Железобетонные и каменные конструкции с армированием балок и плит

ПЗ.doc

Курс Железобетонные и
каменные конструкции
Петрозаводский государственный университет
Строительный факультет
Кафедра архитектуры строительных конструкций и геотехники
Железобетонное монолитное перекрытие
Пояснительная записка к курсовому проекту
КОМПОНОВКА КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ ПЕРЕКРЫТИЯ 4
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЯ 5
1 Определение расчетных пролетов плиты .5
3 Определение значений и расчетных усилий в плите . . 6
4 Материалы для плиты .. .. 6
5 Определение необходимой площади рабочей арматуры
6 Конструирование плиты перекрытия 8
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ВТОРОСТЕПЕННОЙ БАЛКИ ПЕРЕКРЫТИЯ . 10
1 Определение расчетных пролетов плиты 10
3 Расчетные усилия с учетом перераспределения усилий 11
4 Материалы для балок .. 12
5 Уточнение размеров поперечного сечения второстепенной
6 Расчет балки на прочность по нормальным сечениям 13
7 Расчет второстепенной балки на прочность по наклонным
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ МОНОЛИТНОЙ ГЛАВНОЙ БАЛКИ 24
1 Определение грузовой площади . .24
2 Моменты и поперечные силы от собранных нагрузок . .25
3 Конструирование главной балки .28
4 Расчет балки на прочность по нормальным
5 Расчет балки на прочность по наклонным сечениям 31
6 Определение длины запуска арматуры опорных каркасов за точки
теоретического обрыва . 38
РАСЧЕТ КОЛОННЫ СПЛОШНОГО СЕЧЕНИЯ . 41
1 Определение грузовой площади . 41
2 Расчет и подбор арматуры колонны .. 42
3 Расчет поперечной арматуры .. 42
1 Сбор нагрузки на 1 кв. м покрытия . 44
2 Расчет простенка 45
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 49
КОМПОНОВКА КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ ПЕРЕКРЫТИЯ
Второстепенные балки опираются на монолитно связанные с ними главные
балки которые в свою очередь опираются на промежуточные колонны и
наружные стены t=380 мм. Главные балки расположены поперек здания
второстепенные - вдоль. Разбивка сетки колонн 6х6 м. Принимаю по заданию
пролет главных балок 6 м второстепенных балок 6 м. Привязка осей к
наружным стенам нулевая. Принимаю шаг второстепенных балок 2 м.
Назначаю толщину монолитной плиты перекрытия:
[pic] (при нагрузке p=8 кПа
Назначаю высоту сечения второстепенных балок:
Принимаю ширину сечения второстепенных балок:
Назначаю высоту сечения главных балок:
Принимаю ширину сечения главных балок:
Принимаю класс бетона В15 так как нагрузка на [pic] равна 8 кПа.
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЯ
1 Определение расчётных пролётов плиты
Таблица 1. Сбор нагрузок на [pic] междуэтажного перекрытия
№ Вид нагрузки Нормативная Коэффициент Расчетная
пп нагрузка надежности нагрузка
кПа по нагрузке кПа
Постоянная нагрузка:
-) собственная масса плиты
перекрытия при толщине [pic] 20 11 22
-) плитки керамические толщиной 170306 12 0367
-) слой цементно-песчаного раствора044 13 0572
толщиной 20 мм ([pic]кНм[pic])
Временная нагрузка 8 12 96
Полная расчетная нагрузка учитывается с коэффициентом по степени
ответственности здания т.е [pic]. Тогда [pic]
3 Определение значений и расчетных усилий в плите
Характерные ординаты эпюры моментов:
-) изгибающий момент в первом пролёте и на первой промежуточной опоре:
-) изгибающий момент во втором и во всех средних пролетах и на второй и
опорах для плит не примыкающих к стене:
4 Материалы для плиты
Плита междуэтажного перекрытия бетонируется из бетона класса В15 с
расчетным сопротивлением [pic] и армируется стандартными сварными сетками
с продольными рабочими стержнями из проволоки класса Вр500 (расчетное
сопротивление [pic]) или арматуры класса А400 (расчетное сопротивление
[pic]). Расчетные характеристики бетона и арматуры приняты по таблицам
2 5.8 СП 52-101-2003. При этом прочностные характеристики бетона
принимаются в зависимости от условий работы бетона которые учитываются
коэффициентом условий работы бетона [pic]
5 Определение необходимой площади рабочей арматуры
Плита рассчитывается как изгибаемый элемент прямоугольного профиля с
Рабочая высота плиты опреляется по формуле:
где [pic] – расстояние от растянутой грани до равнодействующей усилий в
а) Определение значение табличного коэффициента [pic]:
б) Находим величину [pic] по формуле:
в) Находим величину [pic] по формуле:
[pic]-относительная граничная высота сжатой зоны бетона
[pic]- относительная деформация растянутой арматуры при напряжениях
[pic]- относительная деформация сжатого бетона при напряжениях равных
г) Проверяем условие:
Соблюдение этого условия означает что разрушение элемента произойдет
по случаю I т.е. предельное его состояние наступит одновременно с
достижением в растянутой арматуре напряжения равного расчетному
сопротивлению [pic]. Это говорит еще и о том что в сжатой зоне бетона по
расчету рабочая арматура не нужна и она устанавливается из конструктивных
д) Находим необходимую площадь растянутой рабочей арматуры:
6 Конструирование плиты перекрытия
Многопролетные балочные плиты в соответствие с эпюрой изгибающих моментов
армируют рулонными сетками с продольным расположением рабочей арматуры
путем раскатки рулона по опалубке поперек второстепенных балок. В
неразрезной плите изгибающий момент вызывает растяжение в пролете по низу
плиты а над опорами – по верху; поэтому рулонные сетки отгибают и
переводят вверх к опорам. Места отгиба перегиба сеток располагаем на
расстоянии 025l от оси второстепенной балки.
При равных пролетах плиты или незначительного их различия в первом
пролете и над первой промежуточной опорой требуется большая площадь
арматуры чем в средних пролетах. Поэтому по необходимой площади арматуры в
средних пролетах подбирают основную сетку а на разнице между площадью
арматуры в первом пролете и в средних пролетах принимают дополнительную
сетку которую укладывают по верху основной в первом и последнем пролетах
В средних пролетах перекрытия между осями 2-8 требуемое сечение
арматуры основных сеток составляет:
В средних пролетах перекрытия между осями 2-8 принимаю в качестве
основных рулонные сетки с продольным направлением рабочих стержней марки:
В крайних пролетах перекрытия между осями 1-2 8-9 опоре требуемое
сечение арматуры дополнительных сеток составляет:
В крайних пролетах перекрытия между осями 1-2 8-9 принимаем в качестве
основных рулонные сетки с продольным направлением рабочих стержней
В крайних пролетах плиты и на первой промежуточной опоре требуемое
Принимаем в качестве дополнительных рулонные сетки с поперечным
направлением рабочих стержней марки:
При подборе сеток необходимо следить чтобы фактическая площадь
поперечного сечения рабочей арматуры сетки не была меньше чем на 5%
требуемой по расчету т.е. недоармирование должно быть не более 5%.
Переармирование элементов может быть до 10-15% но при подборе сеток для
армирования плиты это условие не всегда можно строго соблюдать из-за малого
количества типоразмеров сеток. По этой причине иногда фактическая площадь
арматуры принятой сетки может отличаться от требуемой по расчету более чем
на 10-15%. В таком случае могут разрабатываться индивидуальные сетки.
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ВТОРОСТЕПЕННОЙ БАЛКИ ПЕРЕКРЫТИЯ
Для расчета второстепенной балки из перекрытия условно выделяется
полоса шириной равной расстоянию между осями второстепенных балок или
шириной плиты в средних пролетах. В таком случае расчет второстепенной
балки сводится к расчету многопролетной нарезной балки таврового профиля
опорами которой являются главные балки и наружные стены.
1 Определение расчетных пролетов балки
[pic] - средняя плотность железобетона
3 Расчетные усилия с учетом перераспределения усилий
в первом и последнем пролетах:
в первой промежуточной опоре:
в средних пролетах и на средних опорах:
При наличии временной нагрузки в средних пролетах появляются
отрицательные моменты:
Расчетные поперечные усилия:
на крайней свободной опоре:
на первой промежуточной опоре слева:
на первой промежуточной опоре справа и на всех остальных:
4 Материалы для балок
Второстепенная балка как и плита изготовляется из бетона класса В15
естественного твердения и армируется сварными каркасами в пролетах и
сетками с поперечной арматурой на опорах.
Нижние продольные рабочие стержни каркасов принимаются из стали класса
А400 а верхние монтажные и поперечные стержни – из стали класса А240.
5 Уточнение размеров поперечного сечения балки.
Выше были приняты размеры поперечного сечения второстепенной балки.
После определения значений изгибающих моментов и поперечных сил необходимо
проверить достаточность принятых размеров. При этом проверяют опорные
сечения так как на опорах действуют отрицательные моменты и полка
расположена в растянутой зоне и поэтому балка рассчитывается как элемент
прямоугольного сечения.
) Необходимая рабочая высота:
[pic]- ширина второстепенной балки принятая ранее из конструктивных
) Полная высота второстепенной балки:
принимаю: [pic] то [pic]
6 Расчет балки на прочность по нормальным сечениям.
Рис. 9 Расчетное сечение второстепенной балки в пролетах
на первом и последнем пролете:
[pic]- условие выполняется граница сжатой зоны проходит в полке.
б) определение табличного коэффициента [pic]
определением величину [pic] по формуле:
в) определение площади растянутой арматуры:
принимаем арматуру [pic]с фактической [pic]
для средних пролетов:
Рис. 10 Расчетное сечение второстепенной балки на опорах
для первой и последней промежуточных опор:
а) определение табличного коэффициента [pic]
принимаю сетку [pic] [pic]
для монтажной арматуры средних пролетов:
принимаю арматуру [pic] с фактической [pic]
7 Расчет второстепенной балки на прочность по наклонным сечениям
Рис. 11 Расчетное сечение второстепенной балки
) Крайняя свободная опора:
Определение интенсивности хомутов [pic]
Условие не выполняется поэтому определяем [pic] по формуле:
Условие выполняется.
Определение шага поперечной арматуры [pic]
) Проверка прочности по наклонно-сжатой полосе:
[pic] - проверка выполняется.
) Проверка прочности по наклонным сечениям:
[pic]- условие выполняется.
) Первая промежуточная опора слева:
Первая промежуточная опора справа и на всех остальных:
[pic] - условие выполняется.
[pic]- проверка выполняется.
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ МОНОЛИТНОЙ ГЛАВНОЙ БАЛКИ
Определение грузовой площади
Рис. 12 Конструктивная схема ребристого перекрытия
[pic]-шаг второстепенных балок
[pic]-шаг главных балок
Определение постоянной сосредоточенной нагрузки на главную балку:
[pic]- высота главной балки (т.к. [pic] min на 100 мм то [pic])
[pic]- ширина главной балки (т.к. [pic])
[pic]- коэффициент надежности по назначению
Моменты и поперечные силы от собранных нагрузок
Расчетная схема – многопролетная неразрезная балка. Трехпролетная
неразрезная балка загружена системой сосредоточенных сил. Нагрузка на
балку передается в виде опорных реакций второстепенных балок.
Изгибающий момент в расчетном сечении определяется по формуле:
Поперечная сила в расчетном сечении определяется по формуле:
[pic]Рис. 17 Эпюра изгибающих моментов и поперечных сил
Конструирование главной балки
Уточнение геометрических размеров главной балки: [pic] [pic]
Необходимая рабочая высота балки определяется по формулам:
Полная высота главной балки:
[pic]- величина защитного слоя
Материал главной балки:
Характеристики бетона и арматуры:
Бетон: тяжелый естественного твердения В15
Арматура: нижние продольные рабочие стержни каркасов принимаются из
стали класса А400 а верхние монтажные и поперечные стержни
из стали класса А240.
Расчет балки на прочность по нормальным сечениям
Сечение главной балки принимаю тавровое т.к. еще работает
Рис. 19 Расчетное сечение главной балки
Момент в первом пролете:
Вывод: граница сжатой зоны проходит в полке. Сечение рассчитывается
как прямоугольное с размерами [pic]
Определяем значение табличного коэффициента [pic]
Определяем величину [pic] по формуле:
Требуемая площадь растянутой арматуры:
По сортаменту стержневой арматуры принимаю арматуру:
Отрицательный момент во втором пролете:
Расчет главной балки по наклонным сечениям
) Крайняя свободная опора
Назначаем диаметр поперечной арматуры по условиям свариваемости:
[pic] [pic] [pic] (В15)
Принимаю: [pic] [pic]
Принимаю число хомутов в поперечном сечение балки n=2.
Определение интенсивности хомутов на крайней свободной опоре:
где [pic] - меньшее из значений [pic] и 2
[pic]- условие выполняется
Определение шага поперечной арматуры [pic]:
Проверка прочности по наклонным сечениям:
Принимаем в качестве [pic]меньшее из [pic] и [pic][pic]
) Первая промежуточная опора слева
Принимаю число хомутов в поперечном сечение балки n=2
Определение интенсивности хомутов на первой промежуточной опоре слева:
[pic]- проверка не выполняется.
Т.к. проверка не сходится берем min шаг поперечной арматуры [pic]
) Первая промежуточная опора справа
Определение интенсивности хомутов на первой промежуточной опоре справа
и на всех остальных: [pic]
Определение длины запуска арматуры опорных каркасов за точки
теоретического обрыва
Пролеты Арматура [pic] [pic][pic] [pic] [pic]
пролет2O18A400 1137 72 2345 7083 28589
O20A400 628 1295 71353 15907
пролет4O14A400 616 127 71365 15606
O14A400 308 06352 716824 7838
Опора 2O20A400 1388 25764 59118 2913
O20A400 6943 12888 65556 16158
Отриц. 2O18A240 509 5722 69139 7566
для арматуры 2O18A400+2O20A400:
для арматуры 2O20A400:
для арматуры 4O14A400:
для арматуры 2O14A400:
для арматуры 2O20A400+2O22A400:
для арматуры 1O20A400+1O22A400:
Отрицательный момент:
для арматуры 2O18A240:
РАСЧЕТ КОЛОННЫ СПЛОШНОГО СЕЧЕНИЯ
1 Определение грузовой площади
Рис 20 Расчетная схема колонны
Грузовая площадь:[pic]
Количество второстепенных балок попавших в пределы грузовой площади:
Предварительно назначаются размеры сечения колонны [pic] т.к. временная
нормативная нагрузка на перекрытие равна 8 кПа.
Определение продольной силы от действия всех нагрузок:
2 Расчет и подбор арматуры колонны
Арматура класса A400: [pic]
Гибкость стержня колонны:
где [pic]- расчетное сопротивление арматуры сжатию по I ГПС
Уменьшим размеры поперечного сечения колонны до 25х25см:
Принимаю конструктивно [pic]
Коэффициент армирования:
[pic] - условие выполняется так как [pic].
3 Расчет поперечной арматуры
Назначение шаг поперечной арматуры:
Принимаем [pic] кратно 50 мм т.е. [pic]
Рис. 22 Поперечное сечение простенка
1 Сбор нагрузки на [pic] покрытия:
нагрузка [pic]надежности по нагрузка [pic]
2 слоя гравийного [pic] 12 12
покрытия ([pic][pic])
Гидроизоляционный ковёр [pic] 12 036
из 4 слоёв рубероида
Цементно-песчаный [pic] 13 0715
Минераловатные плиты по [pic] 12 0768
Пароизоляция [pic] 12 009
Ребристые жб панели 15 11 165
Согласно СП 20.13330.2011 “Нагрузки и воздействия” для г.Владивостока
снеговая нагрузка составляет [pic]
Нагрузка от кирпичного свеса: [p
Нагрузка от карнизных плит: [pic]
Определение площадей:
Вес 18-метровой балки 1БДР 18-1 [pic]
Рис. 23 Схема определения нагрузки от перекрытия
Рис. 24 Схема определения нагрузки от покрытия
Рис 25 Фрагмент фасада здания
Определение площади поперечного сечения простенка:
Определение расстояния центра тяжести сечения от края полки:
Определение расстояния от центра тяжести до его края в сторону
Определение момента инерции сечения относительно его центра тяжести:
Определение радиуса инерции сечения:
Определение расчетной высоты простенка:
Определение гибкости простенка:
Определение коэффициента [pic] по таблице 19 СП 15.13330.2012:
Так как [pic] то [pic]
Определение высоты сжатой части сечения:
Определение площади сжатой части сечения:
Определение расстояния центра тяжести сжатой части сечения от края полки:
Определение момента инерции сжатой части сечения относительно его центра
Определение радиуса инерции сжатой части сечения:
Определение гибкости:
Определение коэффициента продольного изгиба для сжатой части сечения
по таблице 19 СП 15.13330.2012:
Определение коэффициента [pic]:
Определение расчетной несущей способности простенка:
[pic] прочность простенка достаточна поэтому принимаем марку раствора М50
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
СП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без
предварительного напряжения арматуры. – М.: Госстрой России 2004. - 59 с.
СП 63.13330.2012 (актуализированная редакция СНиП 52-01-2003) Бетонные и
железобетонные конструкции - М.: Госстрой России 2012. - 161 с.
СП 15.13330.2012 (актуализированная редакция СНиП II-22-81*). Каменные и
армокаменные конструкции – М.: Минрегион России 2011. - 81 с.
СП 20.13330.2011 (актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85). Нагрузки
и воздействия. – М.: Минрегион России 2011. – 96 с.
Байков В.Н. Железобетонные конструкции: общий курс: учебник для вузов. -
-е изд. перераб. и доп. В.Н. Байков Э.Е. Сигалов. – М.: Стройиздат
Проектирование монолитных железобетонных и каменных конструкций:
методические указания к курсовому проекту №1 по курсу «железобетонные и
каменные конструкции» ПетрГУ; Составители: Л.Ф. Селютина Н.В. Таничева.
- Петрозаводск 1993. - 37с.

чертежи.dwg

Второстепенная балка
Опалубочный план М 1:200
n28589nn2∅18A400+2∅20A400
n2∅20A400+2∅22A400nn2913
n1∅20A400+1∅22A400nn16158
Армирование второстепенной балки (Разрез В-В) М1:40
Армирование монолитной плиты (Разрез Б-Б) М 1:40
Цементно-песчаный р-р марки 200
Гидроизоляцион. ковер их 4-х слоев - 20мм
Цементно-песчан. раствор М50 - 25мм
Минераловатные плиты - 80мм
Пароизоляция 1 слой рубероида
слоя гравийного покрытия - 50мм
Жб ребристая панель - 300мм
Цементно-песчаная стяжка
Эпюра материалов Мг 1:40 Мв 1:20
Армирование главной балки М1:40
nЖелезобетонные и каменные nnконструкции
nЭпюра материалов. Спецификация.nnАрмирование главной балки.nnК-3 К-4 К-5 К-6 С-6 С-7
ПРИМЕЧАНИЯ:nn1. Кирпич марки М75;n2. Раствор марки М50;n3. Конструкция монолитного перекрытия из бетона В15.
Опалубочный план. Разрез А-А.nАрмирование монолитной плиты.nАрмирование второстепенной балки.nКП-1. КП-2. Разрез стены