Перекрытие

ЖБК_Михайлюк.docx

Компоновка перекрытия5
Расчет панели перекрытия6
1 Расчет нагрузок действующих на панель6
2 Определение рабочей схемы геометрии и размеров расчётных поперечных сечений панели перекрытия7
3 Подбор необходимой продольной арматуры при расчёте панели на общий изгиб (расчёт по нормальным сечениям)9
4 Подбор поперечной арматуры при расчёте панели на общий изгиб (расчёт по наклонным сечениям)11
5 Конструирование панелей перекрытий13
Расчёт неразрезного ригеля14
1 Расчет нагрузок на ригель15
2 Определение внутренних усилий в ригеле16
3 Подбор сечений продольной и поперечной арматуры ригеля18
4 Конструирование ригеля21
Список используемой литературы23
Курсовая работа предусматривает проектирование сборных железобетонных конструкций многоэтажного здания с неполным каркасом: т.е. панелей перекрытия неразрезного ригеля колонн первого этажа фундамента.
Все проектируемые элементы рассчитываются на прочность по предельным состояниям первой группы в системе единиц СИ.
Как правило стержни арматуры располагаются в зонах где бетон наиболее подвержен растяжению или же в местах где фокусируется преднапряженне. От того какие элементы применяются в конструкции изгибаемые или сжатые напрямую зависят расчеты проектировщиков.
Дело в том что все время производятся разработки технологий по улучшению изготовления ЖБК тем самым в технологии производства внедряют самые новые достижения. В частности используют различные химические вещества составы и пластификаторы благодаря которым можно выполнить конструкцию из железобетона еще более прочной тем самым придавая конструкции специфические свойства. Как любое строительство производство данных конструкций не сможет обойтись без качественного проектирования ЖБК. И только после того как было выполнено проектирование железобетонных конструкций можно приступать к изготовлению ЖБК применяя при производстве обработку инфракрасными лучами электропрогрев бетона и т.д. что позволяет получить железобетонную конструкцию высокого класса которая будет отвечать современным требованиям качества.
В зависимости от назначения железобетонной конструкции зависит и технология проектирования железобетонных конструкций. Используемая сталь для изготовления арматуры и бетон не вступают друг с другом в реакцию при производстве ЖБК и поэтому данные материалы не подвержены негативному воздействию окружающей среды то практически все железобетонные конструкции обладают достаточно долгим сроком службы.
Компоновка перекрытия
В качестве объекта проектирования рассматривается здание с неполным утренним каркасом с размерами 36х120 м. Компоновка перекрытия заключается в наиболее рациональном выборе направления расположения ригелей а также в выборе типа габаритных размеров и способа раскладки панелей перекрытий.
Пространственная жёсткость здания обеспечивается его наружными несущими стенами в сочетании с горизонтальными диафрагмами (перекрытиями). В связи с этим расположение ригелей следует принять в направлении большего из двух пролётов сетки колонн. Учитывая что из общего расхода железобетона на перекрытие (ригели колонны и панели перекрытий) около 65% приходится на панели перекрытий такой выбор расположения ригелей будет наиболее рациональным.
Таблица 1.1 - Размеры элементов неполного каркаса здания
Расчет панели перекрытия
1 Расчет нагрузок действующих на панель
В проекте все конструкции рассчитывается только по прочности т.е. по первой группе предельных состояний.
Нагрузки подсчитываются на 1 м2 площади панели перекрытия. Постоянные нагрузки определяются в соответствии с конструкцией пола и типа панели перекрытия по прил. 1 [12]. Временные нормативные нагрузки указанные в задании на проектирование разделяются на длительно и кратковременно действующие части которые принимаются соответственно равными 05 и 04 части от всей временной нормативной нагрузки. Коэффициенты надёжности по нагрузке yf для определения расчётных нагрузок определяются в соответствии с требованиями СП 20.13330.2016 "Нагрузки и воздействия".
Таблица 2.1 - Расчет нагрузок на 1 м2 панели перекрытия
Нормативное значение нагрузки кНм2
Коэффициент надёжности по нагрузке yf
Расчётное значение нагрузки кНм2
Собственный вес конструкции пола
Собственный вес панели перекрытия
Длительно действующая
Vsh=Vshn×γf4=20×14==28
Значения q1n и q2n даны в приложении 1а и 1б [12]
Значение γf3 и γf4 принимают равным 14 – при Vn>20 кНм2.
Расчет производится для плиты ПП1 с размерами 102х596 м.
2 Определение рабочей схемы геометрии и размеров расчётных поперечных сечений панели перекрытия
Панель перекрытия рассчитывают как балку лежащую на двух опорах загруженную равномерно распределённой нагрузкой (рис. 1)
Рис. 2.1 Расчётная схема (а) и эпюры внутренних силовых факторов M (б) и Q(в) панели перекрытия.
Qmax=(q×l)2=(1206×596)2=36 кН.
Поперечное сечение многопустотной панели приводится к эквивалентному двутавровому сечению.
При преобразовании поперечного сечения многопустотной панели в эквивалентное круглые пустоты условно заменяют на квадратные отверстия равной площади с круглыми: Sкр=(П×d2)4; Sкв=а2; (П×d2)4=а2 т. е. сторона эквивалентного квадрата а=d2×√П=1592×177=140 мм. Ширина ребра эквивалентного двутаврового сечения равна b=bf1-(a×5)=1000-(140×5)=300 мм
3 Подбор необходимой продольной арматуры при расчёте панели на общий изгиб (расчёт по нормальным сечениям)
Расчётным изгибающим моментом является максимальный изгибающий момент в середине пролёта панели:
Мmax=(q×l02)8=(1206×5962)8=535 кН
q – погонная расчётная нагрузка кНм
q =q1×Bp×yn=1206×102×095=117 кНм2
здесь q1 - полная расчётная нагрузка на 1 м2 панели кНм2;
yn - коэффициент надёжности по значению здания равный 095.
Для определения случая расчёта определяют величину момента воспринимаемого сечением в случае когда нейтральная ось проходит по нижней грани полки:
Mf=Rb×bf1×hf1×(h0-05×hf1)=85×103×1×102×003×(0196-05×003)=4708 кНм
где Rb – расчётное значение призменной прочности бетона Нсм2 определяется по [2 табл. 13] и умножается на коэффициент условий работы бетона yb2 определяемый по [2 табл. 15];
h0 – рабочая высота сечения панели равная расстоянию от центра тяжести рас- тянутой арматуры до крайней сжатой грани сечения см
h0=h-a=220-24=196 мм
здесь а=m+d2=15+182=24 мм при однорядном расположении арматуры.
m – толщина защитного слоя бетона принимается в соответствии с требованиями [2п.п.5.4 5.5].
d – диаметр арматуры задается самостоятельно.
Расчёт панели производится из условия ≤ R. Порядок расчета требуемой площади сечения продольной арматуры АS приведен на блок-схеме
Где – относительная высота сжатой зоны сечения
R – граничная относительная высота сжатой зоны сечения определяемая по формуле:
R=((1+SRSC.U)(1-11))=0782×103((1+365400)(1-0782×10311))=
здесь =085-0008×Rb=085-0008×85=0782 – характеристика бетона сжатой зоны;
SR – напряжение в арматуре принимаемое для сжатие стали классов А-I А-II А-III и Вр-I равным Rs (расчётному сопротивлению стали растяжению) МПа;
SC.U – предельное напряжение в арматуре сжатой зоны принимаемое при yb1≥10 равным 400 МПа.
Так как M> 535>4708 то выбираем случай 2 x>hf.
A0=(M-Rb×(bf1-b)×hf1×(h0-05×hf1)) Rb×b×h02=
=(535-85×103(102-032)×003×(0196-05×003))85×103×032×01962=0085.
По приложению 3 [12] находим =009.
AS=RbRS×(×b×h0+(bf1-b)×hf1)=
=85×103365×106(009×032×0196+(102-032)×003)=000062 м2=62 см2.
Подбираем два стержня диаметром 20 мм. Класс арматуры А-III.
4 Подбор поперечной арматуры при расчёте панели на общий изгиб (расчёт по наклонным сечениям)
Наклонные сечения – это сечения в которых действуют главные растягивающие напряжения причиной появления которых являются поперечные силы. Расчёт по наклонным сечениям на действие поперечных сил необходим в тех случаях когда выполняется неравенство:
Q>Qb=φb3×(1+φf)×Rbt×b×h0
Где Q – максимальная поперечная сила кН равная в данном случаем
Qb – максимальная поперечная сила воспринимаемая бетоном в наклонном сечении кН;
φb3– коэффициент для нормального бетона равный 03;
φf - коэффициент учитывающий влияние сжатых полок на несущую способность тавровых и двутавровых элементов
φf=07((bf1-b)×hf1)b×h0=07((102-032)×003)032×0196=025105.
Rbt – расчётное сопротивление бетона растяжению кНсм2 принимаемое по [2табл. 13] умноженное на коэффициент работы бетона yb2 принимаемый по [2 табл. 15].
Qb=03(1+0251)×07×103×09×032×0196=148 кН.
Q>Qb 36>148. Следовательно условие выполнилось.
При высоте элемента h≤300 мм в средней части балки (12 пролёта) по
конструктивным требованиям поперечную арматуру можно не устраивать.
По конструктивным требованиям шаг поперечных стержней S на приопорных участках равных части пролёта согласно [2 п. 5.27] составляет:
S≤Smax=(φb1×Rbt×b×h02)Q=(15×07×103×09×032×01962)36=323 см=
Величина S принимается минимальной из трёх значений и округляется в меньшую сторону с кратностью в 50 мм. То есть выбираем шаг S=100 мм.
Усилие qSW кНсм которое воспринимают поперечные стержни на единицу длины элемента определяются по формуле:
qSW=Q2(4×φb2(1+φf)×Rbt×b×h02)≥(φb3×(1+φf)×Rbt×b)2;
qSW=362×103(4×2×(1+0251)×07×103×032×01962×09)=167 кНсм.
где φb2 - коэффициент для нормального бетона равный 20;
Площадь поперечного сечения одного поперечного стержня as см2 равна
as=(qSW×S)(Rs×n)=(167×04×103)(290×106×2)=0000012 м2=012 см2
гдеn – число поперечных стержней в одном сечении элемента;
Rs– расчётное сопротивление поперечной арматуры растяжению кНсм2 принимаемое по [2 табл. 22 или 23].
Суммарная площадь всех поперечных стержней равна Аs= as×n=
Диаметр арматуры принимается по прил. 4 [12] с учётом данных прил. 2.[12]
Принимаем четыре стержня диаметром 6 мм. Класс арматуры А-III.
При расчёте на действие поперечной силы должно соблюдаться условие
обеспечивающее достаточную прочность сжатого бетона между двумя
наклонными трещинами:
×103≤03×104×0915×103×85×103×032×0196
×103≤1406×103 – условие выполнилось.
α=ESEb=20×10-323×10-4=87
= Аs(b×S)=0000113(032×04)=000088;
Es – модуль упругости поперечной арматуры (определяется по [2 табл. 29];
Eb – начальный модуль упругости бетона (определяется по [2 табл. 18];
φbl=(1-×Rb)=(1-001×85×103)=0915×103 - коэффициент вычисляемый для тяжелого бетона при =001 и Rb в МПа.
5 Конструирование панелей перекрытий
Полки пустотных панелей армируются сварными сетками которые выполняются из стали классов B-I и Вр-I проволочной арматуры. Нижние полки панели с круглыми пустотами армируются конструктивной сеткой. Продольная арматура нижней сетки панелей может служить рабочей и учитываться при расчете прочности панели по нормальным сечениям.
Ребра панелей армируются сварными каркасами в которых продольная рабочая арматура принимается как правило классов А-II и А-III а продольная монтажная и поперечная – из стали классов A-I B-I и Вр -I.
Продольную арматуру располагают по всей ширине нижней полки пустотных панелей. Продольная арматура пустотных панелей должна быть симметрична относительно вертикальной оси симметрии сечения.
При проектировании сварных каркасов и сеток необходимо руководствоваться [2 пп. 5.21 – 5.29] и [7 пп. 2.19 – 2.29].
Соотношения между диаметрами сварных стержней и минимальные расстояния между стержнями назначать по прил. 2.[12]
Монтажные петли проектируют из стали класса А-I по четырём углам панели и приваривают к основной арматуре.
Толщину защитного слоя назначают в соответствии с [2 пп. 5.4 – 5.10].
Расчёт неразрезного ригеля
Неразрезной ригель является статически неопределимой конструкцией и ему присущи те же достоинства и недостатки что и другим статически неопределимым конструкциям. К числу основных преимуществ неразрезного ригеля перед разрезным относятся: возможность регулирования внутренних усилий более плавное распределение изгибающих моментов меньшее их значение по абсолютной величине а также более высокая эксплуатационная надежность. Основным недостатком неразрезного ригеля является его чувствительность к неравномерным осадкам опор. Неразрезность ригеля достигается за счет жесткого соединения ригеля с промежуточными опорами что делает возможным появление и восприятие опорного изгибающего момента.
1 Расчет нагрузок на ригель
Нагрузка на ригель считается равномерно распределенной от панелей перекрытий. Величина равномерно распределенной нагрузки на ригель подсчитывается с грузовой площади шириной равной полусумме расстояний от рассматриваемого ригеля до соседних с ним ригелей (несущих стен) и длиной 1 м.
Порядок расчета нагрузок на ригель сведен в табл.3.1
Таблица 3.1 - Подсчёт нагрузок на 1 м погонной длины ригеля
Расчётная нагрузка на 1 м2 панели кНм2
Расчётная нагрузка на 1 м погонной длины ригеля кНм
Собственный вес пола
q1r=q1×l1=13×1775=231
Собственный вес панели
q2r=q2×l2=35×1775=621
Собственный вес 1 м погонной длины ригеля
Vlr=Vl×l2=35×1775=621
Кратковременно действующая
Vshr=Vsh×l2=28×1775=
Примечания: 1. Ar – площадь поперечного сечения ригеля м2.
yfc – собственный вес 1 м3 железобетона равный 25 кНм3.
2 Определение внутренних усилий в ригеле
Усилия в ригеле определяют как в неразрезной балке с числом пролетов не более пяти (при числе пролетов более пяти расчет ведут как для пятипролетной балки) загруженной равномерно распределенной поперечной нагрузкой.
При действии поперечной нагрузки в сечениях ригеля возникает изгибающий момент М и поперечная сила Q. Учитывая возможность различного загружения пролетов ригеля временной нагрузкой изгибающие моменты в сечениях ригеля могут иметь различные значения. Для правильной оценки наихудшего случая загружения ригеля в каждом сечении строится огибающая эпюра моментов которая является по сути графиком требуемой несущей способности ригеля и может быть построена по формуле:
Где - коэффициент принимаем по данным рисунка и таблицы прил. 5; [12]
lor - расчётный пролёт ригеля равный для рядовых пролётов расстоянию в свету между гранями колонн а для крайних пролётов – расстоянию от грани колонны до оси опоры на стене.
lor2=18000-5002-5002=17500 мм.
5×lor2=015×11500=1725 мм.
X0l0r=0167 значит X0=4632 мм.
Максимальное значение поперечных сил на опорах определяется по формуле:
где α=04 на крайней опоре; α=06 на первой промежуточной опоре слева; α=05 – на первой промежуточной опоре справа и на остальных промежуточных опорах слева и справа.
Моменты и поперечная сила в первом пролете:
М1=0065×1992×095×1772=3854кН×м;
М2=009×1992×095×1772=5536 кН×м;
Ммах=0091×1992×095×1772=5395 кН×м;
М3=0075×1992×095×1772=4447 кН×м;
М4=002×1992×095×1772=1186 кН×м;
Q1=04×1992×095×177=1340 кН.
Моменты и поперечная сила во втором пролете:
М6=0018×1992×095×1772=1067 кН×м;
М7=0058×1992×095×1772=3439 кН×м;
Ммах=00625×1992×095×1772=3705кН×м;
М8=0058×1992×095×1772=3438 кН×м;
М9=0018×1992×095×1772=1067 кН×м;
Q2=06×1992×095×175=1987 кН.
Моменты и поперечная сила в первой второй третьей точках опорах:
М(1ая тч.)=-00715×1992×095×1772= -4239 кН×м;
М(2ая тч.)=-00715×1992×095×1772= -4239 кН×м;
М6=-001×1992×095×1772= -593 кН×м;
М7=0022×1992×095×1772= 1304 кН×м;
М8=0024×1992×095×1772= 1423 кН×м;
М9=-0004×1992×095×1772= -237 кН×м;
М(3ья тч.)=-00625×1992×095×177 2= -3705 кН×м;
М11=-0003×1992×095×1772= -178 кН×м;
М12=0028×1992×095×1772= 1660 кН×м;
Q3=05×1992×095×175= 1656 кН.
3 Подбор сечений продольной и поперечной арматуры ригеля
Сечение продольной арматуры подбирают по максимальным значениям пролётных и опорных моментов в следующих нормальных сечениях: в первом и среднем пролётах на первой промежуточной опоре и на средней опоре. При этом на опоре независимо от формы сечения ригеля арматура подбирается как для прямоугольного сечения.
При расчёте следует учесть что ригель армируется сварными каркасами причём при его ширине b250 мм применяем два каркаса.
Подбор площади сечения продольной арматуры для ригелей прямоугольного сечения в первом пролете:
Так как h=450 мм>250 мм то а=20 мм.
h0=h-a=450-(20+30)=400 мм.
По приложению 3 [12] находим =02 v=08.
Подбираем два стержня:
AS1=4072 см2 4 ∅36 А3.
Подбор площади сечения продольной арматуры для ригелей прямоугольного сечения во втором пролете:
По приложению 3 [12] находим =011 v=0945.
AS1=1963 см2 2 ∅25 А3.
Подбор площади сечения продольной арматуры для ригелей прямоугольного сечения в первой точке опоры:
По приложению 3 [12] находим =012 v=094.
AS1=3217 см2 4 ∅32 А3.
Подбор площади сечения продольной арматуры для ригелей прямоугольного сечения во второй точке опоры:
Подбор площади сечения продольной арматуры для ригелей прямоугольного сечения в третьей точке опоры:
По приложению 3 [12] находим =011 v=094.
AS1=308 см2 2 ∅14 А3
AS1=2463 см2 4 ∅28 А3.
Подбор поперечной арматуры проводится аналогично подбору поперечной арматуры в плите перекрытия.
Qb=06×(1+0)×075×103 ×02×04=315 кН
Q>Qb 36>315 – условие выполнилось.
Так как высота элемента h>300 мм арматура в этой части балки устраивается с шагом S34h и не более 500 мм.
Smax==09 м т. е. Smax=900 мм
где b1 – коэффициент для тяжёлого бетона равный 15.
Величина S принимается минимальной из трёх значений и округляется в меньшую сторону с кратностью в 50 мм.
Усилие qs кНсм которое воспринимают поперечные стержни на единицу длины элемента определяются по формуле:
где b2 – коэффициент для тяжёлого бетона равный 20;
где n – число поперечных стержней в одном сечении элемента;
Rs – расчётное сопротивление поперечной арматуры растяжению кНсм2 принимаемое по [2 табл. 22 или 23].
Суммарная площадь всех поперечных стержней равна As=asn=028×2=056 см2
Диаметр арматуры принимается по прил. 4 [12] с учётом данных прил. 2. [12]
Принимаем арматуру 2∅6 AS=034 см2.
В средней части балки арматуру размещаем с шагом
S=150 мм - на крайней части ригеля;
S=300 мм – на средней части ригеля.
4 Конструирование ригеля
Ригель армируется плоскими сварными каркасами. При этом для удобства и из методических соображений необходимо учитывать следующее:
– в пролетных сечениях первого и второго пролетов следует принять не менее 4-х стержней арматуры из условия ее двухрядного расположения причем большие диаметры арматуры (в случае если стержни первого и второго рядов арматуры неодинаковы) следует расположить ближе к растянутой грани сечения;
– в опорном сечении на первой промежуточной опоре рекомендуется принять 2 арматурных стержня при двух сварных каркасах;
– опорную рабочую арматуру в пролете состыковать с соответствующим количеством стержней диаметром 14 мм стали того же класса.
Современные ЖБК классифицируются по нескольким признакам: по способу выполнения (монолитные сборные сборно-монолитные) виду бетона применяемого для их изготовления (из тяжёлых лёгких ячеистых жаростойких и др. бетонов) виду напряжённого состояния (обычные и предварительно напряжённые).
При выполнении курсового проекта по железобетонным конструкциям были изучены и усвоены методы проектирования и расчета колонны плиты и ригеля а также расчет конструкции по I группе предельных состояний и конструирование этих несущих конструкций одноэтажного промышленного здания.
В процессе выполнения курсовой работы научились рассчитывать панели перекрытия ригель и колонну и подбирать к ним арматуру.
Список используемой литературы
СП 20.13330.2016 Нагрузки и воздействия – 34 с.
СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции – 89 с.
Байков В.Н. Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс. – М.: Стройиздат 2012. – 727 с.
Попов Н.Н. Забегаев В.В. Проектирование и расчёт железобетонных конструкций. – М.: Высш. шк. 2013. – 318 с.
Зайцев Ю.В. Строительные конструкции заводского изготовления. – М.: Высш. шк. 2011. – 351 с.
Иванов-Дятлов И.Г. Деллос К.П. Иванов-Дятлов А.И. Строительные конструкции. – М.: Высш. шк. 2015. – 542 с.
Руководство по конструированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжёлого бетона без предварительного напряжения. – М.: Стройиздат 2016. – 174 с.
Доркин В.В. Добромыслов А.Н. Сборник задач по строительным конструкциям. – М.: Стройиздат 2010.
Руководство по расчёту статически неопределимых конструкций. – М.: Стройиздат 2011. – 44 с.
Голышев А.Б. и др. Проектирование железобетонных конструкций: Справоч. пособ. – Киев: Будевельник 2014. – 495 с.
Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжёлого и лёгкого бетона. СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. – 97 с.
Данилкин М.С. – Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции» – Новочеркасск 2015 – 32 с.

чертеж_Михайлюк.dwg

03.01 КР.18.705 ВО.1
План междуэтажного перекрытия
Проектирование железобетонных конструкций здания
03.01 КР.18.705 ВО.2
Размеры элементов неполного каркаса здания
Поперечный разрез 1-1
0301-о15-ПГС Кафедра "СиТБ
Спецификация арматуры на плиту
Плита перекрытия многопустотная
Спецификация элементов ригеля