Расчет конструкции перекрытия производственного здания

ЖБиКК.doc

Рассчитаем конструкцию перекрытия производственного здания.
) здание в плане имеет размеры - 168х608 м;
) сетка колонн - 56х76 м;
) количество этажей - 4;
) высота этажа - 48 м;
) место строительства - г. Сургут;
) степень агрессивности среды - неагрессивная;
) временная нагрузка на перекрытие - 95 кНм2;
) класс монолитного бетона - В125.
Выбор расчетного варианта перекрытия
Компонуем монолитные перекрытия балочного типа:
IВ: Расположим главные балки поперек здания. В зависимости от величины временной нагрузки которая равна 95 кНм2 примем шаг второстепенных балок 21 м при этом согласно таблице 2 МУ толщину плиты примем 8 см.
Рисунок 1 - монолитное балочное перекрытие I вариант
- главная балка 2 - второстепенная балка 3 - колонна
Определим размеры сечений второстепенной и главной балок.
Высоту второстепенной балки назначим в пределах:
h в.б.=·lв.б.=·7600=63334222 мм
Принимаем hв.б.=450 мм.
Ширину второстепенной балки назначим:
bв.б.=·hв.б.=·450=225150 мм
Принимаем bв.б.=200 мм.
Высоту главной балки назначим в пределах:
hг.б.=·lг.б.=·5600=70046667 мм
Принимаем hг.б.=600 мм.
Ширину главной балки назначим:
bг.б.=·hг.б.=·600=300200 мм
Примем: bг.б.=250 мм.
IIВ: Расположим главные балки вдоль здания. В зависимости от величины временной нагрузки которая равна 95 кНм2 примем шаг второстепенных балок 19 м при этом согласно таблице 2 МУ толщину плиты примем 8 см.
Рисунок 2 - монолитное балочное перекрытие II вариант
hв.б.=·lв.б.=·5600=4666731111 мм
Принимаем hв.б.=400 мм.
bв.б.=·hв.б.=·400=2001333 мм
hг.б.=·lг.б.=·7600=633342222 мм
Принимаем hг.б.=500 мм.
bг.б.=·hг.б.=·500=25016667 мм
Примем: bг.б.=200 мм.
Для выбора оптимального варианта определим требуемый расход бетона на все монолитное перекрытие.
IВ: Объем бетона плиты:
Vпл.=пл.·L·В = 008·608·168=817 м3;
Объем бетона главной балки:
Объем бетона второстепенной балки:
Полный объем бетона по I варианту:
VI=Vпл.+Vг.б.·nг.б.+Vв.б.·nв.б.=817+0728·3·7+0562·8·8=132956 м3.
IIВ: объем бетона плиты:
Vпл.=пл.·L·В=008·608·168=817 м3;
Полный объем бетона по II варианту:
VII=Vпл.+Vг.б.·nг.б.+Vв.б.·nв.б.=817+0638·2·8+0358·3·32=126278 м3.
Примем II вариант имеющий наименьший расход бетона как наиболее экономичный располагаем главные балки поперек здания.
Расчет монолитного перекрытия
1. Сбор нагрузки на перекрытие
Конструкцию пола принимаем в зависимости от степени агрессивности среды (по заданию среда неагрессивная) поэтому примем покрытие пола из штучного паркета на битумной мастике.
Таблица 1 - Нагрузка от веса перекрытия на 1 м2
Наименование нагрузки
Нормативная нагрузка qf (кНм2)
Коэффициент надежности
Расчетная нагрузка q (кНм2)
А. Постоянная нагрузка
цементно-песчаная стяжка
Б. Временная нагрузка
Временная полезная нагрузка
2. Расчет монолитной ребристой плиты
Конструируем перекрытие:
Величина опорного контура плиты:
l1=lв.б.-bг.б.=56-02=54 м
l=а-bв.б.=19-02=135 м
=3176 > 2 => плита должна рассчитываться как балка прямоугольного сечения защемленная по двум длинным сторонам.
Нагрузка собирается с расчетной полосы шириной 1 м с учетом коэффициента надежности по назначению здания γп = 095.
Полная погонная нормативная нагрузка:
q’fполн=qfполн·Агр.1··γп = 12655·(1·17)·095=20438 кНм2
Полная погонная расчетная нагрузка:
q’полн=qполн·Агр.1··γп= 15089·(1·17)·095=24369 кНм2
Изгибающие моменты от полной расчетной нагрузки в пролетах:
Изгибающие моменты на опорах:
3. Расчет плиты по нормальным сечениям
Согласно варианта для монолитного перекрытия примем бетон В125 с характеристиками Rb=0725 кНсм2 Rbt=0066 кНм2 γb2 = 09.
Для армирования плиты примем арматуру класса А400 с Rs=355 кНсм2 пл=8 см b=100 см.
Примем толщину защитного слоя a=15 см тогда рабочая высота сечения:
Определим требуемую площадь арматуры в средних пролетах:
Граничная относительная высота сжатой зоны бетона при γb2=091:
Относительная высота сжатой зоны:
Условие выполняется сжатая зона бетона выдерживает сжимающее напряжение. Требуемая площадь в сечении арматуры:
Аs = ·b·ho·=018·100·65·=215 см2
Примем шаг шириной 250 мм тогда в 1 м погонном будет 4 стержня площадь одного стержня: =0538 см2.
Примем по сортаменту ф10А400 с As=0789 см2.
Определим требуемую площадь арматуры в крайних пролетах и на крайних опорах:
Сжатая зона бетона выдерживает сжимающее напряжение; требуемая площадь арматуры:
Аs = ·b·ho·=025·100·65·=2988 см2
Примем шаг шириной 250 мм тогда в 1 м погонном будет 4 стержня площадь одного стержня: =0747 см2.
Примем сетку С-2 и сетку С-3 .
Таблица 2 - Спецификация
∅10A400 ГОСТ5781-82 l=1720
∅3В500 ГОСТ6727-80 l=5350
∅10A400 ГОСТ5781-82 l=1710
∅10A400 ГОСТ5781-82 l=780
Расчет второстепенной балки перекрытия
1. Сбор нагрузки на 1 м2 второстепенной балки
Нагрузка на второстепенную балку монолитного перекрытия собирается с прямоугольной грузовой площади Агр2. Погонная нормативная постоянная нагрузка с учетом коэффициента надежности по назначению:
q'fпост=(qfпост+Nо.в.б.)·Агр2·γп=(qfпост+bв.б.·hв.б.·γ)Агр2·γп=(3155+02·04·25)·1·19·095 = 93 кНм'.
Погонная расчетная постоянная нагрузка:
q'пост=q=(qпост+bв.б.·hв.б.·γ·γf)Агр2·γп=(3689+02·04·25·11)·1·19·095=1063 кНм'.
Погонная расчетная временная нагрузка:
=qв.р.·Aгр2·γп=114·1·19·095=2058 кНм2.
2. Статический расчет второстепенной балки
Второстепенная балка рассчитывается как многопролетная неразрезная балка с равномерно распределенной нагрузкой. Расчетным пролетом принимается: для крайних ребер – расстояние от центра опоры до ребра главной балки для среднего ребра – расстояние в свету между главными балками.
Отношение расчетных значений временной и постоянной нагрузки:
Изгибающий момент в сечениях определим по формуле:
Изгибающие моменты в 1 пролете:
М1=i·(2058+1063)·(535)2=89331·i кН·м
М2=i·(2058+1063)·(54)2=91008·i кН·м
Из таблицы методических указаний выписываем коэффициент i:
Для отрицательных моментов:
пролет5=-00715 6=-003 7=-0009 8=-0006 9=-0024 10=-00625.
Для положительных моментов:
пролет0=0 1=0065 2=009 max=0091 3=0075 4=0 5=0
пролет5=0 6=0018 7=0058 max=00625 8=0058 9=0018 10=0
Поперечные силы в сечении определяем по формуле:
Q01=04·(2058+1063)·535=6679 кН
Q11=06·(2058+1063)·535=10018 кН
Q12=05·(2058+1063)·54=8427 кН
3. Конструктивный расчет второстепенной балки
3.1. Расчет первого пролета
А Расчет нормальных сечений
Изгибающий момент в 1 пролете Мmax=8129 кН·м. В пролете сечение балки тавровое с полкой сжатой зоны.
Расчетные характеристики сечения:
ho=h-a=400-(20+16+)=344 мм=444 см - рабочая высота сечения.
b'f=b+2bo=b+2·=20+2·=20667 см > 170 см - ширина полки вводимая в расчет.
Примем величину b'f=170 см.
Предположим что имеем 1 случай работы сечения х ≤ h'f тогда:
Относительная высота сжатой зоны бетона:
т.к. то высота сжатой зоны
предположение оправдано имеем первый случай работы сечения.
Т.К. Сжатая зона бетона выдерживает сжимающее напряжение; требуемая площадь арматуры:
Аs = ·b·ho·=0064·170·344·=688 см2
По сортаменту примем 4 стержня ф16А400 с As = 804 см2
Из условий свариваемости поперечные стержни конструктивно примем ∅6В500.
Верхние продольные стержни каркаса примем ф10А240.
Б Расчет наклонных сечений
Поперечная сила в 1 пролете Q1max=10018 кН. Проверим выполнение условия прочности наклонных сечений:
Q1maxφb3·Rbt·γb2·b·ho
принимаем для тяжелого бетона 06 тогда
Q1max=1001806·00635·09·20·344=2359 кН
Условие не выполняется несущая способность бетонного сечения недостаточна необходим расчет наклонных сечений.
Проверим прочность сечения по наклонной трещине.
Qb - поперечная сила воспринимаемая бетоном в наклонном сечении
- коэффициент учитывающий влияние бетона
- длина проекции наиболее опасного наклонного сечения на продольную ось элемента
Должны выполняться условия:
Т.к. Q=10018кН то прочность бетона не обеспечивает прочность наклонных сечений элемента и поперечная арматура устанавливается по расчету.
Усилия в поперечной арматуре на единицу длины элемента определяют по формуле:
Площадь сечения поперечных стержней:
Поперечные стержни первоначально приняты конструктивно: ф6В500 с площадью fw=0283 см2 количество поперечных стержней в сечении: nw=2.
Для арматуры класса В500 с Rsw=30 кНсм2 конструктивно шаг поперечных стержней при h=40 см45 см принимаем:
Принимаем шаг стержней
На концевых участках () принимаем шаг S1=10 см в средней части пролета () принимаем шаг S1 ==.
Условие выполняется - принятой арматуры достаточно.
Определим поперечные усилия воспринимаемые стержнями поперечной арматуры:
- коэффициент принимаемый 075
Т.к. Q=10018 то прочность по наклонной трещине обеспечена.
Проверим обеспечение прочности на действие поперечной силы по наклонной полосе между трещинами:
φb1 - коэффициент принимаемый 03
Q=10018≤03·20·344·0725·09=134676 кН
Условие выполняется прочность по наклонной полосе между трещинами обеспечена.
Конструируем каркас Кр-1 (2 шт.)
ф6В500 ГОСТ 6727-80 l=380
ф10А240 ГОСТ 5781-82 l=5360
ф16А400 ГОСТ 5781-82 l=
ф16А400 ГОСТ 5781-82 l=5360
3.2. Расчет второстепенной балки на первой опоре
Примем толщину защитного слоя а=20 мм рабочая высота сечения:
ho=h-a=400-20=380 мм=38 см
сечение балки на опоре работает как прямоугольное с шириной ребра b=20 см.
Определим площадь сечения рабочей арматуры:
Относительная высота сжатой зоны балки:
Аs = ·b·ho· = 043·20·38· = 6 см2
По сортаменту примем 2 стержня ф20А400 Аs=628 см2.
Поперечную арматуру примем из условия свариваемости ф6В500 с шагом:
S =h ==200 мм 150 мм.
Примем шаг S = 150 мм.
Конструируем сетку С-4.
Таблица 3 - Спецификация
ф6В500 ГОСТ 6727-80 l=560
ф20А240 ГОСТ 5781-82 l=
3.3. Расчет второго пролета
Изгибающий момент в 1 пролете Мmax=5688 кН·м. В пролете сечение балки тавровое с полкой сжатой зоны.
Аs = ·b·ho·=0044·170·344·=473 см2
По сортаменту примем 4 стержня ф14А400 с As = 616 см2
Из условий свариваемости поперечные стержни конструктивно примем ф6В500.
Верхние продольные стержни каркаса примем ф12А240.
Поперечная сила во 2 пролете Q1max=8427 кН. Проверим выполнение условия прочности наклонных сечений:
Q1max=842706·00635·09·20·346=2373 кН
Т.к. Q=8427кН то прочность бетона не обеспечивает прочность наклонных сечений элемента и поперечная арматура устанавливается по расчету.
На концевых участках () принимаем шаг S1=15 см в средней части пролета () принимаем шаг S1 ==.
Т.к. Q=8724 то прочность по наклонной трещине обеспечена.
Q=8724≤03·20·346·0725·09=135459 кН
Конструируем каркас Кр-2 (2 шт.)
Таблица 4 - Спецификация
ф12А240 ГОСТ 5781-82 l=5400
ф12А400 ГОСТ 5781-82 l=
ф12А400 ГОСТ 5781-82 l=5400
4.4. Расчет второстепенной балки на второй опоре
Изгибающий момент на опоре М1оп=6387 кН·м.
М2оп=6387 кН·м=М1оп т.е. расчет аналогичен расчету балки на первой опоре.
Конструируем сетку С-5.
Таблица 5 - Спецификация
3.5. Эпюра материалов
В целях экономии металла и более рационального использования несущей способности рабочей арматуры определим места теоретического и практического обрыва стержней в пролетах и на опорах.
αо=(1-)=0037(1-)=0036
М2ф16А400=αо·b’f ·h2o·Rb·γb2=0036·170·3442·0725·085=446298 кН·см=4463 кН·м
М4ф16А400=0072·170·3442·0725·085=892597 кН·см=8926 кН·м
М2ф12А240=0015·170·3442·0725·085=185958 кН·см=1858 кН·м
Б. На первой и второй опорах
αо=(1-)=0058(1-)=0056
М2ф20А400=αо·b’f ·h2o·Rb·γb2=0056·170·3442·0725·085=694242 кН·см=6942 кН·м
αо=(1-)=002 (1-)=0019
М2ф14А400=αо·b’f ·h2o·Rb·γb2=0019·170·3462·0725·085=238293 кН·см=2382 кН·м
αо=(1-)=0029(1-)=0028
М2ф14А400=αо·b’f ·h2o·Rb·γb2=0028·170·3462·0725·085=351168 кН·см=3511 кН·м
αо=(1-)=0057(1-)=0055
М4ф14А400=αо·b’f ·h2o·Rb·γb2=0055·170·3462·0725·085=689796 кН·см=6897 кН·м
W1=20·d1=20·16=320 мм
W2=20·d2=20·20=400 мм
W3=20·d3=20·12=240 мм.

эпюра материалов.cdw