздействия j;
– частный коэффициент переменного воздействия [4 табл. А1.2(А)];
- характеристическое значение доминирующего переменного воздействия;
– коэффициент сочетаний переменных воздействий [4 табл А1.1]
– коэффициент уменьшения для неблагоприятного действующей постоянной нагрузки [4 табл. А1.2];
Рассчитаем нагрузку от собственного веса второстепенной балки:
Грузовая ширина ls=1500 мм. Данные о остальных нагрузках возьмем из таблицы 2.1. Найдем сумму постоянных нагрузок действующих на балку:
Найдем переменную нагрузку действующую на балку:
Найдем сочетания воздействий по формулам 2.1 и 2.2.
Принимаем максимальное: кНм.
Согласно заданию на курсовой проект необходимо рассчитать среднюю второстепенною балку.
Эффективный пролет leff второстепенной балки определяется аналогично эффективному пролету плиты по формуле 3.2:
Значение а1 и а2 для обоих концов пролета определяются в соответствие с рис. 3.1.
t – ширина опоры; hsb – высота балки
Рисунок 3.1 – Эффективный пролет leff для различных условий опирания
Определим для крайней балки эффективный пролет найдя расстояние в свету ln и подставим данные в формулу 3.2:
Построение эпюр моментов с учетом перераспределения усилий выполняем с помощью коэффициентов значения которых приведены на рисунке 1.15 (для положительных моментов). Отрицательные моменты определяются по таблице 8 [1] в соответствии с отношением временной нагрузки к постоянной :
С помощью указанных коэффициентов определяем моменты по формуле:
где -нагрузка собраная по второму сочетанию
Значения поперечных сил вычисляем по формуле:
где на опоре А; – на опоре B слева; – на опоре С справа и на всех средних опорах слева и справа
Рисунок 3.2 – Коэффициенты для крайнего пролета
Нулевая точка положительного момента расположена на расстоянии 015 от грани опоры:
С помощью указанных коэффициентов моменты определяются по формуле:
где gd- постоянная нагрузка qd - переменная.
Рассчитаем положительные моменты в точках 6-9:
Методом интерполяции найдем значение коэффициента и расстояние Х0 из таблицы 3.1.
Рисунок 3.3 – Эпюра моментов и поперечных сил
Значения поперечных сил вычисляются по формуле:
2 Расчёт продольной и поперечной арматуры
Определение требуемой площади сечения арматуры при действии положительного момента ведем как для таврового сечения с полкой в сжатой зоне. При действии отрицательного момента полка находится в растянутой зоне следовательно расчетное сечение будет прямоугольным.
Эффективная ширина полки beff для тавровых балок выводится из уравнения [2]:
Рисунок 3.4 - Определение l 0 для расчета эффективной ширины полки
Рисунок 3.5 - Геометрическая идеализация размеров тавровой балки вводимой в расчет
Выполним расчет средней второстепенной балки:
Расчет второстепенной балки в среднем пролете:
Определение положения нейтральной оси (предварительно задавшись что нейтральная ось проходит по грани полки). Если условие 3.7 не выполняется то нейтральная ось располагается в ребре сечения сечение рассчитывается как тавровое.
где эффективная ширина полки;
– высота сечения полки.
– рабочая высота сечения определяется по формуле:
Предварительно зададимся диаметром арматуры 12 мм. Расчетное поперечное сечение представлена на рисунке 3.4.
Рисунок 3.4 – Расчетное поперечное сечение второстепенной балки в середине пролета
Условие выполняется. Нейтральная ось располагается в полке плиты. Сечение рассчитывается как прямоугольное с шириной beff. Определим относительный изгибающий момент:
Расчет ведем во втором пролете . Определяем величину относительного изгибающего момента воспринимаемого сжатой зоной бетона :
где Med – изгибающий момент;
b – ширина поперечного сечения;
d – рабочая высота сечения определяется по формуле:
Определяем значение относительного плеча
где – коэффициент определяется по формуле:
Определяем значения граничной относительной высоты сжатой зоны
где - предельные относительные деформации бетона при сжатии [1 табл 3.1];
- коэффициент приминяемый для опрделения эффективной высоты сжатой зоны сечения [1]. Так как 50 МПа =08
относительные деформации арматуры соответствующие расчетному значению предела текучести определяем по формуле
где =200*103 МПа – расчетное значение модуля упругости стали;
расчетная прочность арматуры определяемая по формуле:
где - характеристическое значение предела тякучести арматуры (дано по заданию) MПа;
- частный коэффициент для арматуры [2 табл 2.1N]=115
Условие выполняется что означает полное использование растянутой арматуры.
Определяем требуемую площадь сечения арматуры
Расчет второстепенной балки в опоре В:
Расчетное поперечное сечение представлено на рис. 3.5. Определим значение высоты сжатой зоны:
Рисунок 3.5 – Расчетное поперечное сечение второстепенной балки в опоре
Предварительно принимаем диаметр арматуры в растянутой зоне 12 мм расстояние от сетки до каркаса 25 мм.
Определяем величину относительного изгибающего момента воспринимаемого сжатой зоной бетона :
где - предельные относительные деформации бетона при сжатии [2 табл 3.1];
- коэффициент приминяемый для опрделения эффективной высоты сжатой зоны сечения [2]. Так как 50 МПа =08
Расчет второстепенной балки в опоре C:
Минимальный диаметр рабочих стержней для каркасов принимается равным 12 мм.
Результаты расчетов и подбор арматуры в расчетных сечениях сводим в таблицу 3.1
Таблица 3.1 – Назначение количества и диаметра стержней
Расположение арматуры
Требуемая площадь армирования мм2
Принятая площадь армирования см2
Принятое армирование
Продолжение таблицы 3.1
3 Конструирование второстепенной балки
Определив необходимое площадь сечение арматуры в пролетах и на опорах необходимо назначить количество и диаметр стержней по таблице П2. Сначала подбирают арматуру во всех пролетах. Следует стремиться к меньшему количеству разных диаметров рабочей арматуры (не более трех). Минимальный диаметр рабочих стержней для каркасов принимается равным 12 мм максимальный - 32 мм.
Несущая способность сечений балки по арматуре определяется по формуле:
где расчетная прочность арматуры определяемая по формуле:
- частный коэффициент для арматуры [1 табл 2.1N]=115
- площадь поперечного сечения арматуры (табл 1.4);
- уточненная высота рабочей зоны сечения;
– коэффициент определяемый по формуле:
где -коэффициент равный ;
- относительная высота сжтой зоны определяемая по формуле:
где - коэффициент равный ;
– коэффициент учитывающий длительное действие нагрузки и неблагоприятный способ ее приложения для бетонна класса С3037 [п. 3.1.6 2];
расчетная прочность арматуры определяемая по формуле (1.75);
- расчетное значение предела прочности бетона определяем по формуле:
где - частный коэффициент безопасности для бетона [2 табл 2.1N] =15
b – ширина сечения м;
d – уточненная высота рабочей зоны сечения определяемая по формуле:
Расчеты необходимые для построения эпюры материалов представлены в таблице 3.2
Таблица 3.2–Вычисление эпюры ординат для продольной арматуры
Уточненная высота сечения
Принятая площадь армирования мм2
Расчетное значение предела текучести арматуры
Относительная высота сжатой зоны
-ый пролет (нижняя арматуры b= beff=1310 мм)
-ый пролет (верхняя арматуры b= beff=200 мм)
Опорная арматура. Опора B (b= beff =200 мм)
Опорная арматура. Опора С (b= beff =200 мм)
Определим длину анкеровки обрываемых стержней по формуле:
В связи с тем что произведение изменяется в пределах 07-1 а величина в условиях обрыва арматуры второстепенной балки принимается равной 07 то в курсовом проекте с целью уменьшения расчетной части разрешается принимать а .
lbmin— минимальная длина анкеровки принимаемая:
— для растянутых стержней;
— для сжатых стержней -
— базовая длина анкеровки определяемая по формуле:
где fbd— предельное напряжение сцепления по контакту арматуры с бетоном определяемое по формуле:
fctd— расчетное сопротивление бетона растяжению [1 табл. П1];
=07— коэффициент учитывающий влияние условий сцепления и положение стержней при бетонировании;
—коэффициент учитывающий влияние диаметра стержня:
при >32 мм 2=(132 )100;
Анкеровка растянутой арматуры (2-й пролёт):
Окончательно принимаем .
Анкеровка арматуры (опора B):
Анкеровка арматуры (опора С):
Рисунок 3.6 – Эпюра материалов второстепенной балки
4 Расчет прочности по наклонным сечениям
Расчет на действие поперечных сил начинается с проверки необходимости установки поперечной арматуры по условию п 6.2.1 [2]:
VEd — расчетная поперечная сила от внешних воздействий для сечения у первой промежуточной опоры слева где действует наибольшая поперечная сила.
VRdc— расчетное значение сопротивления поперечной силе без поперечной арматуры.
– коэффициент продольного армирования;
где As1 — площадь сечения продольной растянутой арматуры;
Так как Ved= кН >VRdc=кН требуется поперечное армирование.
Длина участка на котором необходимо поперечное армирование устанавливать по расчету определяется:
где – сочетание нагрузок;
Согласно п.6.2.3(5) [2] при равномерно распределённой нагрузке приложенной по верхней грани элемента площадь поперечной арматуры на любом отрезке длиной l=zcot может быть рассчитана по наименьшему значению VEd на этом отрезке.
Первое расчетное сечение назначаем на расстоянии от опоры
Поперечное усилие в данном сечении:
Задаёмся углом наклона трещин к горизонтали =40 В пределах длины расчетного участка поперечное армирование рассчитывают из условий п 6.2.3 [2]:
где: VRds – расчетная поперечная сила воспринимаемая сечением с поперечным армированием определяется по формуле:
Задавшись шагом поперечной арматуры определяем площадь её сечения по последней формуле учитывая то что в данном методе количество поперечной арматуры рассчитывают приняв условие что напряжения в ней достигают предела текучести т.е.
Плечо внутренней пары сил
Принимаем шаг поперечной арматуры s=100 мм
Площадь поперечной арматуры
Принимаем 26 (Asw=57 мм2)
Проверяем условие ограничения максимальной площади эффективной поперечной арматуры:
где: - коэффициент учитывающий снижение прочности бетона при сжатии в условиях растяжения и равный для тяжелого бетона:
Так как – условие выполняется.
Поперечная сила которая может быть воспринята полосой бетона между наклонными трещинами:
Расстояние от опоры до второго расчетного сечения
Действующее значение поперечной силы
Требуемый шаг поперечной арматуры
Аналогично определяется шаг по всей длине расчетного участка. Результаты сведены в таблицу 3.3.
Наибольшее расстояние между поперечными стержнями определяется по формуле:
Таблица 3.3 – Определение шага поперечной арматуры
Расстояние от опоры до расчетного сечения
Наименьшее значение поперечной силы в сечении Ved кН
Шаг поперечных стержней по расчету мм
Таким образом на участке от грани опоры до сечения на расстоянии 900 мм принят шаг арматуры 100 мм а в середине пролета 300 мм (рисунок 3.7).
Рисунок 3.7 – Каркас второстепенной балки
Расчет сборного железобетонного перекрытия
1 Назначение размеров панели перекрытия
Назначаем размеры панелей исходя из компоновки конструктивной схемы. Доборная панель П1 имеет размеры 850х6200мм панель П2 - 2000х6200мм панель - распорка П3 2000х6200мм.
Рисунок 4.1 – Компоновка сборного ребристого перекрытия
2. Проектирование ригеля
2.1 Назначение размеров ригеля
Ориентировочные размеры поперечного сечения ригелей прямоугольной формы могут назначаться следующими: высота
Принимаем h = 600 мм.
Ширина сечения по формуле но не менее 200 мм
Принимаем b =220 мм.
2.2 Определение расчетных пролетов
Найдем расчетный пролет для крайнего ригеля по формулам:
Найдем расчетный пролет для среднего ригеля:
Рисунок 4.2 – К определению расчетных пролетов ригеля
Используя данные из таблицы 4.1 собираем нагрузки на 1 м погонный ригеля
Таблица 4.1 – Нагрузки на 1 м погонный ригеля
Характеристическая нагрузка кНм
Коэффициент надежности по нагрузке (табл. А1.2(А)) [4]
Расчетная нагрузка кНм
-собственный вес плиты
цементно-песчаная стяжка =002м
-собственный вес ригеля
Расчетную нагрузку на плиту будем считать по [6] (таблица А.2(А) примечание 2 через сочетание нагрузок где учитываются постоянные неблагоприятные доминирующие и прочие сопутствующие воздействия:
– коэффициент сочетаний переменных воздействий принимаемый по таблице А1.1 [1] ;
-первое основное сочетание:
-второе основное сочетание:
Для расчетов принимаем наиболее неблагоприятное – второе
2.3 Построение эпюр изгибающих моментов и поперечных сил
Расчетная схема ригеля – неразрезная многопролетная балка с шарнирным опиранием на стены и жесткой заделкой в колонны с учетом перераспределения усилий. Ригель рассчитывается как упругая система на действие постоянных и различных вариантов нчевыгодного расположения временных нагрузок.
Рисунок 4.3 – Варианты схем загружения
Построение эпюр изгибающих моментов и поперечных сил произведено с помощью программы «Robot» полученные эпюры изображены на рисунках ниже.
Эпюры изгибающих моментов от загружений:
Эпюры поперечных сил:
На опорах возникает пластический шарнир в результате чего величина опорных моментов уменьшается на 8%. Построим эпюру перераспределения (рисунок 4.4).
Рисунок 4.4 – Эпюры изгибающих моментов
2.4 Расчет прочности нормальных сечений
Рисунок 4.4 – Расчетное поперечное сечение ригеля в пролете
Предварительно принимаем диаметр арматуры в сжатой зоне .
fcd – расчетное значение предела прочности бетона определяемая по формуле:
где – частный коэффициент безопасности для бетона (2.4 [6]);
fck– характеристическая прочность (для бетона С3037 fck=30 МПа [1]);
Рисунок 4.5 – Расчетное поперечное сечение ригеля на опоре
Таблица 2.2 – Результаты расчетов и подбор арматуры в ригеле
Требуемая площадь армирования см2
2.5 Построение эпюры материалов
Уточним высоту рабочей зоны для каждого участка.
Расчеты необходимые для построения эпюры материалов представлены в таблице 4.3
Анкеровка растянутой арматуры (1-й пролёт):
Анкеровка сжатой арматуры (опора B слева):
Таблица 4.3 – Вычисление эпюры ординат для продольной арматуры
-ой пролет (нижняя арматуры b= 220 см)
-ой пролет (верхняя арматура b= 220 см)
Опорная арматура. Опоры B (b =220 см)
Рисунок 4.6 – Эпюра материалов ригеля
2.6 Расчет прочности наклонных сечений по поперечной силе
где – рабочая высота сечения (рис. 2.11);
Так как Ved= кН >VRdc= кН требуется поперечное армирование.
Принимаем 210 (Asw=157 мм2)
Таким образом на участке от грани опоры до сечения на расстоянии 1900 мм принят шаг арматуры 100 мм а в середине пролета 200 мм (рисунок 3.7).
Рисунок 3.7 – Каркас ригеля
3 Расчет колонны первого этажа
По [1] применяем следующие кровельные материалы:
- Стяжка из цементно-песчаного раствора
- Полиэтиленовая пленка
- Плиты пенополиуретановые
Сечение колонн всех этажей назначаем 400х400 мм.
Грузовая площадь для сбора нагрузок от конструкций покрытия и перекрытия составляет:
Район строительства 2в – г. Барановичи.
где А – высота над уровнем моря для г. Барановичи А=193м
Количество этажей - 4. Высота этажа – 60 м. Для определения длины колонны первого этажа принимаем расстояние от низа перекрытия первого этажа до обреза фундамента 400 мм Расчетное сечение – 4 этаж.
Таблица 4.5 – Нагрузки на колонну
Наименование и подсчет нагрузок
Характеристическая кН
Расчетная нагрузка кН
Нагрузка от покрытия
Стяжка из цементно-песчаного раствора
Полиэтиленовая пленка .
Плиты пенополиуретановые .
Собственный вес плиты
Собственный вес ригеля h=06 м b=022 м l=60м =25 кНм3
Нагрузка от перекрытия
цементно-песчаная стяжка =002 м
Собственный вес ригеля h=06 м b=022 м l=60 м =25 кНм3
От собственного веса колонны
b=04 м h=04 м Нэт =60 м =25 кНм3
Функциональная нагрузка (по заданию) 40
Нагрузки действующие на колонну 4 этажа:
S – снеговая нагрузка определяемая по формуле:
где - коэффициент формы снеговых нагрузок [табл 5.2 7];
- коэффициент окружающей среды [табл НП.3 7];
- температурный коэффициент [7];
Q1k =1078 = 60175 кН
Первое основное сочетание:
Второе основное сочетание:
Практически постоянное сочетание:
где – коэффициенты сочетаний по [6 табл. А1.1]
3.2 Определение поперечного сечения колонны
Предварительные размеры колонны назначаются исходя из условий:
Назначаем размеры поперечного сечения колонны при :
Принимаем bc=hc=300 мм.
3.3 Определение моментов первого порядка
Под эффектами первого порядка понимают эффекты от воздействий которые рассчитываются без учета влияния деформации конструкций но с учетом геометрических несовершенств. Случайный эксцентриситет определяется из условия.
где – расчетная длина колонны. Формула для определения l0:
Для нижнего конца колонны (при защемлении в фундаменте) принимается
где - среднее значение цилиндрической прочности бетона на сжатие [табл 3.1 2];
Для колонны 3-го этажа определяемое по формуле
Момент инерции колонны:
Момент инерции ригеля:
Значения моментов первого порядка у концов колонны и определяются как произведение продольной силы и начального расчетного эксцентриситета.
Эффекты второго порядка могут не учитываться если гибкость колонны меньше значения .
где АВС – коэффициенты А=07 В=11 С=07.
Гибкость колонны определяется по формуле:
Так как то расчет ведем с учетом эффектов второго порядка.
3.4 Расчет с учетом эффектов второго порядка
где - коэффициент который зависит от распределения моментов с учетом моментов первого и второго порядка определяем по формуле:
где - коэффициент который зависит от распределения момента с учетом первого порядка. При постоянном моменте с учетом эффектов первого порядка ;
- момент с учетом эффектов первого порядка определяем по формуле:
где - расчетное значение продольного усилия;
- момент с учетом эффектов второго порядка определяем по формуле:
- критическая сила определенная на основе номинальной жесткости определяем по формуле:
где - расчетная длина колонны;
- номинальная жесткость сечения определяем по формуле:
где - расчетное значение модуля упругости определяемое по формуле:
- модуль упругости колонны принимаем по [1]:
- коэффициент приведенный в [3] принимаем равным
- расчетное значение модуля упругости арматуры принимаем равным ;
- момент инерции арматуры относительно центра тяжести поперечного сечения батона определяем по формуле:
где - площадь арматуры определяем по формуле:
где - площадь колонны;
с – толщина защитного слоя;
- момент инерции сечения колонны определяем по формуле:
где - ширина сечения колонны;
- высота сечения колонны;
- коэффициент учитывающий влияние трещин ползучести и т.п рассчитываем по формуле:
где - коэффициент который зависит от класса прочности бетона определяем по формуле:
где - характеристическая прочность бетона [2 табл. 3.1];
- коэффициент который зависит от продольного усилия и гибкости определяем по формуле:
где n – относительное продольное усилие определяем по формуле:
где - сочетание нагрузок;
- площадь поперечного сечения колонны;
где - частный коэффициент безопасности для бетона [2 табл 2.1N] ;
- эффективный коэффициент ползучести определяемый по формуле:
где - предельная характеристика ползучести принимаем ;
- изгибающий момент с учетом эффекта первого порядка при практически постоянном сочетании нагрузок (предельное состояние по эксплуатационной пригодности) определяем по формуле:
где - изгибающий момент от практически постоянного сочетания рассчитанный по формуле:
где - поперечная сила от практически постоянного сочетания;
- изгибающий момент с учетом эффекта первого порядка при расчетном сочетании нагрузок (предельное состояние по несущей способности);
- коэффициент учитывающий влияние арматуры;
Тогда момент с учетом второго порядка равен:
Дальнейшие расчеты ведем по моменту второго порядка.
3.5 Расчет и конструирование продольной арматуры
Расчет арматуры выполняем по параболически-линейной диаграмме деформирования бетона.
Определение значения относительного изгибающего момента воспринимаемого сжатой зоной сечения:
где - момент второго порядка;
где - частный коэффициент безопасности для бетона [2 табл. 2.1N] ;
- ширина сечения колонны;
- рабочая высота сечения;
Первоначально зададимся диаметром арматуры мм.
Тогда рабочая высота сечения:
Так как то определение площади рабочей арматуры производиться по 1-ой области деформирования.
Необходимая площадь арматуры сжатой зоны:
где - минимальная площадь арматуры определяется из условия:
- расчетная прочность арматуры определяемая по формуле:
где - характеристическое значение предела текучести арматуры (дано по заданию);
- частный коэффициент для арматуры [2 табл. 2.1N] ;
- нагрузка действующая на колонну;
Уточняем значение относительного изгибающего момента:
- необходима площадь арматуры сжатой зоны;
- расчетная прочность арматуры;
- расчетное значение предела прочности бетона;
По [1 табл. П7] определяем что расчет выполняется по верхнему пределу области деформирования 1a.
По [1 табл. П7] с помощью интерполяции определяем значения параметров напряженно-деформированного состояния
Определяем площадь растянутой арматуры:
где - необходима площадь арматуры сжатой зоны;
Следовательно в растянутой зоне арматура ставится конструктивно.
Подбираем арматуру сжатой зоны по значению.
В сжатой зоне принимаем () и в растянутой зоне (). Таким образом общая площадь армирования колонны продольными стержнями составляет что больше чем.
Определяем величину изгибающего момента воспринимаемого сечением:
где - площадь армирования колонны;
- рабочая высота сечения определяем по формуле:
Проверка выполняется. Следовательно сопротивление сечения действующему изгибающему моменту обеспечено.
3.6 Расчет и конструирование поперечной арматуры
Диаметр стержней поперечной арматуры в каркасе колонны должен быть не менее продольной арматуры и не менее 6 мм. Так как . Примем для поперечного армирования из стали S400.
Шаг поперечных стержней должен удовлетворять условиям:
Принимаем шаг поперечных стержней 200 мм.
3.7 Конструирование и армирование консоли колонны
Консоли в колоннах необходимы с целью создания необходимой площади для опирания конструкций.
Конструирование консоли выполняется согласно [4 п. 3.4].
Ширина консоли равна 300 мм.
Примем расстояние от торца ригеля до грани колонны 50 мм величину опирания ригеля на консоль колонны 150 мм тогда длина консоли составит 200 мм. Полную высоту консоли примем 350 мм. Так как длина консоли превышает 150 мм то нижняя её грань у основания наклонена под углом 45о.
Консоль армируем наклонными хомутами диаметр стержней которых 6 мм с шагом 60 мм.
Конструктивное решение консоли колонны представлено на рисунке 4.8.
Рисунок 4.8 – Армирование консоли колонны
1.7 Конструирование стыка ригеля и колонны
Ригель и колонна связываются посредством сварки закладных деталей размещённых на ригеле и консоли колонны. Поверху ригель соединяется с колонными арматурными выпусками которые привариваются ванной сваркой к вставкам арматуры в колонне. Пространство между колонной и ригелем заполняется цементно-песчаным раствором.
Конструктивное решение стыка ригеля и колонны представлено на рисунке 4.9.
Рисунок 4.9 – Стык ригеля с колонной
2.10 Конструирование стыка колонн
Из условия производства работ принимаем стык колонн на высоте 1 м над перекрытием.
Стык колонн осуществляется ванной сваркой продольных стержней расположенных в специальных подрезках которые затем замоноличиваются. Высоту подрезке принимаем 250х70 мм.
Торцы колонн выполняются плоскими. На одном из стыкуемых торцов устанавливают центрирующую прокладку размерами 02-025 размера сечения колонны. Примем центрирующую прокладку размерами 60х60 и толщиной 20 мм.
Концы стыкуемых колонн усиливаем поперечными сварными сетками диаметров 6 мм из стали S400. Количество сварных сеток принимаем 5. Так как арматура из стали S400 периодического профиля то длина зоны установки сеток составляет не менее 10продольной арматуры т.е. больше 120 мм. Первая сетка располагается на расстоянии 20 мм от торца остальные – на расстоянии 60 мм. В пределах подрезки устанавливаем две сетки и за её пределами ещё две.
Конструктивное решение стыка колонн представлено на рисунке 2.15.
Рисунок 2.15 – Стык колонн
Список использованных источников
Монолитное железобетонное ребристое перекрытие. Методическое указания к выполнению курсового проекта «Проектирование железобетонных конструкций многоэтажного здания» по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции». А. Р. Волик. А. А. Почебыт. – Гродно: ГрГУ им. Янки Купалы – 2017.
ТКП EN 1992-1-1-2009*. Еврокод 2. Проектирование железобетонных конструкций - Минск: Министерство архитектуры и строительства. - введ 2015. - 219с.
Конструкции гражданских зданий. И.А. Шерешевский. – Москва. 2005.
ТКП EN 1991-1-1 2016. Еврокод 1. Воздействия на конструкции. Минск: Министерство архитектуры и строительства. - введ 2016. - 45с.
ТКП 45-2.04-43-2006*. Строительная теплотехника. Минск: Министерство архитектуры и строительства. - введ 2014. - 50с.
ТКП EN 1990-2011. Еврокод. Основы проектирования строительных конструкций М-во архитектуры и строительства Республики Беларусь. – Минск 2015. – 86 с.
ТКП EN 1991-1-3-2009(02250). Еврокод 1. Воздействия на конструкции Часть 1-3 Общие воздействия. Снеговые нагрузки. – Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь. Минск 2009
строительства Республики Беларусь. Минск 2009

Гараймович ЖБ.dwg

Расчетная схема второстепенной балки
Схема раскладки арматурных сеток
План монолитного перекрытия
Второстепенная балка
Расчетня схема ригеля
Распределительный лист 100х100х10
Бетон замоноличивания С3037
Центрирующая прокладка 60х50х10
Проектирование железобетонных конструкций многоэтажного здания
Общая спецификация элементов перекрытия
Групповая спецификация
Ведомость расхода стали
План сборного перекрытия
План сборного перекрытия (1:200)
План монолитного перекрытия (1:200)
план раскладки сеток
Плита монолитная ПМ1
Второстепенная балка ВБ1
Расчетная схема монолитной плиты
схема раскладки арматурных сеток
Таблица изогнутых элементов
Рубероидный ковёр три слоя 4.5
Плиты пенополиуретановые 50
Стяжка из цементно-песчаного раствора 30
Пароизоляция - слой рубероида на мастике
Стяжка из цементно-песчаного раствора 20
Мозаично бетонный пол 20
Выпуски арматуры из ригеля
Выпуски арматуры из колонны