Конструирование и расчет элементов железобетонных конструкций многоэтажного здания

Лобачев.doc

1 Компоновка конструктивной схемы сборного перекрытия
Выбираем поперечное расположение ригелей относительно длины здания за
счет чего достигается повышение жесткости что необходимо в зданиях с
большими проемами. На средних опорах ригели опираются на консоли
колонн а по краям заделываются в несущие стены. Принимаем
прямоугольную форму сечения ригеля как наиболее простую для расчета.
Исходя из технико-экономического анализа выбираем продольное
расположение плит относительно длины здания. Поскольку нормативная
нагрузка (10 кПа) больше 6 кПа принимаем ребристые предварительно
напряженные плиты номинальной шириной 1400 мм.
Связевые плиты шириной 1600 мм располагаем по рядам колонн. В крайних
пролётах помимо основных плит принято по доборному элементу шириной 800
Принимаем привязку осей 0х640 мм. Сетка колонн 58х76 м.
В продольном направлении жесткость здания обеспечивается вертикальными
связями устанавливаемыми в одном среднем пролете по каждому ряду
В поперечном направлении жесткость здания обеспечивается по связевой
системе: ветровая нагрузка через перекрытия работающие как
горизонтальные жесткие передается на торцевые стены выполняющие
функции вертикальных связевых диафрагм и поперечные рамы. Поперечные
же рамы работают на вертикальную и горизонтальную нагрузку.
Исходя из климатических условий района строительства принимаем толщину
стен в два кирпича то есть 510 мм.
Расчет ребристой предварительно напряжённой плиты перекрытия по
двум группам предельных состояний
1 Расчет плиты по предельным состояниям первой группы
1.1 Расчетный пролет и нагрузки
Для установления расчетного пролета плиты задаёмся размерами сечения
При опирании на ригель по верху расчётный пролёт равен:
где [pic] - расстояние
между разбивочными осями м
[pic] - ширина сечения ригеля м
Рисунок 2 – К определению расчетного пролета плиты
Таблица 1 - Нагрузка на 1м2 междуэтажного перекрытия
№ пп Наименование нагрузки Нормативная Коэфф. Расчётная
нагрузка надёжности
Нм2 по нагрузке нагрузка.
Собственный вес ребристой 2350 11 2585
шлакобетона [pic][pic]
то же холодной мастикм 480 13 625
Временная 10000 12 12000
В том числе: 7000 12 8400
Длительная 3000 12 3600
Полная нагрузка 13335 - 15770
постоянная и длительная 10335 - -
кратковременная 3000 - -
Расчётная нагрузка на 1 м при ширине плиты 14 м с учётом коэффициента
надёжности по назначению здания[pic]
полная [pic][pic][pic]
Нормативная нагрузка на 1 м длины:
в том числе постоянная и длительная : [pic]
1.2. Усилия от расчетных и нормативных нагрузок.
Рисунок 3- Расчетная схема плиты
От расчетной нагрузки:
От нормативной нагрузки:
От нормативной постоянной и длительной нагрузки:
1.3. Установление размеров сечения плиты.
Высота сечения ребристой предварительно напряженной плиты [pic].
Рабочая высота сечения [pic]
Ширина продольных ребер понизу [pic]
Ширина верхней полки [pic]. [pic]
В расчетах по предельным состояниям первой группы расчетная толщина
сжатой полки таврового сечения [p отношение [pic] при этом в расчет
вводится вся ширина полки [pic].
Расчетная ширина ребра [pic]
Рисунок 4 - Поперечные сечения ребристой плиты:
а) проектное сечение;
б) приведенное сечение.
1.4. Характеристики прочности бетона и арматуры.
Ребристую предварительно напряженную плиту армируем канатами
класса К-7 (К1400) c механическим напряжением на упоры форм.
Изделие подвергаем тепловой обработке при атмосферном давлении.
Бетон тяжелый класса В30 соответствующий напрягаемой арматуре.
Призменная прочность нормативная [p
расчетная [p коэффициент условий работы бетона [p
нормативное сопротивление при растяжении [p расчетное [p
начальный модуль упругости бетона [pic].
Арматура продольных ребер – канаты класса К-7 (К-1400) диаметром 15
нормативное сопротивление [pic] расчетное сопротивление
[p модуль упругости [pic].
Предварительное напряжение арматуры принимаем равным
Проверяем выполнение условия при механическом способе натяжения:
[pic][pic] условие выполняется.
Вычисляем предельное отклонение предварительного напряжения:
([pic]принимаем [pic]
Коэффициент точности натяжения при благоприятном влиянии
предварительного напряжения [pic]
При проверке по образованию трещин в верхней зоне плиты при обжатии
Предварительное напряжение с учётом точности натяжения:
1.5. Расчёт прочности плиты по сечению нормальному к продольной
Сечение тавровое с полкой в сжатой зоне.
Условие:[pic]: [pic]
Поскольку [pic] условие выполняется нижняя
граница сжатой зоны располагается в пределах полки [pic]
Вычисляем:[pic][pic]
По таблице 3.1[8] находим при классе арматуры К1400 и [pic]
Тогда [pic] следовательно
сжатой арматуры не требуется и площадь сечения арматуры вычисляем по
Принимаем 215 К1400 с [pic] - по 115 К1400 в каждом ребре.
1.6 Расчёт полки на местный изгиб
Рисунок 5 - К расчету полки плиты на местный изгиб
Расчётный пролёт при ширине рёбер вверху 009 м составит
Нагрузка на [pic] полки:
Расчётная нагрузка на [pic]полки составляет:
где [pic]- расчётная постоянная нагрузка на плиту от пола [pic]
[pic]- расчётная нагрузка от собственного веса полки [pic]
Изгибающий момент для полосы шириной 1м определяем с учётом частичной
заделки в рёбрах [pic]
Арматура 5В500 с [pic].
Сечение продольных стержней:
Принимаем 115В500 с [pic] с шагом [pic] и нестандартную
сварную сетку из одинаковых в обоих направлениях стержней 5В-500;
марка сетки [pic] с [pic].
2 Расчёт ребристой плиты по предельным состояниям II группы
2.1 Геометрические характеристики приведённого сечения.
Отношение модулей упругости:
Площадь приведённого сечения:
Статический момент площади приведённого сечения относительно нижней
Расстояние от нижней грани до центра тяжести приведенного сечения:
Момент инерции приведённого сечения:
где [pic]момент инерции [pic] части сечения относительно оси
проходящей через центр тяжести этой части сечения;
Момент сопротивления приведённого сечения по нижней зоне
Момент сопротивления приведённого сечения по верхней зоне
Расстояние от ядровой точки наиболее удаленной от растянутой зоны
(верхней) до центра тяжести приведённого сечения:
То же наименее удаленной от растянутой зоны (нижней):
Упругопластический момент сопротивления по растянутой зоне:
где [pic] - коэффициент принимаемый для тавровых сечений с полкой в
Упругопластический момент по растянутой зоне в стадии изготовления и
обжатия элемента: [pic]
где [pic]- коэффициент принимаемый для таврового сечения с полкой в
растянутой зоне при [pic] и [pic]
2.2 Определение потерь предварительного напряжения арматуры
Коэффициент точности натяжения арматуры при этом [pic]
Потери от релаксации напряжений в арматуре при механическом способе
Потери от температурного перепада между натянутой арматурой и упорами
[pic] так как при пропаривании форма с упорами нагревается вместе с
Усилие обжатия с учётом полных потерь:
Эксцентриситет этого усилия относительно центра тяжести приведённого
Напряжение в бетоне при обжатии:
Устанавливаем величину передаточной прочности бетона из условия:
Принимаем [pic] тогда [pic].
Потери от деформации анкеров:
Первые потери: [pic]
Вычисляем сжимающие напряжения в бетоне на уровне центра тяжести
напрягаемой арматуры от усилия обжатия [pic] и с учётом изгибающего
момента от массы: [pic] тогда
[pic]Потери от ползучести бетона составляют:
Потери от усадки бетона [pic].
Вторые потери: [pic].
Полные потери: [pic]
т.е. больше установленного минимального значения потерь.
2.3. Расчёт прочности плиты по сечению наклонному к продольной оси
Прочность бетонной полосы проверяем из условия:
[pic]- прочность бетонной
На приопорных участках длиной [pic] устанавливаем в каждом ребре плиты
поперечные стержни 5В500 с шагом[p
принимаем [pic](при [pic] условие прочности не удовлетворялось).
в средней части пролета шаг [pic].
Влияние продольного усилия обжатия [pic]
[pic]- принимаем [pic].
Проверяем выполнение условия: [pic]- условие выполняется. Принимаем
[pic]. При [pic]- условие прочности не выполнялось.
Определяем длину проекции c невыгоднейшего сечения по формуле:
[pic] при этом [pic]
[pic]принимаем [pic].
Поперечная сила в вершине наклонного сечения [pic].
Следовательно прочность всех сечений обеспечена.
2.4. Расчёт по образованию трещин нормальных к продольной оси
Выполняем для выяснения необходимости проверки по раскрытию трещин.
Вычисляем момент образования трещин по приближённому способу ядровых
Здесь ядровый момент усилия обжатия при [pic]:
Поскольку [pic]трещины в растянутой зоне образуются.
Определим приращение напряжения напрягаемой арматуры от действия
постоянных и длительных нагрузок т.е. принимая [pic].
Рабочая высота сечения равна [pic].
Коэффициент приведения [pic].
По табл.4.2[8] находим [pic]. Тогда
Определяем значение [pic] при действии момента [pic]
По табл.4.2[8] [pic] [pic]
При моменте от полных нагрузок [pic]:
Проверяем условие принимая [pic]при допустимой ширине раскрытия
трещин [pic] для канатов класса К1400.
Следовательно проверяем только продолжительное раскрытие трещин.
При [pic] определяем коэффициент
Высота зоны растянутого бетона определенная как для упругого материала
А с учетом всех деформаций растянутого бетона:
Поскольку [pic] принимаем [pic].
Тогда площадь сечения растянутого бетона равна: [pic].
Усредненный диаметр стержней растянутой арматуры равен:
Определяем расстояния между трещинами
Проверяем образуются ли начальные трещины в верхней зоне плиты при её
обжатии при значении коэффициента точности натяжения [pic].
Изгибающий момент от собственной массы плиты [pic]
Расчётное условие: [pic]
условие удовлетворяется начальные трещины не образуются:
здесь [pic]- сопротивление бетона растяжению соответствующее
передаточной прочности бетона [pic].
2.5 Расчет плиты на деформативность
Кривизну изгибаемых предварительно напряженных элементов [pic] от
действия соответствующих нагрузок (п. 4.3.3.2) [8] определяют по
где М - изгибающий момент от внешней нагрузки;
Np и е0p - усилие предварительного обжатия и его эксцентриситет
относительно центра тяжести приведенного поперечного сечения элемента;
D - изгибная жесткость приведенного поперечного сечения элемента
определяемая по формуле
где Еb1 - модуль деформации сжатого бетона определяемый в зависимости
от продолжительности действия нагрузки;
Ired - момент инерции приведенного поперечного сечения относительно его
центра тяжести определяемый с учетом наличия или отсутствия трещин.
Значения модуля деформации бетона Еb1 и момента инерции приведенного
сечения Ired для элементов без трещин в растянутой зоне и с трещинами
определяют соответственно по указаниям пп. 4.3.3.4 и 4.3.3.5.[8].
Значения модуля деформации бетона принимают равными:
при непродолжительном действии нагрузки
при продолжительном действии нагрузки:
где φbcr - принимают по таблице 5.[8].
Кривизна от непродолжительного действия нормативной полной нагрузки:
Кривизна от непродолжительного действия постоянных и временных
длительных нагрузок:
Кривизна от продолжительного действия постоянных и временных длительных
Полную кривизну изгибаемых предварительно напряженных элементов для
участков с трещинами в растянутой зоне определяют по формуле:
Прогиб плиты определяем по формуле принимая согласно табл.4.3 [8]
2.6 Расчёт плиты на усилия возникающие в период
транспортирования и монтажа
Расчет ведем на совместное действие внецентренного сжатия и нагрузки от
За расчётное сечение принимаем сечение расположенное на расстоянии 1 м
Нагрузка от собственного веса:
Момент от собственного веса:
Определяем:[pic] [pic]
Сечение арматуры: [pic][pic]
Принимаем арматуру 232А300 с [pic] для каркасов КР-1.
Рисунок 6 - Расчетная схема плиты в период изготовления
Расчет трехпролетного неразрезного ригеля.
Расчетный пролет ригеля между осями колонн [pic] а в крайних пролетах:
где [pic] привязка оси стены от внутренней грани м
[pic] глубина заделки ригеля в стену м
1 Материалы ригеля и их расчетные характеристики.
Бетон тяжелый класса В15 [pic][pic] [pic] коэффициент
условий работы бетона [pic].
- продольная рабочая из стали класса А-300 [p
- поперечная из стали класса А240 [pic]
2 Статический расчет ригеля
Предварительно определяем размеры сечения ригеля:
Нагрузка от собственного веса ригеля: [pic]
Нагрузку на ригель собираем с грузовой полосы шириной равной
номинальной длине плиты перекрытия.
Вычисляем расчетную нагрузку на 1м длины ригеля.
-от перекрытия с учётом коэффициента надёжности по назначению
-от массы ригеля с учётом коэффициента надёжности [pic] и [pic]
Временная нагрузка с учётом коэффициента надёжности по назначению
Расчетные значения изгибающих моментов и поперечных сил находим в
предположении упругой работы неразрезной трехпролетной балки. Схемы
загружения и значения M и Q в пролетах и на опорах приведены в табл.2
Таблица 2- Определение изгибающих моментов и поперечных сил
постоянная: 120 150
-от рулонного ковра в три слоя; 440 12 575
-от цементного выравнивающего 480 580
- от утеплителя- пенобетонных 12
- от пароизоляции в один слой; 500 11 550
- от ребристых плит; 11
- от вентиляционных коробов и
Снеговая: 840- 1200
в том числе длительная 0 - 0
кратковременная 840 - 1200
-от линолеума 145 11 160
- от холодной мастики 360 13 400
- от ребристой плиты; 2350 11 2585
- от ригеля; 610 11 675
В том числе: 10000 12 12000
длительная 7000 8400
Кратковременная 3000 3600
Полная от перекрытия 13945 - 16445
В том числе постоянная и - + 12845
Сечение колонн предварительно принимаем [pic].
Расчетная длина колонн во втором-пятом этажах равна высоте этажа то
есть [pic] а для первого этажа с учетом некоторого защемления
колонны в фундаменте [pic]
[pic] расстояние от пола междуэтажного перекрытия до оси
[pic]расстояние от пола первого этажа до верха
Собственный расчетный вес колонн на один этаж:
- во втором-четвертом этажах:
Таблица 4- Подсчет расчетной нагрузки на
Нагрузка от Расчетная суммарная
[pic]покрытия Собственный нагрузка кН
длительная кратковрем длительная полная
Расчет нагрузки от покрытия и перекрытия выполнен умножением их значений
по таблице 3 на грузовую площадь с которой нагрузка передается на одну
колонну. В таблице 4 все нагрузки по этажам приведены нарастающим итогом
последовательным суммированием сверху вниз.
За расчетное сечение колонн по этажам принимаем сечения в уровне стыков
колонн а для первого этажа - в уровне отметки верха фундамента.
2 Характеристики прочности бетона и арматуры
Бетон тяжелый класса В15; расчетное сопротивление на осевое сжатие
[pic] коэффициент условий работы бетона [pic].
- продольная класса А300 расчетное сопротивление на осевое растяжение
- поперечная - класса В500 [pic].
3 Расчет прочности колонн
Рисунок 11- Расчетная схема колонны в составе поперечной рамы
Усилия с учетом коэффициента надежности по назначению здания [pic]
Площадь поперечного сечения колонны:
где [pic] - коэффициент учитывающий гибкость колонн длительного
Принимаем коэффициент [pic]
Размер сечения колонны: [pic]- принимаем сечение
Значения коэффициентов при:
[pic] условие выполняется.
Искомая площадь сечения арматуры:
Проверяем коэффициент армирования
Принимаем 820А-300 c [pic].
Проверяем фактическую несущую способность сечения колонны по ф.:
Вычисляем запас несущей способности колонны:
Для унификации ригелей сечение колонн второго и всех
вышерасположенных этажей принимаем 055х055 м.
Принимаем следующую разрезку колонн:
колонна К-1- на I этаж;
колонна К-2- на II-III этажи;
колонна К-3- на IV-V этажи;
Тогда в качестве расчетных усилий для колонны К-2 будут:
[pic]- условие выполняется
Сечение арматуры колонны К-2:
Следовательно колонна К-2 способна выдерживать нагрузки без участия
арматуры. Принимаем армирование колонны К-3 по минимальному
Принимаем 416A300+410A300 с [pic].
Очевидно для колонн К-3 также не потребуется арматура.
Принимаем армирование колонн К-3 конструктивно то есть
6A300+410A300 с [pic].
4. Расчет и конструирование короткой консоли.
Опорное давление ригеля [pic].
Длина опорной площадки:
Вылет консоли с учётом зазора 5 см составляет
Расстояние от грани колонны до силы Q :
Высота консоли в сечении у грани колонны принимают равной
У свободного края при угле наклона сжатой грани (=45( высота консоли:
Рабочая высота сечения консоли [pic].
Поскольку выполняется условие [pic]
то консоль считается короткой.
Для короткой консоли выполняются 2 условия:
условие выполняется.
Изгибающий момент консоли у грани колонны:
Площадь сечения продольной арматуры консоли:
По сортаменту подбираем арматуру 220А300 c [pic]
Консоль армируем горизонтальными хомутами (5В500 с
[pic] с шагом [pic] (при этом [pic] и
[pic]) и отгибами 220(300 с [pic].
Проверяем прочность сечения консоли по условию:
Правая часть условия принимается не более :
Поскольку [pic] прочность консоли обеспечена.
Рисунок 12 - Схема армирования коротких консолей.
5. Конструирование арматуры колонны. Стык колонн.
Колонна армируется пространственным каркасом образованным из плоских
сварных каркасов. Диаметр поперечных стержней устанавливаем из условия
сварки с продольной арматурой 20 мм и принимаем равным 5мм класса
В-500 с шагом s=04 м что не более 20d=20х002=04 м.
Стык колонн осуществляем на ванной сварке выпусков стержней с
обетонированием. В местах контактов концентрируются напряжения поэтому
торцевые участки усиливаем косвенным армированием. Последнее
препятствует поперечному расширению бетона при продольном сжатии.
Косвенное армирование представляет собой пакет поперечных сеток.
Принимаем сетки с шагом s=01 м – на расстоянии равном [pic] но не
менее 4 сеток. Шаг сеток принимаем из условия [pic] где [pic]диаметр
арматуры сеток. Для этих сеток принимаем арматуру 5В-500.
Рисунок 13 - Конструкция стыка колонн
6. Расчет сборных элементов многоэтажной колонны на воздействия в
период транспортирования и монтажа.
При транспортировании под колонну кладем 2 подкладки на одинаковом
расстоянии от торцов. Тогда в сечении колонны под подкладками и в
середине пролета между подкладками нагрузка от собственной массы
колонны вызовет изгибающие моменты:
При высоте 1-го этажа в 46 м расстояние от пола 2-го этажа до верхнего
торца колонны 1-го этажа – 07 м и от нулевой отметки до верхнего
отреза фундамента – 015 м а также в предположении что фундамент
будет трехступенчатым с общей высотой – 12 м и расстоянием от его
подошвы до нижнего торца колонны равным 04 м общая длина сборного
элемента колонны составит:
При транспортировании конструкции для нагрузки от их собственной массы
вводится коэффициент динамичности 16. Коэффициент [p [pic].
Изгибающий момент воспринимаемый сечением при симметричном армировании
[pic] и [pic] [pic]- условие выполняется.
В стадии монтажа колонны строповку осуществляем в уровне низа консоли.
Расстояние от торца колонны до места захвата [pic] коэффициент
динамичности для нагрузки от собственного веса при подъеме и монтаже –
[pic] [pic] и [pic] [pic]- условие выполняется.
Под 2-хэтажные колонны при транспортировании следует укладывать 4
подкладки. При подъеме и монтаже этих колонн их строповку следует
осуществлять за консоли в 2-х уровнях.
Рисунок 15 - Расчетные схемы колонны:
Расчет трехступенчатого центрально-нагруженного фундамента.
Продольные усилия колонны: [pic]
Условное расчетное сопротивление грунта: [pic]
Класс бетона B15 [pic] [pic] [pic].
Арматуру класса А-300 [pic].
Вес единицы объема бетона фундамента и грунта на его обрезах [pic].
Высота фундамента должна удовлетворять условиям:
[pic]длина анкеровки арматуры колонны в стакане
[pic]требуемый зазор между торцом колонны и дном
Приняв [pic] длину анкеровки арматуры колонны 20А-300 в бетоне
фундамента класса В15 [pic] устанавливаем
предварительную высоту фундамента:
Окончательно принимаем высоту фундамента [pic]- трехступенчатый
Глубину фундамента принимаем равной:
где 015м- расстояние от уровня чистого пола до верха фундамента.
Фундамент центрально-нагруженный в плане представляет собой квадрат.
Площадь подошвы фундамента определяем по формуле:
где [pic]- нормативная продольная сила для расчетов размеров подошвы.
Подсчитываем с учетом усредненного значения [pic]:
Размер подошвы: [pic]
При размере подошвы [pic] условие прочности не удовлетворялось.
Графически определенные размеры фундамента составляют:
Кроме того рабочая высота фундамента h0 из условия продавливания по
поверхности пирамиды (грани которой наклонены на 450 к горизонту)
должна быть не менее:
где [pic]давление на грунт от расчетной нагрузки.
Рабочая высота фундамента [pic].
Проверяем отвечает ли [pic] условию прочности по поперечной силе без
поперечного армирования в наклонном сечении начинающемся на линии
пересечения пирамиды продавливания с подошвой фундамента.
Для единицы ширины этого сечения: [pic] вычисляем:
[pic] [pic] – условие
Проверку фундамента по прочности на продавливание колонной дна стакана
производим из условия:
F – расчетная продавливающая сила определяющаяся по формуле:
Um – среднее арифметическое периметров верхнего и нижнего основания
пирамиды продавливания колонной от дна стакана
[pic] - условие не удовлетворяется.
Проверку прочности фундамента на раскалывание проводим из условия:
[pic]– площадь вертикального сечения фундамента в плоскости
проходящей по оси сечения колонны за вычетом площади
Глубина стакана: [pic]
Площадь стакана:[pic]
[pic]- условие выполняется.
Прочность фундамента считается обеспеченной.
Армирование фундамента по подошве определяем расчетом на изгиб по
сечениям нормальным к продольной оси по граням ступеней и грани
колонны как для консольных балок.
Расчет на изгибающие моменты в сечениях проходящих по грани 1-2 (III-
III) 2-3 (II-II) 3 (I-I) вычисляем по формулам:
Площадь сечения арматуры:
Из трех значений выбираем большее и по сортаменту производим подбор
арматуры в виде сетки. Принимаем нестандартную сварную сетку с
одинаковой в обоих направлениях рабочей арматурой из стержней 3312А300
c [pic] с шагом s=01 м.
Поскольку сторона фундамента [pic]3 м в целях экономии стали каждый
второй стержень не доводим до конца на 110 длины.
Проценты армирования:
что больше [pic] и меньше [pic].
Рисунок 16 - Конструкция отдельного фундамента
Расчет монолитного ребристого перекрытия.
Монолитное ребристое перекрытие компонуем с поперечными главными
балками и продольными второстепенными балками. Второстепенные балки
располагаются по осям колонн и в третях главной балки при этом пролеты
плиты между осями ребер равны: [pic]
Предварительно задаемся размерами сечения балок:
- главная балка: - высота [pic]
- второстепенная балка: - высота [pic]
1 Расчет многопролетной плиты ребристого перекрытия.
1.1 Расчетный пролет и нагрузки.
Расчетный пролет плиты равен расстоянию в свету между гранями ребер
[pic] в продольном направлении [pic]
Отношение пролетов 735168=442 – плиту рассчитываем как работающую
по короткому направлению. Принимаем толщину плиты 006м.
№ пп Наименование нагрузки Нормативная Коэф. Расчётная
нагрузка. надёжности понагрузка.
Собственный вес плиты 1500 11
[pic]то же шлакобетона
то же холодной мастики480 13 625
=3 мм [pic] 360 11 470
то же линолеума =8 мм
Полная нагрузка 12485 – 14905
Таблица 5 - нагрузка на 1 м2
Для расчета многопролетной плиты выделяем полосу шириной 1 м.
Расчетная нагрузка на 1 м длины плиты с учетом коэффициента надежности
по назначению здания [pic].
Изгибающие моменты определяем как для многопролетной плиты с учетом
перераспределения моментов:
- в средних пролетах и на средних опорах:
- в I пролете и на I промежуточной опоре
Средние пролеты плиты окаймлены по всему контуру монолитно связанными с
ними балками и под влиянием возникающих распоров изгибающие моменты
уменьшаются на 20[pic] если [pic]
При [pic]условие соблюдается.
Рисунок 17 - К расчету многопролетной неразрезной плиты
ребристого перекрытия
1.2 Характеристики прочности бетона и арматуры.
Бетон тяжелый класса В15; призменная прочность [pic] прочность при
осевом растяжении [pic] коэффициент условий работы бетона [pic]
Арматура – проволока класса В500 в сварной рулонной сетке [pic]
1.3 Подбор сечений продольной арматуры.
В средних пролетах и на средних опорах [pic]
Принимаем 75 В500 с [pic] c шагом [pic] и соответствующую рулонную
сетку марки [pic] с [pic]
В первом пролете и на I промежуточной опоре [pic].
Сечение арматуры [pic]
Принимаем две сетки - основную и той же марки доборную с общим числом
5В500 с [pic] с шагом [pic].
2 Расчет многопролетной второстепенной балки.
2.1 Расчетный пролет и нагрузки.
Расчетный пролет равен расстоянию в свету между главными балками:
Расчетные нагрузки на 1 м длины второстепенной балки:
-собственный вес плиты и пола: [pic]
- то же балки сечением [pic]
C учетом коэффициента надежности по назначению здания [pic]
Временная нагрузка с учетом [pic]
Полная расчетная нагрузка [pic]
Рисунок 18 - К расчету неразрезной второстепенной балки:
а) и б)- загружение пролетов постоянной и
временной нагрузкой;
в) эпюры изгибающих моментов.
2.2. Определение расчетных усилий.
Изгибающие моменты определяем как для многопролетной балки с учетом
перераспределения моментов.
На I промежуточной опоре [pic].
В средних пролетах и на средних опорах :
Отрицательные моменты в средних пролетах зависят от отношения временной
нагрузки к постоянной. При [pic]
Отрицательный момент в среднем пролете в расчетном сечении в месте
обрыва надопорной арматуры можно принять равным 40% момента на средней
- на крайней опоре: [pic]
- на I промежуточной опоре слева: [p
- на I промежуточной опоре справа: [pic]
2.3 Характеристики прочности бетона и арматуры.
осевом растяжении [pic] коэффициент условий работы бетона[pic] модуль
- продольная класса А-300 [p
- поперечная класса В-500 [pic] модуль упругости [pic].
2.4 Расчет прочности второстепенной балки по сечениям нормальным к
Высоту сечения балки уточняем по пролетному наибольшему моменту:
Полная высота сечения [pic].
Принимаем [pic] [pic].
В пролетах сечение тавровое - полка в сжатой зоне.
Расчетная ширина полки при [pic] равна [pic]
Сечение в I пролете [pic]
нейтральная ось проходит в пределах сжатой полки.
Сечение арматуры: [pic]
Принимаем 228 А300 с [pic].
Сечение в среднем пролете [pic]
Принимаем 222 А300 с[pic]
На отрицательный момент [pic] сечение работает как прямоугольное.
Принимаем 214 А300 с [pic].
Сечение на I промежуточной опоре [pic]
Принимаем 614 А300 с [pic]две гнутые сетки по 312 А300 в каждой.
Сечение на средних опорах [pic]
Принимаем 614 А300 c [pic].
2.5 Расчет прочности второстепенной балки по сечениям наклонным к
Диаметр поперечных стержней устанавливаем из условия сварки с
продольной арматурой диаметром 25 мм и принимаем равным [pic]
класса В-500 с [pic].
Шаг поперечных стержней по конструктивным условиям принимаем равным
Влияние свесов сжатых полок:
Условие [pic] выполняется.
Требование [pic]- выполняется.
При расчете прочности вычисляем:
вычисляем значение (с) по формуле:
[pic] - принимаем [pic].
Поперечная сила в вершине наклонного сечения:
Длина проекции расчетного наклонного сечения:
[pic] принимаем [pic].
Условие [pic]удовлетворяется.
Проверка прочности по сжатой наклонной полосе.
Условие прочности: [pic]

Фатеев.dwg

План сборного перекрытия на отм. 4.200 М1:200
Проект административного 5-этажного здания
Конструктивное решение
Напрягае-nмаяnарматураnкласса
Ведомость расхода стали на П-1 кг
Привязатьnпроволокой к nС-1(КP)
Плита перекрытия П-1
Напрягаемая арматура
Спецификация сборных элементов плиты перекрытия П-1
Спецификация арматурных и закладных деталей nплиты перекрытия П-1
Водоизоляция4 слоя рубероида12 мм
Пенобетонные плиты120 мм
Пароизоляция 1 слой рубероида3 мм
Цементно-песчаная стяжка20 мм
Цементно-песчаная стяжка40 мм
Опалубочный чертеж Р-1
Засыпка из песка60 мм
Схема армирования П-1 М 1:20
A240-(x250)+50n8A240-(x250)+100
Армирование колонны К-1 n М1:20
Бетон замоноличивания
Рабочие стержни колонны
Центрирующая nпрокладка
Стык ригеля с колонной М1:20
Опалубочный чертеж Р-2
A240-140n8A240-(x250)+100

Лобачев.dwg

Проект административного 5-этажного здания
Конструктивное решение
Напрягае-nмаяnарматураnкласса
Ведомость расхода стали на П-1 кг
Плита перекрытия П-1
Напрягаемая арматура
Монтажная накладка МН-1
Спецификация сборных элементов плиты перекрытия П-1
Закладная деталь ЗД-1
Спецификация арматурных и закладных деталей nплиты перекрытия П-1
Привязатьnпроволокой к nС-1(КP)
Водоизоляция4 слоя рубероида12 мм
Пенобетонные плиты120 мм
Пароизоляция 1 слой рубероида3 мм
Цементно-песчаная стяжка20 мм
Керамическая плитка13 мм
План сборного перекрытия на отм. 4.600 М1:100
Схема армирования П-1 М 1:20
Холодная мастика 13 мм
Армирование колонны К-1 М1:20
Бетон замоноличивания
Центрирующая nпрокладка
Стык ригеля с колонной М1:20
В-500-(х150)+100n5В-500-(х250)+50

Документ Microsoft Word.doc

Министерство образования и науки РФ
ГОУВПО Кубанский государственный технологический университет
Кафедра строительных конструкций и гидротехнических сооружений
Пояснительная записка
к курсовому проекту №1
по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции»
На тему: «Конструирование и расчет элементов железобетонных конструкций
многоэтажного здания (без подвала) с наружными
каменными стенами и внутренним железобетонным каркасом»
Руководитель: преподаватель Тамов Р.М.

Фатеев-34.doc

1. Компоновка конструктивной схемы сборного перекрытия
Выбираем поперечное расположение ригелей относительно длины здания за
счет чего достигается повышение жесткости что необходимо в зданиях с
большими проемами. На средних опорах ригели опираются на консоли колонн а
по краям заделываются в несущие стены. Принимаем прямоугольную форму
сечения ригеля как наиболее простую для расчета.
Поскольку нормативная нагрузка равна 6 кПа принимаем ребристые
предварительно напряженные плиты номинальной шириной 1500 мм. Связевые
плиты шириной 1400 мм располагаем по осям колонн. В крайних пролётах
помимо основных плит принято по доборному элементу шириной 700 мм.
Принимаем привязку осей 0х510 мм. Сетка колонн 74х63 м.
В продольном направлении жесткость здания обеспечивается вертикальными
связями устанавливаемыми в одном среднем пролете по каждому ряду колонн.
В поперечном направлении жесткость здания обеспечивается по связевой
системе: ветровая нагрузка через перекрытия работающие как горизонтальные
жесткие передается на торцевые стены выполняющие функции вертикальных
связевых диафрагм и поперечные рамы. Поперечные же рамы работают на
вертикальную и горизонтальную нагрузку.
Исходя из климатических условий района строительства принимаем
толщину стен в два кирпича то есть 510 мм.
При компоновке сборного перекрытия принято два типоразмера плит и один
типоразмер доборного элемента.
Расчет ребристой предварительно напряжённой плиты перекрытия по двум
группам предельных состояний.
1. Расчет плиты по предельным состояниям первой группы.
1.1. Расчетный пролет и нагрузки.
Для установления расчетного пролета плиты задаёмся размерами сечения
При опирании на ригель по верху расчётный пролёт равен:
где [pic] - расстояние
между разбивочными осями м
[pic] - ширина сечения ригеля м
Рисунок 2 – К определению расчетного пролета плиты
Таблица 1 - Нагрузка на 1м2 междуэтажного перекрытия
№ пп Наименование нагрузки Нормативная Коэфф. Расчётная
нагрузка надёжности понагрузка
Собственный вес ребристой 2000 11
[pic] то же засыпки из 1125
цементно-песчаной стяжки 305
то же асфальтобетона 275 1.1
Временная 6000 12 7200
В том числе: 4200 12 5040
длительная (70%) 1800 12 2160
кратковременная (30%)
Полная нагрузка 10175 - 11975
постоянная и длительная 8375 - -
кратковременная 1800 - -
Расчётная нагрузка на 1 м при ширине плиты 15 м с учётом коэффициента
надёжности по назначению здания[pic]
полная [pic][pic][pic]
Нормативная нагрузка на 1 м длины:
в том числе постоянная и длительная: [pic]
1.2. Усилия от расчетных и нормативных нагрузок.
Рисунок 3 - Расчетная схема плиты
От расчетной нагрузки:
От нормативной нагрузки:
От нормативной постоянной и длительной нагрузки:
1.3. Установление размеров сечения плиты.
Высота сечения ребристой предварительно напряженной плиты [pic].
Рабочая высота сечения [pic]
Ширина продольных ребер понизу [pic]
Ширина верхней полки [pic]. [pic]
В расчетах по предельным состояниям первой группы расчетная толщина сжатой
полки таврового сечения [p отношение [pic] при этом в расчет вводится
вся ширина полки [pic].
Расчетная ширина ребра [pic].
Рисунок 4 - Поперечные сечения ребристой плиты:
а) проектное сечение;
б) приведенное сечение.
1.4. Характеристики прочности бетона и арматуры.
Ребристую предварительно напряженную плиту армируем высокопрочной
арматурной проволокой класса В1200 c электротермическим напряжением на
Изделие подвергаем тепловой обработке при атмосферном давлении.
Бетон тяжелый класса В40 соответствующий напрягаемой арматуре.
Призменная прочность нормативная [p
расчетная[p коэффициент условий работы бетона [p
нормативное сопротивление при растяжении [p расчетное [p
начальный модуль упругости бетона [pic].
Арматура продольных ребер – класса B1200 диаметром 8 мм
нормативное сопротивление [pic] расчетное сопротивление
[p модуль упругости [pic].
Предварительное напряжение арматуры принимаем равным
Проверяем выполнение условия при электротермическом способе натяжения:
[pic][pic] условие выполняется.
Вычисляем предельное отклонение предварительного напряжения:
([pic]-принимаем [pic]
где n=2 – число напрягаемых пучков стержней плиты.
Коэффициент точности натяжения при благоприятном влиянии
предварительного напряжения [pic]([pic].
При проверке по образованию трещин в верхней зоне плиты при обжатии
Предварительное напряжение с учётом точности натяжения:
1.5. Расчёт прочности плиты по сечению нормальному к продольной
Сечение тавровое с полкой в сжатой зоне.
Условие:[pic]: [pic]
Так как [pic] условие выполняется т.е. нижняя граница сжатой зоны
располагается в пределах полки [pic]
Вычисляем:[pic][pic]
По таблице 3.1[1] находим: [p
По таблице 3.1[8] находим при классе арматуры В1200 и [pic]
Тогда [pic] следовательно сжатой
арматуры не требуется и площадь сечения арматуры вычисляем по формуле:
[pic] при расположении стержней арматуры класса В1200 вплотную друг к
другу (без зазоров).
Принимаем 68 В1200 с [pic] по 38 В1200 в каждом ребре.
1.6. Расчёт полки на местный изгиб
Рисунок 5 - К расчету полки плиты на местный изгиб
Расчётный пролёт при ширине рёбер вверху 009 м составит
Нагрузка на [pic] полки:
Расчётная нагрузка на [pic]полки составляет:
где [pic]- расчётная постоянная нагрузка на плиту от пола [pic]
[pic]- расчётная нагрузка от собственного веса полки [pic]
Изгибающий момент для полосы шириной 1м определяем с учётом частичной
заделки в рёбрах [pic]
Арматура А240 с [pic]
Принимаем 86А240 с [pic] с шагом [pic] то есть нестандартную сварную
сетку из одинаковых в обоих направлениях стержней 6 А240; марка сетки
2 .Расчёт ребристой плиты по предельным состояниям II группы
2.1. Геометрические характеристики приведённого сечения.
Отношение модулей упругости:
Площадь приведённого сечения:
Статический момент площади приведённого сечения относительно нижней
Расстояние от нижней грани до центра тяжести приведенного сечения:
Момент инерции приведённого сечения:
где [pic]момент инерции [pic] части сечения относительно оси проходящей
через центр тяжести этой части сечения;
Момент сопротивления приведённого сечения по нижней зоне
Момент сопротивления приведённого сечения по верхней зоне
Расстояние от ядровой точки наиболее удаленной от растянутой зоны
(верхней) до центра тяжести приведённого сечения:
То же наименее удаленной от растянутой зоны (нижней):
Упругопластический момент сопротивления по растянутой зоне:
где [pic] - коэффициент принимаемый для тавровых сечений с полкой в
Упругопластический момент по растянутой зоне в стадии изготовления
где [pic]- коэффициент принимаемый для таврового сечения с полкой в
растянутой зоне при [pic] и [pic]
2.2 Определение потерь предварительного напряжения арматуры
Коэффициент точности натяжения арматуры при этом [pic]
Потери от релаксации напряжений в арматуре при электротермическом
способе натяжения высокопрочной арматурной проволоки:
Потери от температурного перепада между натянутой арматурой и упорами
[pic] так как при пропаривании форма с упорами нагревается вместе с
Усилие обжатия с учётом первой потери:
Эксцентриситет этого усилия относительно центра тяжести приведённого
Напряжение в бетоне при обжатии:
Устанавливаем величину передаточной прочности бетона из условия:
Принимаем [pic] тогда [pic].
Первые потери: [pic].
Вычисляем сжимающие напряжения в бетоне на уровне центра тяжести
напрягаемой арматуры от усилия обжатия [pic] и с учётом изгибающего
момента от массы: [pic] тогда
[pic]Потери от ползучести бетона составляют:
Потери от усадки бетона [pic].
Вторые потери: [pic].
Полные потери: [pic]
т.е. больше установленного минимального значения потерь.
Усилие обжатия с учётом полных потерь:
2.3 Расчёт прочности плиты по сечению наклонному к продольной оси
Прочность бетонной полосы проверяем из условия:
[pic]- прочность бетонной
На приопорных участках длиной [pic] устанавливаем в каждом ребре плиты
поперечные стержни 6А240 с шагом[p в средней
части пролета шаг [pic].
Влияние продольного усилия обжатия [pic]:
[pic] - принимаем [pic].
Проверяем выполнение условия: [pic]- условие выполняется. Принимаем
[pic]. При [pic]- условие прочности не выполнялось.
Определяем длину проекции c невыгоднейшего сечения по формуле:
[pic] при этом [pic]
[pic]принимаем [pic].
Поперечная сила в вершине наклонного сечения [pic].
Следовательно прочность всех сечений обеспечена.
2.4 Расчёт по образованию трещин нормальных к продольной оси
Выполняем для выяснения необходимости проверки по раскрытию трещин. При
этом для элементов к трещиностойкости которых предъявляют требования 3-й
категории принимаем значения коэффициента надежности по нагрузке: [pic]
Вычисляем момент образования трещин по приближённому способу ядровых
Здесь ядровый момент усилия обжатия при [pic]:
[pic] - значение [pic] при классе бетона численно равном передаточной
Поскольку [pic]трещины в растянутой зоне
Проверяем образуются ли начальные трещины в верхней зоне плиты при её
обжатии при значении коэффициента точности натяжения [pic].
Изгибающий момент от собственной массы плиты [pic]
Расчётное условие: [pic]
условие не удовлетворяется начальные трещины образуются:
здесь [pic]- сопротивление бетона растяжению соответствующее
передаточной прочности бетона [pic].
Следовательно полку следует усилить дополнительным армированием исходя
из разности моментов: [pic].
Поскольку в полке плиты принята сетка исходя из значения момента [pic] (в
расчете полки плиты на местный изгиб) вторую сетку можно не принимать.
2.5 Кривизна предварительно напряженной плиты на участке без трещин
Кривизну элемента на участке без трещин определяем по формуле
где М - изгибающий момент от внешней нагрузки или момент усилия
предварительного обжатия относительно оси проходящей через
тяжести приведенного сечения;
[pic] - момент инерции приведенного сечения относительно его центра
[pic] - модуль деформации сжатого бетона принимаемый равным:
при непродолжительном действии нагрузки(4.33) [8]
Вычисляем прогиб плиты:
Расчёт плиты на усилия возникающие в период изготовления
транспортирования и монтажа
Расчет ведем на совместное действие внецентренного сжатия и нагрузки
от собственного веса.
За расчётное сечение принимаем сечение расположенное на расстоянии 08
Нагрузка от собственного веса:
[pic] Момент от собственного веса:
Поскольку в верхней зоне плиты (в полке) принята одна сетка с общей
площадью продольных стержней [pic] верхнюю арматуру плиты
принимаем с учетом сечений сеток то есть [pic].
Принимаем в качестве верхней арматуры каркасов КР-1 222 А300 с
Рисунок 6 - Расчетная схема плиты в период изготовления
Расчет трехпролетного неразрезного ригеля.
Расчетный пролет ригеля между осями колонн [pic] а в крайних
где [pic] привязка оси стены от внутренней грани м
[pic] глубина заделки ригеля в стену м
1 Материалы ригеля и их расчетные характеристики.
Бетон тяжелый класса: В20[pic][pic] [pic] коэффициент
условий работы бетона [pic].
- продольная рабочая из стали класса А300 [p
модуль упругости [pic]
- поперечная из стали класса А240 [pic].
2 Статический расчет ригеля
Предварительно определяем размеры сечения ригеля:
Нагрузка от собственного веса ригеля: [pic]
Нагрузку на ригель собираем с грузовой полосы шириной равной
номинальной длине плиты перекрытия.
Вычисляем расчетную нагрузку на 1м длины ригеля.
-от перекрытия с учётом коэффициента надёжности по назначению
-от массы ригеля с учётом коэффициента надёжности [pic] и [pic]
Временная нагрузка с учётом коэффициента надёжности по назначению
Полная расчетная нагрузка: [pic].
Расчетные значения изгибающих моментов и поперечных сил находим в
предположении упругой работы неразрезной трехпролетной балки. Схемы
загружения и значения M и Q в пролетах и на опорах приведены в
Таблица 2 - Определение изгибающих моментов и поперечных сил
постоянная: 120 150
-от рулонного ковра в три слоя; 440 12 575
-от цементного выравнивающего слоя 480 580
- от утеплителя- пенобетонных плит 40 50
- от пароизоляции в один слой; 700 11 770
- от ребристых плит; 500 11 550
- от вентиляционных коробов и
Снеговая: 840- 1200
в том числе длительная - - 0
кратковременная 840 - 1200
- от засыпки из песка 1020 11 1125
- от цементного раствора 880 13 1145
-от асфальтобетона [pic] 275 11 305
- от ребристой плиты;
- от ригеля; 2000 11 2200
В том числе: 6000 12 7200
Длительная 4200 5040
Кратковременная 1800 2160
Полная от 10875 - 12745
перекрытия - - 10585
в том числе постоянная и длительная
Сечение колонн предварительно принимаем [pic].
Расчетная длина колонн многоэтажных зданий в сборных перекрытиях при
жестком соединении ригелей с колоннами равна высоте этажа то есть
Собственный расчетный вес колонн на один этаж:
Расчет нагрузки от покрытия и перекрытия выполнен умножением их значений
по таблице 3 на грузовую площадь с которой нагрузка передается на одну
колонну то есть по ф. [pic]. В таблице 4 все нагрузки по этажам приведены
нарастающим итогом последовательным суммированием сверху вниз.
За расчетное сечение колонн по этажам принимаем сечения в уровне стыков
колонн а для первого этажа- в уровне отметки верха фундамента.
Подсчет расчетной нагрузки на колонну приводим в таблице 4.
Таблица 4 - Подсчет расчетной нагрузки на колонну
[pic]покрытия Собственный Расчетная суммарная
пп вес колонн нагрузка
длительная кратковрем длительная
2 Характеристики прочности бетона и арматуры
Бетон тяжелый класса В20; расчетное сопротивление на осевое сжатие
[pic] коэффициент условий работы бетона [pic].
- продольная класса А300 расчетное сопротивление на осевое растяжение
- поперечная - класса А240 [pic].
3 Определение изгибающих моментов колонны от расчетных
Рисунок 11- Расчетная схема колонны в составе поперечной
Усилия с учетом коэффициента надежности по назначению здания [pic]
Определяем максимальный момент колонн - при загружении 1+2 без
перераспределения моментов.
При действии длительных нагрузок:
При действии полной нагрузки:
Разность абсолютных значений опорных моментов в узле рамы: при длительных
при полной нагрузке [pic].
Изгибающий момент колонны первого этажа от длительных нагрузок:
[p от полной нагрузки
Вычисляем изгибающие моменты колонны соответствующие максимальным
продольным силам; для этой цели используем загружение пролетов по схеме .1
От длительных нагрузок:
изгибающий момент колонны первого этажа
4 Подбор сечений симметричной арматуры
Комбинации расчетных усилий: [pic] в том числе от
длительных нагрузок [pic] и соответствующий момент
[pic] в том числе от длительных нагрузок [pic].
Максимальный момент [pic] в том числе от длительных нагрузок [pic] и
соответствующее загружению 1+2 значение
Рабочая высота сечения колонны [pic] [pic].
Эксцентриситет силы [pic]. Случайный эксцентриситет [pic] или [pic] но
не менее [pic]. Поскольку эксцентриситет силы [pic] больше случайного
эксцентриситета [pic] его и принимаем для расчета статически
неопределимой системы.
Находим значения моментов в сечении относительно оси проходящей через
центр тяжести наименее сжатой (растянутой) арматуры.
При длительной нагрузке
[pic]радиус ядра сечения.
Вычисляем для тяжелого бетона: [pic]
[pic]- принимаем [pic]. Отношение модулей упругости
Задаемся коэффициентом армирования [pic] и вычисляем критическую силу по
Вычисляем коэффициент:
Значение эксцентриситета равно
Определяем граничную относительную высоту сжатой зоны по формуле:
где[pic]характеристика деформативных
Определяем площадь сечения продольной арматуры:
Принимаем 428 А300 c [pic].
Проверяем коэффициент армирования:
5 Расчет и конструирование короткой консоли
Опорное давление ригеля Q=35094 кН.
Длина опорной площадки:
Вылет консоли с учётом зазора 5 см составляет
Расстояние от грани колонны до силы Q :
Высота консоли в сечении у грани колонны принимают равной
У свободного края при угле наклона сжатой грани (=45( высота консоли
Рабочая высота сечения консоли [pic].
Поскольку выполняется условие [pic] то консоль считается короткой.
Для короткой консоли выполняются 2 условия:
условие выполняется.
Изгибающий момент консоли у грани колонны
Площадь сечения продольной арматуры консоли:
По сортаменту подбираем арматуру 218 А300 c [pic]
Консоль армируем горизонтальными хомутами (6 А240 с
[pic] с шагом S=01 м (при этом [pic] и [pic]) и отгибами 214 (300 с
Проверяем прочность сечения консоли по условию:
Правая часть условия принимается не более
Поскольку [pic] прочность консоли обеспечена.
Рисунок 12 - Схема армирования коротких консолей.
6 Конструирование арматуры колонны. Стык колонн
Колонна армируется пространственным каркасом образованным из плоских
сварных каркасов. Диаметр поперечных стержней устанавливаем из условия
сварки с продольной арматурой 28 мм и принимаем равным 8 мм класса
А240 с шагом s=04 м что не более 20d=20х0028=056м.
Стык колонн осуществляем на ванной сварке выпусков стержней с
обетонированием. В местах контактов концентрируются напряжения поэтому
торцевые участки усиливаем косвенным армированием. Последнее препятствует
поперечному расширению бетона при продольном сжатии.
Косвенное армирование представляет собой пакет поперечных сеток.
Принимаем 4 сетки с шагом s=01 м – на расстоянии равном [pic]
Для этих сеток принимаем арматуру 8 А240.
Рисунок 13 - Конструкция стыка колонн
7 Расчет сборных элементов многоэтажной колонны на воздействия в период
транспортирования и монтажа.
При транспортировании под колонну кладем 2 подкладки на одинаковом
расстоянии от торцов. Тогда в сечении колонны под подкладками и в середине
пролета между подкладками нагрузка от собственной массы колонны вызовет
При высоте 1-го этажа в 42 м расстояние от пола 2-го этажа до верхнего
торца колонны 1-го этажа – 07 м и от нулевой отметки до верхнего отреза
фундамента – 015 м а также в предположении что фундамент будет
трехступенчатым с общей высотой – 12 м и расстоянием от его подошвы до
нижнего торца колонны равным 04 м общая длина сборного элемента колонны
При транспортировании конструкции для нагрузки от их собственной массы
вводится коэффициент динамичности 16. Коэффициент [p [pic].
Изгибающий момент воспринимаемый сечением при симметричном армировании
[pic] и [pic] [pic]- условие выполняется.
В стадии монтажа колонны строповку осуществляем в уровне низа консоли.
Расстояние от торца колонны до места захвата [pic] коэффициент
динамичности для нагрузки от собственного веса при подъеме и монтаже –
[pic] [pic] и [pic] [pic]- условие выполняется.
Под 2-хэтажные колонны при транспортировании следует укладывать 4
подкладки. При подъеме и монтаже этих колонн их строповку следует
осуществлять за консоли в 2-х уровнях.
Рисунок 14 - Расчетные схемы колонны:
б – в стадии монтажа.
Расчет трехступенчатого центрально-нагруженного фундамента
Продольные усилия колонны: [pic]
Условное расчетное сопротивление грунта: [pic]
Класс бетона B20 [pic] [pic] [pic]
Арматуру класса А300 [pic].
Вес единицы объема бетона фундамента и грунта на его обрезах [pic].
Высота фундамента должна удовлетворять условиям:
[pic]длина анкеровки арматуры колонны в стакане
[pic]требуемый зазор между торцом колонны и дном стакана.
Приняв [pic] длину анкеровки арматуры колонны 28 А300 в бетоне
фундамента класса В20 [pic] устанавливаем предварительную высоту
Окончательно принимаем высоту фундамента [pic]-
трехступенчатый фундамент
Глубину фундамента принимаем равной:
где 015м- расстояние от уровня чистого пола до верха фундамента.
Фундамент центрально-нагруженный в плане представляет собой квадрат.
Площадь подошвы фундамента определяем по формуле:
где [pic]- нормативная продольная сила для расчетов размеров подошвы.
Подсчитываем с учетом усредненного значения [pic]:
Принимаем [pic]- кратно 03 м.
Кроме того рабочая высота фундамента h0 из условия продавливания по
поверхности пирамиды (грани которой наклонены на 450 к горизонту) должна
где [pic]давление на грунт от расчетной нагрузки.
Рабочая высота фундамента [pic].
Проверяем отвечает ли [pic] условию прочности по поперечной силе без
поперечного армирования в наклонном сечении начинающемся на линии
пересечения пирамиды продавливания с подошвой фундамента.
Для единицы ширины этого сечения: [pic] вычисляем:
[pic] [pic] – условие
Проверку фундамента по прочности на продавливание колонной дна стакана
производим из условия:
F – расчетная продавливающая сила определяющаяся по формуле:
Um – среднее арифметическое периметров верхнего и нижнего основания
пирамиды продавливания колонной от дна стакана
[pic] - условие не удовлетворяется.
Проверку прочности фундамента на раскалывание проводим из условия:
[pic]– площадь вертикального сечения фундамента в плоскости
проходящей по оси сечения колонны за вычетом площади
Глубина стакана: [pic]
Площадь стакана:[pic]
[pic]- условие выполняется.
Прочность фундамента считается обеспеченной.
Армирование фундамента по подошве определяем расчетом на изгиб по
сечениям нормальным к продольной оси по граням ступеней и грани колонны
как для консольных балок.
Расчет на изгибающие моменты в сечениях проходящих по грани 1-2 (III-
-3 (II-II) 3 (I-I) вычисляем по формулам:
Площадь сечения арматуры:
Из двух значений выбираем большее и по сортаменту производим подбор
арматуры в виде сетки. Принимаем нестандартную сварную сетку с одинаковой
в обоих направлениях рабочей арматурой из стержней 3112А300 c с шагом
Проценты армирования:
что больше [pic] и меньше [pic]
Рисунок 15 - Конструкция отдельного
Расчет монолитного ребристого перекрытия
Монолитное ребристое перекрытие компонуем с продольными
главными балками и поперечными второстепенными балками. Второстепенные
балки располагаются по рядам колонн и в третях главной балки при этом
пролеты плиты между осями ребер равны: [pic]
Предварительно задаемся размерами сечения балок:
- главная балка: - высота [pic]
- второстепенная балка: - высота [pic]
1 Расчет многопролетной плиты ребристого перекрытия
1.1 Расчетный пролет и нагрузки
Расчетный пролет плиты равен расстоянию в свету между гранями ребер
[pic] в продольном направлении [pic]
Отношение пролетов 715185=3862 – плиту рассчитываем как работающую
по короткому направлению. Принимаем толщину плиты 006м.
Таблица 5 - нагрузка на 1 м2 перекрытия
нагрузка. надёжности понагрузка.
Собственный вес плиты 1500 11
[pic]то же засыпки из 1125
песка =60 мм [pic] 1020 11
то же цементно-песчаной
стяжки =40 мм [pic] 1145
то же асфальтобетона 880 13
Полная нагрузка 9675 – 11425
Рисунок 17 - К расчету многопролетной неразрезной плиты монолитного
ребристого перекрытия
Для расчета многопролетной плиты выделяем полосу шириной 1 м.
Расчетная нагрузка на 1 м длины плиты с учетом коэффициента надежности по
назначению здания [pic].
Изгибающие моменты определяем как для многопролетной плиты с
учетом перераспределения моментов:
- в средних пролетах и на средних опорах:
- в I пролете и на I промежуточной опоре
Средние пролеты плиты окаймлены по всему контуру монолитно связанными с
ними балками и под влиянием возникающих распоров изгибающие моменты
уменьшаются на 20[pic] если [pic]
При [pic]условие не соблюдается.
1.2 Характеристики прочности бетона и арматуры
Бетон тяжелый класса В20; призменная прочность [pic] прочность при осевом
растяжении [pic] коэффициент условий работы бетона [pic]
Арматура - класса А240 в сварной рулонной сетке [pic]
1.3 Подбор сечений продольной арматуры
В средних пролетах и на средних опорах [pic]
Принимаем 58А240 с [pic] c шагом [pic] и соответствующую сетку марки
В первом пролете и на I промежуточной опоре [pic].
Сечение арматуры [pic]
Принимаем две сетки - основную и той же марки доборную с общим числом
А240 с [pic] с шагом [pic].
2 Расчет многопролетной второстепенной балки
2.1 Расчетный пролет и нагрузки
Расчетный пролет равен расстоянию в свету между главными балками:
Расчетные нагрузки на 1 м длины второстепенной балки:
-собственный вес плиты и пола: [pic]
- то же балки сечением [pic]
C учетом коэффициента надежности по назначению здания [pic]
Временная нагрузка с учетом [pic]
Полная расчетная нагрузка [pic]
Рисунок 18 - К расчету неразрезной второстепенной балки:
а) и б)- загружение пролетов постоянной и
временной нагрузкой;
в) эпюры изгибающих моментов
2.2 Определение расчетных усилий
Изгибающие моменты определяем как для многопролетной балки с учетом
На I промежуточной опоре [pic].
В средних пролетах и на средних опорах [pic].
Отрицательные моменты в средних пролетах зависят от отношения временной
нагрузки к постоянной. При [pic]
отрицательный момент в среднем пролете в расчетном сечении в месте обрыва
надопорной арматуры равен 40% момента на средней опоре [pic].
- на крайней опоре [p
- на I промежуточной опоре слева [p
- на I промежуточной опоре справа [pic].
2.3 Характеристики прочности бетона и арматуры
Бетон тяжелый класса В20; призменная прочность [pic] прочность при
осевом растяжении [pic] коэффициент условий работы бетона[pic]модуль
- продольная класса А300 [p
- поперечная класса А240 [pic]модуль упругости [pic].
2.4 Расчет прочности второстепенной балки по сечениям нормальным
Высоту сечения балки уточняем по пролетному наибольшему моменту.
Определяем рабочую высоту балки:
Полная высота сечения [pic].
Принимаем [pic] [pic].
В пролетах сечение тавровое - полка в сжатой зоне.
Расчетная ширина полки при [pic] равна [pic].
Сечение в I пролете [pic]
По табл.[pic] находим [pic][pic]
нейтральная ось проходит в пределах сжатой полки.
Сечение арматуры: [pic]
Принимаем 228 А300 с [pic].
Сечение в среднем пролете [pic].
Принимаем 222 А300 с [pic].
На отрицательный момент [pic] сечение работает как прямоугольное.
Принимаем 214 А300 с [pic]
Сечение на I промежуточной опоре [pic].
Принимаем 614 А300 с [pic]две гнутые сетки по 314 А300
Сечение на средних опорах [pic]
Принимаем 614 А300 c [pic].
2.5 Расчет прочности второстепенной балки по сечениям наклонным к
продольной оси [pic]
Диаметр поперечных стержней устанавливаем из условия сварки с продольной
арматурой диаметром 28 мм и принимаем равным [pic]
класса А240 с [pic].
Шаг поперечных стержней по конструктивным условиям принимаем равным
[pв средней части пролета шаг
[pic] принимаем [pic]
Влияние свесов сжатых полок:
Условие [pic] выполняется.
Требование [pic]- выполняется.
При расчете прочности вычисляем:
вычисляем значение (с) по формуле:
Усилие воспринимаемое бетоном:
Длина проекции расчетного наклонного сечения [pic]
Усилие воспринимаемое хомутами:
Условие [pic]удовлетворяется.
Проверка прочности по сжатой наклонной полосе.
Условие прочности: [pic]

Бабошко.dwg

Водоизоляция4 слоя рубероида12 мм
Пенобетонные плиты120 мм
Пароизоляция 1 слой рубероида3 мм
Цементно-песчаная стяжка20 мм
Засыпка из гравия 60 мм
План сборного перекрытия на отм. 3.200 М1:100
Схема армирования плиты П-1 М 1:20
Проект гражданского 6-этажного здания
Конструктивное решение
Напрягае-nмаяnарматураnкласса
Ведомость расхода стали на П-1 кг
Привязатьnпроволокой nк КP
Центрирующая прокладка
Армирование колонны К-1 М1:20
Бетон замоноличивания
Рабочие стержни колонны
Центрирующая nпрокладка
Плита перекрытия П-1
Напрягаемая арматура
Спецификация сборных элементов плиты перекрытия П-1
Спецификация арматурных и закладных деталей nплиты перекрытия П-1
В500-(х200)+100n 3В500-200
Стык ригеля с колонной М1:20
Армирование ригеля Р-2
Армирование ригеля Р-1

Бабошко.doc

1 Компоновка конструктивной схемы сборного перекрытия
Выбираем поперечное расположение ригелей относительно длины здания за
счет чего достигается повышение жесткости что необходимо в зданиях с
большими проемами. На средних и крайних опорах ригели опираются на
консоли колонн. Принимаем прямоугольную форму сечения ригеля как
наиболее простую для расчета.
Поскольку нормативная нагрузка 55 кПа меньше 6 кПа принимаем
многопустотные предварительно напряженные плиты номинальной
шириной 1500 мм. Связевые плиты располагаем по осям колонн.
В крайних пролётах помимо основных плит принято по одному доборному
элементу шириной 750 мм. Сетка колонн 45х48 м.
В продольном направлении жесткость здания обеспечивается вертикальными
связями устанавливаемыми в одном среднем пролете по каждому ряду
В поперечном направлении жесткость здания обеспечивается по рамно-
связевой системе: ветровая нагрузка через перекрытия работающие как
горизонтальные жесткие передается на торцевые стены выполняющие
функции вертикальных связевых диафрагм и поперечные рамы. Поперечные
рамы работают на вертикальную и горизонтальную нагрузку.
Исходя из климатических условий района строительства принимаем толщину
стен в два с половиной кирпича.
Принят один типоразмер плит и один типоразмер доборного элемента.
Принимаем привязку осей 0х640 мм.
Расчет многопустотной преднапряженной плиты по двум группам
предельных состояний
1 Расчет многопустотной плиты по I группе предельных состояний
1.1 Расчетный пролет и нагрузки
Для установления расчетного пролета плиты задаёмся размерами сечения
При опирании на ригель поверху расчётный пролёт равен:
Рисунок 2 – К определению расчетного пролета плиты
Таблица 1 - Нагрузка на 1м² междуэтажного перекрытия
№ ппНаименование нагрузки Нормативная Коэфф. Расчётная
нагрузка надёжности понагрузка
собственный вес 2950 11 3245
многопустотной плиты
[pic] -то же асфальтобетона 275 13 360
Временная 5500 12 6600
длительная 4000 12 4800
кратковременная 1500 12 1800
Полная нагрузка 8725 - 10205
В том числе: 7225 - -
постоянная и длительная 1500 - -
Расчётная нагрузка на 1 м длины при ширине плиты 15 м с учётом
коэффициента надёжности по назначению здания [pic]
Нормативная нагрузка на 1 м длины:
в том числе постоянная и длительная: [pic].
1.2 Усилия от расчетных и нормативных нагрузок
Рисунок 3 - Расчетная схема плиты
От расчетной нагрузки:
От нормативной нагрузки:
От нормативной постоянной и длительной нагрузки:
1.3 Установление размеров сечения плиты
Высота сечения многопустотной (8 круглых пустот диаметром 140мм)
преднапряженной плиты равна [p рабочая высота сечения [pic].
Размеры: толщина верхней и нижней полок [pic]
Ширина ребер: средних 0035 м крайних 00625 м.
В расчетах по предельным состояниям I группы расчетная толщина сжатой
полки таврового сечения [p отношение [pic] при этом в расчет
вводится вся ширина полки [p расчетная ширина
Рисунок 4 - Поперечные сечения многопустотной плиты
а) проектное сечение;
б) приведенное сечение;
в) к расчету по образованию трещин;
1.4 Характеристики прочности бетона и арматуры
Многопустотную предварительно напряженную плиту армируем канатами
класса К1400 c механическим натяжением на упоры форм.
Изделие подвергаем тепловой обработке при атмосферном давлении.
Бетон тяжелый класса В30 соответствующий напрягаемой арматуре.
Призменная прочность нормативная [pic] расчетная[pic]
коэффициент условий работы бетона [p нормативное сопротивление при
растяжении [pic] расчетное [pic] начальный
модуль упругости бетона [pic] [pic]
Арматура продольная – канаты класса К1400 диаметром 15 мм; нормативное
сопротивление [pic] расчетное сопротивление [pic] модуль
Предварительное напряжение арматуры принимаем равным
Проверяем выполнение условия при механическом способе натяжения:
[pic] - условие выполняется.
Вычисляем предельное отклонение предварительного напряжения:
где n=2– число напрягаемых канатов плиты.
Коэффициент точности натяжения при благоприятном влиянии
предварительного напряжения [pic]([pic]
При проверке по образованию трещин в верхней зоне плиты при обжатии
Предварительное напряжение с учётом точности натяжения:
1.5 Расчёт прочности плиты по сечению нормальному к продольной
Сечение тавровое с полкой в сжатой зоне.
Условие:[pic]: [pic]
Так как [pic] условие выполняется т.е. нижняя граница сжатой зоны
располагается в пределах полки [pic]
По таблице 3.1[1] находим при классе канатов К1400 и [pic]
Тогда [pic] следовательно сжатой
арматуры не требуется и площадь сечения арматуры вычисляем по формуле:
Принимаем арматуру 215 К-7 с [pic]
2 Расчёт многопустотной плиты по предельным состояниям II группы
2.1 Геометрические характеристики приведённого сечения
Круглое очертание пустот заменяем эквивалентным квадратным со стороной
[pic].Толщина эквивалентного сечения
[pic].Ширина ребра [pic]
Ширина пустот [pic].Площадь приведенного сечения [pic][pic]
(величиной [pic] пренебрегаем ввиду относительной малости)
Расстояние от нижней грани до центра тяжести приведенного сечения
Момент инерции приведённого сечения:
где [pic]момент инерции [pic] части сечения относительно оси
проходящей через центр тяжести этой части сечения;
Момент сопротивления приведённого сечения по нижней зоне
то же по верхней зоне [pic]
Расстояние от ядровой точки наиболее удаленной от растянутой зоны
(верхней) до центра тяжести приведённого сечения:
То же наименее удаленной от растянутой зоны (нижней):
Отношение напряжения в бетоне от нормативных нагрузок и усилия обжатия
к расчетному сопротивлению бетона для предельных состояний второй
группы предварительно принимаем равным 075.
Упругопластический момент сопротивления по растянутой зоне:
где [pic] - коэффициент принимаемый для двутавровых сечений
Упругопластический момент по растянутой зоне в стадии изготовления и
2.2 Определение потерь предвари[pic]тельного напряжения
Коэффициент точности натяжения арматуры при этом [pic]
Потери от релаксации напряжений в арматуре при механическом способе
Потери от температурного перепада между натянутой арматурой и упорами
[pic] так как при пропаривании форма с упорами нагревается вместе с
Усилие обжатия с учётом полных потерь:
Эксцентриситет этого усилия относительно центра тяжести приведённого
Напряжение в бетоне при обжатии:
Устанавливаем величину передаточной прочности бетона из условия:
Принимаем [pic] тогда [pic].
Первые потери: [pic]
Вычисляем сжимающие напряжения в бетоне на уровне центра тяжести
напрягаемой арматуры от усилия обжатия [pic] (без учета момента от веса
[pic]Потери от ползучести бетона составляют:
Потери от усадки бетона [pic].
Вторые потери: [pic].
Полные потери: [pic]
т.е. больше установленного минимального значения потерь.
2.3 Расчёт прочности плиты по сечению наклонному к продольной оси
Влияние продольного усилия обжатия [pic]
Проверяем требуется ли поперечная арматура по расчёту.
Условие: [pic][pic][pic] -
При [pic] [pic] принимаем [pic].
Другое условие: [pic] [pic]- условие
Следовательно поперечная арматура не требуется по расчету.
На приопорных участках длиной [pic] устанавливаем конструктивно
поперечные стержни 5В500 с шагом s=h2= 022=01м в средней части
пролета поперечная арматура не применяется поскольку ширина плиты
2.4 Расчёт по образованию трещин нормальных к продольной оси
Выполняем для выяснения необходимости проверки по раскрытию трещин. При
этом для элементов к трещиностойкости которых предъявляют требования 3-
й категории принимаем значения коэффициента надежности по нагрузке:
Вычисляем момент образования трещин по приближённому способу ядровых
Здесь ядровый момент усилия обжатия при [pic]:
[pic] - значение [pic] при классе бетона численно равном
Поскольку [pic]трещины в растянутой зоне не
Проверяем образуются ли начальные трещины в верхней зоне плиты при её
обжатии при значении коэффициента точности натяжения [pic].
Расчётное условие: [pic]
условие не удовлетворяется начальные трещины образуются:
здесь [pic]- сопротивление бетона растяжению соответствующее
передаточной прочности бетона [pic].
Принимаем конструктивно в верхней зоне плиты нестандартную сварную
сетку из одинаковых в обоих направлениях стержней 5В500;
марка сетки [pic] с [pic].
2.5 Кривизна предварительно напряженной плиты на
Кривизну элемента на участке без трещин определяем по формуле
где М - изгибающий момент от внешней нагрузки или момент усилия
предварительного обжатия относительно оси проходящей через
тяжести приведенного сечения;
[pic] - момент инерции приведенного сечения относительно его центра
[pic] - модуль деформации сжатого бетона принимаемый равным:
при непродолжительном действии нагрузки(4.33) [8]
Вычисляем прогиб плиты:
2.6 Расчёт плиты на усилия возникающие в период изготовления
транспортирования и монтажа
Расчет ведем на совместное действие внецентренного сжатия и нагрузки от
За расчётное сечение принимаем сечение расположенное на расстоянии 08
Нагрузка от собственного веса:
[pic] Момент от собственного веса:
Поскольку в верхней зоне плиты (в полке) принята сетка с общей площадью
продольных стержней [pic] сечение стержней каркаса КР-1 принимаем
исходя из разницы:[pic].
Принимаем 216 А400 с [pic] для каркасов КР-1.
Рисунок 5- Расчетная схема плиты в период изготовления транспортирования
Расчет четрехпролетного неразрезного ригеля
Расчетный пролет ригеля между осями колонн [pic] а в крайних пролетах:
где [pic] привязка оси стены от внутренней грани м
[pic] глубина заделки ригеля в стену м
1 Материалы ригеля и их расчетные характеристики
Бетон тяжелый класса: В15 [pic] [pic] коэффициент
условий работы бетона [pic].
- продольная рабочая из стали класса А400 [p
модуль упругости [pic]
- поперечная из стали класса 5В500 [pic]
2 Статический расчет ригеля
Предварительно определяем размеры сечения ригеля:
Нагрузка от собственного веса ригеля: [pic]
Нагрузку на ригель собираем с грузовой полосы шириной равной
номинальной длине плиты перекрытия.
Вычисляем расчетную нагрузку на 1м длины ригеля.
-от перекрытия с учётом коэффициента надёжности по назначению
-от массы ригеля с учётом коэффициента надёжности [pic] и [pic]
Временная нагрузка с учётом коэффициента надёжности по назначению
Полная расчетная нагрузка: [pic].
Расчетные значения изгибающих моментов и поперечных сил находим в
предположении упругой работы неразрезной четырехпролетной балки. Схемы
загружения и значения M и Q в пролетах и на опорах приведены в
По данным табл.2 строим эпюры изгибающих моментов и поперечных сил
для различных комбинаций нагрузок. При этом значения M и Q от
постоянной нагрузки – схема I – входят в каждую комбинацию. Далее
производим перерасчет усилий.
Для обеих промежуточных опор устанавливаем одинаковое значение
опорного момента равное сниженному на 30% максимальному значению
момента на опоре «В»: [pic]
Исходя из принятого опорного момента отдельно для каждой
комбинации осуществляем перераспределение моментов между опорными и
промежуточными сечениями добавлением треугольных эпюр моментов.
Опорный момент ригеля по грани колонны на опоре «С» со стороны
второго пролета при высоте сечения колонны [pic]
Для расчета прочности по сечениям наклонным к продольной оси
принимаем значения поперечных сил ригеля большие из двух расчетов:
упругого расчета и с учетом перераспределения моментов.
3 Расчёт прочности ригеля по сечениям нормальным к продольной
Высоту сечения ригеля уточняем по пролетному наибольшему моменту.
Полная высота сечения:
С учетом унификации принимаем [pic] [pic]
Для опорных и пролётных сечений принято расстояние от границы
растянутой грани до центра тяжести растянутой арматуры [pic] при
расположении арматуры в 2 ряда и [pic] при расположении арматуры в 1 ряд.
Рисунок 8- К расчету прочности ригеля – сечение
- в пролете (а) - на опоре
Сечение в первом пролёте: [pic] [pic]
Расчет сечения арматуры выполняем используя вспомогательные таблицы.
Определяем площадь сечения продольной арматуры:
По сортаменту принимаем для армирования 416А400 с [pic].
Сечение во втором пролёте [pic]
По сортаменту принимаем 410 A400 c[pic]
Количество верхней арматуры определяем по величине опорных
изгибающих моментов.
Сечение на опоре «С» [pic]
Для армирования опорных сечений принимаем:
- со стороны 1го пролета: 210 А400+216 A400 c [pic].
- со стороны 2го пролета: сечение арматуры доводимой до опор
определяем исходя из значения отрицательного момента [pic] [pic]
Следовательно до опор должна доводиться арматура не менее 212А400 с
Принимаем 212А400+216А400 c [pic].
4 Расчёт прочности ригеля по сечениям наклонным к продольной оси
Максимальная поперечная сила (на первой промежуточной опоре слева)
Диаметр поперечных стержней устанавливаем из условия сварки с
продольной арматурой диаметром [pic] и принимаем равным [pic]
класса В500 с [pic]. Шаг поперечных стержней по конструктивным
условиям принимаем[pic]. На всех приопорных участках длиной [pic]
принимаем шаг[p в средней части пролета шаг[pic].
Вычисляем:[pic][pic]
Условие [pic]выполняется.
Требование [pic]- выполняется.
При расчете прочности вычисляем:
Поскольку [pic] вычисляем значение (с) по формуле:[pic]
Тогда усилие воспринимаемое бетоном равно:
Поперечная сила в вершине наклонного сечения [pic].
Длина проекции расчетного наклонного сечения [pic].
Усилие воспринимаемое хомутами равно:[pic]
Условие [pic] удовлетворяется.
Проверка прочности по сжатой наклонной полосе.
Условие прочности: [pic]
5 Построение эпюры арматуры
Эпюру арматуры строим в такой последовательности:
- определяем изгибающие моменты М воспринимаемые в расчетных
сечениях по фактически принятой арматуре;
- устанавливаем графически или аналитически на огибающей эпюре
моментов по ординатам М места теоретического обрыва стержней;
- определяем длину анкеровки обрываемых стержней
[pic] причем поперечная сила Q в месте теоретического обрыва
стержня принимаем соответствующей изгибающему моменту в этом сечении;
здесь d – диаметр обрываемого стержня.
- в пролете допускается обрывать не более 50% расчетной площади
сечения стержней вычисленных по максимальному изгибающему моменту.
Рассмотрим сечение первого пролёта. Арматура 416А400 c [pic].
Определяем момент воспринимаемый сечением для чего рассчитываем
необходимые параметры:
где [pic]- для арматуры класса А400.
[pic]Арматура 216A400 обрывается в пролете а стержни 216А400 c
[pic] доводятся до опор.
Определяем момент воспринимаемый сечением с этой арматурой:
Графически определяем точки обрыва двух стержней 216А400 . В
первом сечении поперечная сила [pic] во втором [pic]. Интенсивность
поперечного армирования в первом сечении при шаге хомутов [pic] равна:
Во втором сечении при шаге хомутов [pic]
Сечение во втором пролете: принята арматура 410 А400 с [pic].
[pic] Арматура 210A400 обрывается в пролете а стержни
0А400 c [pic] доводятся до опор.
Графически определяем точки обрыва двух стержней 10A400.
Поперечная сила в сечении [pic]. Интенсивность поперечного армирования
при шаге хомутов [pic] равна: [pic]
На первой промежуточной опоре слева принята арматура
0 А400+216 A400 c [pic].
[pic] Стержни 210 А400 c [pic] доводятся до опор.
Поперечная сила [pic]. Интенсивность поперечного армирования при
шаге хомутов [pic] равна: [pic]
В качестве верхней арматуры второго пролета принята арматура
2 А400+216 А400 c [pic].Определяем момент
воспринимаемый сечением c этой арматурой:
[pic] Стержни 212 А400 c [pic] доводятся до опор.
[pic] Поперечная сила [pic]. Интенсивность поперечного армирования при
6 Расчет стыка ригеля с колонной
Рассматриваем вариант бетонированного стыка. В этом случае изгибающий
момент на опоре воспринимается соединительными стержнями в верхней
растянутой зоне и бетоном заполняющим полость между торцом ригелей и
Принимаем бетон для замоноличивания класса В15 [pic] [pic].
стыковые стержни из арматуры класса [pic]
Изгибающий момент ригеля на грани колонны [pic]
рабочая высота сечения [pic]
Определяем площадь сечения стыковых стержней:
Принимаем арматуру 218 А400 c [pic].
Длину сварных швов для приварки стыковых стержней с закладными
деталями ригеля определяем следующим образом:
коэффициент 13 вводим для обеспечения надежной работы сварных швов в
случае перераспределения опорных моментов вследствие пластических
При двух стыковых стержнях и двусторонних швах длина каждого шва
(с учетом непровара) будет равна: [pic]
Конструктивное требование [pic].
Закладная деталь ригеля приваривается к верхним стержням каркаса при
изготовлении арматурных каркасов. Сечение этой детали из условия
прочности на растяжение:
Конструктивно принята закладная деталь в виде гнутого швеллера из
полосы [pic] длиной [pic].
Длина стыковых стержней складывается из размера сечения колонны двух
зазоров по 5 см между колонной и торцами ригелей и двух длин сварного
Рисунок 9 - К расчету бетонированного стыка
Расчет центрально нагруженной колонны
1 Определение продольных сил от расчетных нагрузок
Грузовая площадь средней колонны при сетке колонн [pic]равна:
[pic]. Подсчет нагрузок приводим в таблице 3.
Таблица 3 - Нормативные и расчетные нагрузки
№ Наименование нагрузки Нормативная Коэфф.надёРасчётная
п нагрузка жности по нагрузка.
постоянная: 120 150
-от рулонного ковра в три слоя; 440 12 575
-от цементного выравнивающего слоя 480 580
- от утеплителя- пенобетонных плит 40 50
- от пароизоляции в один слой; 560 11 620
- от многопустотных плит; 500 11 550
- от вентиляционных коробов и
Снеговая: (Кострома IV район) - 2400
в том числе длительная (50%) 1680 - 1200
кратковременная (50%) 840 - 2400
- от асфальтобетона 275 13 360
- от многопустотной плиты 2950 11 3245
В том числе: длительная 4000 12 4800
кратковременная 1500 1800
Полная от перекрытия 9285 - 10825
в том числе постоянная и длительная - - 9025
Сечение колонн предварительно принимаем [pic].
Расчетная длина колонн во втором-шестом этажах равна высоте этажа то
Собственный расчетный вес колонн на один этаж:
Сбор нагрузок поэтажно:
Таблица 4 - Подсчет расчетной нагрузки на
пп Собственный Расчетная суммарная нагрузка
Постоянная кратковре Постоянная и
менная длительная полная
2 Характеристики прочности бетона и арматуры
Бетон тяжелый класса В225 расчетное сопротивление на осевое сжатие
[pic] коэффициент условий работы бетона [pic].
- продольная класса А400 расчетное сопротивление на осевое растяжение
- поперечная - класса В500 [pic].
3 Определение изгибающих моментов колонны от расчетных
Рисунок 10 - Расчетная схема колонны
Усилия с учетом коэффициента надежности по назначению здания [pic]
Принимаем сечение колонны [pic].
Определяем максимальный момент колонн- при загружении 1+2 – без
перераспределения моментов. При действии длительных нагрузок.
Сечение ригеля принято равным [pic] сечение колонны
[pic] длина колонны равна высоте этажа то есть [pic].
Вычисляем отношение погонных жесткостей ригеля и колонны:
Коэффициенты для вычисления изгибающих моментов находим по табл.2[1].
[pic] - нагрузка на ригель от
временной длительной нагрузки;
При действии полной нагрузки:
где [pic] - нагрузка на ригель
от временной кратковременной нагрузки;
Разность абсолютных значений опорных моментов в узле рамы: при
длительных нагрузках: [pic] при полной нагрузке [pic].
Изгибающий момент колонны I этажа от длительных нагрузок
то же от полной нагрузки [pic]
Вычисляем изгибающие моменты колонны соответствующие максимальным
продольным силам; для этой цели используем загружение пролетов
От длительных нагрузок:
где [pic] - нагрузка от постоянной и длительной
Изгибающий момент колонны I этажа [pic].
От полных нагрузок [p
Изгибающий момент колонны I этажа: [pic]
4 Подбор сечений симметричной арматуры [pic]
Комбинации расчетных усилий: максимальная продольная сила
[pic] в том числе от длительных нагрузок [pic]
и соответствующий момент [pic] в том числе от длительных
Максимальный момент [pic] в том числе от длительных нагрузок [pic] и
соответствующее загружению 1+2 значение
Рабочая высота сечения колонны [pic] ширина [pic].
Эксцентриситет силы [pic]. Случайный
эксцентриситет [pic] или [pic].
Поскольку случайный эксцентриситет больше эксцентриситет силы его и
принимаем для расчета статически неопределимой системы.
Находим значения моментов в сечении относительно оси проходящей через
центр тяжести наименее сжатой (растянутой) арматуры. При длительной
при полной нагрузке:
Расчетную длину колонн многоэтажных зданий при жестком соединении
ригелей с колоннами в сборных перекрытиях принимаем равной высоте
Вычисляем параметры для тяжелого бетона:
[pЗначение [pic][pic]
Отношение модулей упругости [pic].
Задаемся коэффициентом армирования [pic] и вычисляем критическую силу:
Вычисляем коэффициент: [pic]
Значение эксцентриситета [pic]
Определяем граничную относительную высоту сжатой зоны:
характеристика деформативных свойств
Площадь сечения арматуры:
[pic]Принимаем 222 А400 c [pic]
Проверяем коэффициент армирования:
5 Расчет и конструирование короткой консоли
Опорное давление ригеля [pic]
Длина опорной площадки:
Вылет консоли с учётом зазора 5 см составляет
Расстояние от грани колонны до силы Q :
Высота консоли в сечении у грани колонны принимают равной
У свободного края при угле наклона сжатой грани [pic]высота консоли
Рабочая высота сечения консоли [pic].
Поскольку выполняется условие [pic] то консоль
Для короткой консоли выполняются 2 условия:
условие выполняется.
Изгибающий момент консоли у грани колонны
Площадь сечения продольной арматуры консоли:
По сортаменту подбираем арматуру 212 А400 c [pic].
Консоль армируем горизонтальными хомутами (5В500 с
[pic] с шагом S=01 м (при этом [pic] и [pic]) и отгибами 212 (400 с
Проверяем прочность сечения консоли по условию:
Правая часть условия принимается не более
Поскольку [pic] прочность консоли обеспечена.
Рисунок 11 - Схема армирования коротких консолей.
6 Конструирование арматуры колонны. Стык колонн
Колонна армируется пространственным каркасом образованным из плоских
сварных каркасов. Диаметр поперечных стержней устанавливаем из условия
сварки с продольной арматурой 22 мм и принимаем равным 6 В500 с шагом
[pic] что не более [pic] и [pic].
Стык колонн осуществляем на ванной сварке выпусков стержней с
обетонированием. В местах контактов концентрируются напряжения поэтому
торцевые участки усиливаем косвенным армированием. Последнее
препятствует поперечному расширению бетона при продольном сжатии.
Косвенное армирование представляет собой пакет поперечных сеток.
Принимаем 4 сетки с шагом [pic]– на расстоянии равном [pic]. Для этих
сеток принимаем арматуру 5 В500.
Рисунок 12 - Конструкция стыка колонн
7 Расчет сборных элементов многоэтажной колонны на воздействия в период
транспортирования и монтажа.
При транспортировании под колонну кладем 2 подкладки на одинаковом
расстоянии от торцов. Тогда в сечении колонны под подкладками и в
середине пролета между подкладками нагрузка от собственной массы
колонны вызовет изгибающие моменты:
При высоте 1-го этажа в 32 м расстояние от пола 2-го этажа до верхнего
торца колонны 1-го этажа – 07 м и от нулевой отметки до верхнего
отреза фундамента – 015 м а также в предположении что фундамент
будет трехступенчатым с общей высотой – 12 м и расстоянием от его
подошвы до нижнего торца колонны равным 04 м общая длина сборного
элемента колонны составит:
При транспортировании конструкции для нагрузки от их собственной массы
вводится коэффициент динамичности 16. Коэффициент [p [pic].
Изгибающий момент воспринимаемый сечением при симметричном
[pic] и [pic] [pic]- условие выполняется.
В стадии монтажа колонны строповку осуществляем в уровне низа консоли.
Расстояние от торца колонны до места захвата [pic] коэффициент
динамичности для нагрузки от собственного веса при подъеме и монтаже –
[pic] [pic] и [pic] [pic]- условие выполняется.
Под 2-хэтажные колонны при транспортировании следует укладывать
подкладки. При подъеме и монтаже этих колонн их строповку следует
осуществлять за консоли в 2-х уровнях.
Рисунок 13 - Расчетные схемы колонны:
Расчет трехступенчатого центрально-нагруженного фундамента
Продольные усилия колонны: [pic]
Условное расчетное сопротивление грунта: [pic]
Класс бетона B225 [pic] [pic] [pic]
Арматуру класса А400 [pic].
Вес единицы объема бетона фундамента и грунта на его обрезах [pic].
Высота фундамента должна удовлетворять условиям:
[pic]длина анкеровки арматуры колонны в стакане
[pic]требуемый зазор между торцом колонны и дном
Приняв [pic] длину анкеровки арматуры колонны 22 А400 в бетоне
фундамента класса В225 [pic] устанавливаем
предварительную высоту фундамента:
Окончательно принимаем высоту фундамента [pic]- двухступенчатый
Глубину фундамента принимаем равной:
где [pic] расстояние от уровня чистого пола до верха фундамента.
Фундамент центрально-нагруженный в плане представляет собой квадрат.
Площадь подошвы фундамента определяем по формуле:
где [pic]- нормативная продольная сила для расчетов размеров подошвы.
Подсчитываем с учетом усредненного значения [pic]:
Принимаем [pic]- кратно 03м.
Кроме того рабочая высота фундамента h0 из условия продавливания по
поверхности пирамиды (грани которой наклонены на 450 к горизонту)
должна быть не менее:
где [pic]давление на грунт от расчетной
Рабочая высота фундамента [pic].
Проверяем отвечает ли [pic] условию прочности по
поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении
начинающемся на линии пересечения пирамиды продавливания с подошвой
Для единицы ширины этого сечения: [pic] вычисляем:
[pic] [pic] – условие
Проверку фундамента по прочности на продавливание колонной дна стакана
производим из условия:
F – расчетная продавливающая сила определяющаяся по формуле:
Um – среднее арифметическое периметров верхнего и нижнего основания
пирамиды продавливания колонной от дна стакана
[pic] - условие не удовлетворяется.
Проверку прочности фундамента на раскалывание проводим из условия:
[pic]– площадь вертикального сечения фундамента в плоскости
проходящей по оси сечения колонны за вычетом площади
Глубина стакана: [pic]
Площадь стакана:[pic]
[pic]- условие выполняется.
Прочность фундамента считается обеспеченной.
Армирование фундамента по подошве определяем расчетом на изгиб по
сечениям нормальным к продольной оси по граням ступеней и грани
колонны как для консольных балок.
Расчет на изгибающие моменты в сечениях проходящих по грани 1-2 (III-
-3 (II-II) 3 (I-I) вычисляем по формулам:
Из двух значений выбираем большее и по сортаменту производим подбор
арматуры в виде сетки. Принимаем нестандартную сварную сетку с
одинаковой в обоих направлениях рабочей арматурой из стержней
Проценты армирования:
что больше [pic] и меньше [pic].
Рисунок 14 - Конструкция отдельного фундамента
Расчет монолитного ребристого перекрытия
Монолитное ребристое перекрытие компонуем с поперечными главными
балками и продольными второстепенными балками. Второстепенные балки
располагаются по рядам колонн и в третях главной балки при этом
пролеты плиты между осями ребер равны: [pic]
Предварительно задаемся размерами сечения балок:
- главная балка: - высота [pic]
- второстепенная балка: - высота [pic]
1 Расчет многопролетной плиты ребристого перекрытия
Расчетный пролет плиты равен расстоянию в свету между
гранями ребер [pic] в продольном направлении [pic].
Отношение пролетов [pic] плиту рассчитываем как работающую
по короткому направлению. Принимаем толщину плиты [pic].
Рисунок 16 - К расчёту монолитного ребристого перекрытия
а) схема загружения постоянной q и временной
Таблица 5 - Нагрузка на 1м² междуэтажного перекрытия
№ пп Наименование нагрузки Нормативная Коэфф. Расчётная
нагрузка. надёжности понагрузка.
Постоянная 1500 11 1650
Собственный вес плиты
асфальтобетона 275 13 260
Полная нагрузка 7275 – 8510
Расчетная нагрузка на 1 м длины плиты с учетом коэффициента надежности
по назначению здания [pic].
Изгибающие моменты определяем как для многопролетной плиты
с учетом перераспределения моментов:
- в средних пролетах и на средних опорах:
- в I пролете и на I промежуточной опоре
Средние пролеты плиты окаймлены по всему контуру монолитно связанными с
ними балками и под влиянием возникающих распоров изгибающие моменты
уменьшаются на 20[pic] если [pic]
При [pic]условие соблюдается.
1.2 Характеристики прочности бетона и арматуры
Бетон тяжелый класса В225; призменная прочность [pic] прочность при
осевом растяжении [pic] коэффициент условий работы бетона [pic]
Арматура - проволока класса В500 в сварной рулонной сетке [pic]
1.3 Подбор сечений продольной арматуры
В средних пролетах и на средних опорах [pic]
Принимаем 63 В500 с [pic] с [pic] шагом и нестандартную сварную сетку
из стержней 3В500 марки [pic]
В первом пролете и на I промежуточной опоре [pic].
Принимаем две сетки- основную и той же марки доборную с общим числом
3 В500 с [pic] с шагом [pic].
2 Расчет многопролетной второстепенной балки
2.1 Расчетный пролет и нагрузки
Расчетный пролет равен расстоянию в свету между главными балками:
Расчетные нагрузки на 1 м длины второстепенной балки:
-собственный вес плиты и пола: [pic]
- то же балки сечением [pic]
C учетом коэффициента надежности по назначению здания [pic]
Временная нагрузка с учетом [pic]
Полная расчетная нагрузка [pic]
Рисунок 17 - К расчёту второстепенной балки монолитного ребристого
а) б) - схемы загружения постоянной и длительной
в) - огибающая эпюра моментов
2.2 Определение расчетных усилий
Изгибающие моменты определяем как для многопролетной балки с учетом
перераспределения моментов.
На I промежуточной опоре [pic].
Отрицательные моменты в средних пролетах зависят от отношения временной
нагрузки к постоянной. При [pic] отрицательный
момент в среднем пролете в расчетном сечении в месте обрыва надопорной
арматуры можно принять равным 40[pic] момента на средней опоре [pic]
- на крайней опоре [pic]
- на I промежуточной опоре слева [pic]
- на I промежуточной опоре справа [pic]
2.3 Характеристики прочности бетона и арматуры
Бетон тяжелый класса В225; призменная прочность [pic] прочность
при осевом растяжении [pic] коэффициент условий работы бетона[pic]
Арматура - продольная класса А400 [pic]
- поперечная класса В500[pic] модуль упругости
2.4 Расчет прочности второстепенной балки по сечениям нормальным
Высоту сечения балки уточняем по пролетному наибольшему моменту.
Определяем рабочую высоту балки:
Полная высота сечения [pic].
Принимаем [pic] [pic].
В пролетах сечение тавровое - полка в сжатой зоне.
Расчетная ширина полки при [pic] равна [pic].
Сечение в I пролете [pic]
По табл.[pic] находим [pic][pic]
нейтральная ось проходит в пределах сжатой полки.
Сечение арматуры: [pic]
Принимаем 216 А400 с [pic].
Сечение в среднем пролете [pic]
Принимаем 214 А400 с [pic].
На отрицательный момент [pic] сечение работает как прямоугольное.
Принимаем 210 А400 с [pic]
Сечение на I промежуточной опоре [pic]
Принимаем 410 А400 с [pic]две гнутые сетки по 210 А400 в
Сечение на средних опорах [pic]
Принимаем 310 А400 c [pic].
2.5 Расчет прочности второстепенной балки по сечениям наклонным к
продольной оси [pic].
Диаметр поперечных стержней устанавливаем из условия сварки с продольной
арматурой диаметром 16 мм и принимаем равным [pic] класса В500 с [pic].
Шаг поперечных стержней по конструктивным условиям принимаем равным
[pic] в средней части пролета шаг [pic] принимаем [pic].
Влияние свесов сжатых полок:
[pic] принимаем [pic].
Поскольку [pic] вычисляем значение (с) по формуле:[pic] - принимаем
Длина проекции расчетного наклонного сечения:
[pic] принимаем [pic]
Условие [pic]удовлетворяется.