• RU
  • icon На проверке: 17
Меню

Расчет основных несущих конструкций монолитного балочного перекрытия общественного многоэтажного здания

  • Добавлен: 24.01.2023
  • Размер: 969 KB
  • Закачек: 0
Узнать, как скачать этот материал

Описание

Расчет основных несущих конструкций монолитного балочного перекрытия общественного многоэтажного здания

Состав проекта

icon
icon
icon ПЗ.doc
icon Чертеж.dwg

Дополнительная информация

Контент чертежей

icon ПЗ.doc

Министерство образования Российской Федерации
ФГАОУ ВПО «УрФУимени первого Президента России Б.Н.Ельцина»
ПО КУРСУ «Железобетонные конструкции»
Расчет основных несущих конструкций монолитного балочного перекрытия общественного многоэтажного здания
Преподаватель Шерстобитова И.А.
Расчет монолитной плиты
Расчет главной балки
Каркасное здание с полным каркасом. Перекрытия балочные.
) Количество этажей – 5;
) Высота этажа – 5 м;
) Пролет балок L=10 м.
) Полезная нагрузка 400 кгм2 = 4 кПа
) Расчетная нагрузка 400*1.2=480 кгм2 = 4.8 кПа
) Пониженное значение полезной нагрузки – 150 кгм2 = 1.5 кПа
) Нагрузка от снега – 180 кгм2 = 1.8 кПа;
(г.Екатеринбург снеговой район III)
) Колонна 400 х 400 мм.
1Статический расчет плиты.
Сбор нагрузок на перекрытие
g н нормативная нагрузка
надежности по нагрузке
g - расчетная нагрузка кНм2
Керамическая плитка t=10мм r=1800 кгм3
Монолитная плита t=200мм
Нормативная нагрузка
Полное значение 400 кгм2
Определение усилий. Составление расчетной схемы.
Т.к. Ll = 104.5 = 2.2 > 2 т.е. плита работает только в одном направлении как балочная (му балками) как многопролетная неразрезная конструкция.
Для упрощения расчета плиты вырезаем условную полосу шириной 1 м в направлении перпендикулярном плоскости балок. Расчетное сечение плиты при этом будет прямоугольным b x h =100см х 20см
Расчетная схема плиты:
Размеры главной балки:
Расчетный пролет плиты :
l – пролет плиты му главными балками
Максимальный расчетный момент:
2Конструктивный расчет плиты.
2.1Подбор продольной арматуры из условия прочности нормальных сечений на действие изгибающего момента.
Подбор продольной арматуры производится по п. 3.21 [2].
Подбор арматуры в пролете (на Мпр)
Мпр=7.46 кНм. Принимаем бетон В20. По табл. 2.2 [2].
Rb=11.5 МПа=1.15кНсм2
as=>aб+ds2 где aб =20 мм – защитный слой бетона.
h0=h-as=200-30=170 мм
Принимаем класс арматуры А400 (АIII) (по таблице 3.2 пособия)
т.е. сжатой арматуры не требуется.
Относительная высота сжатой зоны: = 001;
Проверяем условие: x1 07×x R (во избежание преждевременного разрушения сжатой зоны бетона).
xR =0.531 – по табл 3.2 [2]
x = 0.01 0.7×0.531 = 0371 – условие выполняется следовательно высоты бетона сжатой зоны достаточно.
Вычисляем требуемую площадь сечения растянутой арматуры:
Rs=355МПа=35.5 кНсм2 (по таблице 2.6 [2])
По таблице 5.2 пособия принимаем минимальный процент армирования
Тогда требуемая площадь арматуры:
Принимаем арматуру нижней зоны плиты по конструктивным соображениям > 170 мм2.
По приложению 1 [пособия] принимаем арматуру 8 мм А400 с шагом 200 мм Аs=251 мм2.
Это рабочая арматура. (пролетное армирование в нижней растянутой зоне).
Для объединения данной рабочей арматуры в сетки используется конструктивная арматура (поперек) площадью больше Аsтреб т.е. > 170 мм2.
Т.о. принимаем арматуру 8 мм с шагом 250 мм (Аs=201 мм2).
Расчет опорного сечения (верхнего армирования).
Относительная высота сжатой зоны: = 0041;
Вычисляем требуемую площадь сечения арматуры:
Принимаем арматуру 8мм А400 с шагом 200 Аs=251 мм2. Это рабочая арматура.
Нерабочую (конструктивную) арматуру принимаем 8 мм с шагом 250 мм.
1 Статический расчет
По табл. 2.2 [2]: Rb=11.5 МПа=1.15 кНсм2
Rbt=0.9 МПа=0.09 кНсм2
По табл. 2.1 [2] : Rbn=15 МПа=1.5 кНсм2
Rbtn=1.35 МПа=0.135 кНсм2
По табл. 2.4 [2]: Ев=27500 МПа
Продольная А400 по табл. 2.5 и 2.6 [2] Rs=355 МПа=35.5 кНсм2
Rs ser=400 МПа=40 кНсм2
Поперечная А240 (гладкая) по табл. 2.6 [2] Rs=170 МПа=17 кНсм2
Главная балка рассчитывается по схеме многопролетной неразрезной балки таврового сечения.
Определение расчетных усилий
Расчет погонной нагрузки:
- Постоянная нормативная
- нормативный вес главной балки
-Постоянная расчетная
-Полная временная нормативная
-Расчетная полная временная
-Нормативная длительная
-Расчетная длительная
-Нормативная кратковременная
-Расчетная кратковременная
Далее необходимо построить суммарные эпюры т.е. к 1-му загружению прибавить загружения со 2-го по 6-е.
Огибающая эпюра моментов
Максимальная поперечная сила:
2 Конструктивный расчет.
2.1 Подбор продольной арматуры.
Производится из условия прочности по нормальным сечениям на действие максимального изгибающего момента.
Подбор арматуры в опорном сечении.
Рабочая высота сечения
Расчетное сечение главной балки принимаем
прямоугольным без учета примыкающих
монолитных свесов плиты поскольку в
пролетной зоне растяжение возникает в
Принимаем аб =60 мм с целью учета
сетки плиты в верхней зоне балки.
ds принимаем по сортаменту 40 мм (максимальное).
Рабочая высота сечения: ho=1000-80=920мм
Подбор арматуры производим в соответствтии с п. 3.21 [2].
Рассчитываем коэффициент
Относительная высота сжатой зоны: = 0.12;
Исходя из условия что если ширина сечения больше 350 мм – надо минимум 4 стержня арматуры принимаем для сечения балки 4 стержня 25 мм (Аs=1963 мм2.)
Находим минимально допустимый процент армирования
Аs констр=bho0.001=50920.001=460 мм2
Подбор арматуры в пролетном сечении.
Расчетное сечение принимаем в виде тавра с целью учета примыкания плиты к балке в верхней сжимаемой зоне (по п. 3.26 [2]).
Ширина сжатой полки:
В соответствии с п. 3.25 [2] проверяем условие:
Мf – внутренний момент от бетона в полке относительно ц.т. растянутой арматуры.
Принимаем защитный слой бетона aб=30 мм
h0=h-as=1000-50=950 мм
т.е. граница сжатой зоны проходит в полке.
Т.о. площадь растянутой арматуры определяем в соответствии с п. 3.21 и 3.22 [2]
Значит принимаем сечение прямоугольным размерами bf’ х h.
Относительная высота сжатой зоны: = 0.014;
Принимаем для сечения балки 4 стержня 16 мм (Аs=804 мм2.)
Аs констр=bf’h0.001=182950.001=17.29мм2
2.2 Подбор поперечной арматуры
Обеспечение прочности по наклонной бетонной поверхности
311.51030.50.92=1587 кН>320.75 кН
Расчет прочности наклонных сечений на действие поперечной силы.
Qb - поперечная сила воспринимаемая бетоном в наклонном сечении.
Qsw - поперечная сила воспринимаемая хомутами в наклонном сечении.
Хомуты потребуются если выполняются условия:
а) - минимальное усилие в бетоне в пределах наклонного сечения.
б) - поперечная сила в конце наклонного сечения в предположении что
Согласно п. 5.21 шаг хомутов у опоры не должен превышать sw=300 мм.
По п.5.20 [2] диаметр хомутов равен 0.25 диаметра продольной арматуры.
Принимаем dsw=6 мм. А-I (А240)
Уточняем проекцию с наклонной поверхности.
c>cmax т.е. поперечной арматуры не требуется т.е сmax действительно равно 2.76 и поперечное армирование остается конструктивным. dsw=6 мм с шагом 500 мм.
Q=Qmax-q1c=320.76-39.6x2.76=210 кН
Интенсивность хомутов (погонное усилие в хомутах)
qsw=RswAswsw=170х113300=64 кНм
Qsw=qsw0.75x3ho=64х0.75х3х0.92=132 кН
Необходимо обеспечить прочность по наклонному сечению на действие изгибающего момента.
Поскольку арматура находится в верхней зоне сечения у опоры то ее длины заделки за наклонную трещину в колонну более чем достаточно для предотвращения ее выдергивания от момента.
Прочность балки по наклонным сечениям обеспечена:
- принятыми размерами b и ho – разрушения по наклонной полосе не происходит.
- самим бетоном в пределах наклонного сечения – хомуты конструктивно.
- наличие рабочей арматуры в верхней зоне наклонного сечения обеспечивает прочность на действие момента.
3 Расчет балки по 2-й группе предельных состояний.
Выполняются следующие расчеты:
Расчет на образование трещин
Если образуются трещины то расчет по раскрытию трещин
Расчет по деформациям
Расчетное усилие Мmax=-момент полученный от нормативных нагрузок.
Расчет по данной группе производится на нормативные нагрузки и нормативные сопротивления.
Трещин нет если выполняется условие:
Определение нормативного момента.
qn=gnlgn+bhrbgn=5.724.51+0.5251=38.2 кНм
Определение нормативного момента от постоянной и длительной нагрузки.
Определение нормативного момента от кратковременной нагрузки.
Величина внутреннего момента в момент образования трещины (Mcrc)
-момент сопротивления приведенного сечения для крайнего растянутого волокна.
Определение геометрических характеристик приведенного сечения:
Площадь приведенного сечения:
Где коэффициент приведения
Статический момент инерции приведенного сечения:
Sb – статический момент бетона
Ss – статический момент арматуры
А2=b·h - площадь ребра главной балки
Расстояние от наиболее растянутого волокна до ц.т. приведенного сечения:
Момент инерции приведенного сечения:
yc1=yt-y1=63.4-5=58.4
yc2=yt-y2=63.4-50=13.4
yc3=90-yt=90-63.4=26.6
т.е. трещины образуются необходим расчет по раскрытию трещин.
Определение ширины раскрытия трещин нормальных к продольной оси
Ширина раскрытия трещин:
Где - напряжение в продольной растянутой арматуре;
- базовое расстояние между смежными нормальными трещинами;
- коэффициент учитывающий неравномерное распределение относительных деформаций растянутой арматуры между трещинами;
– коэффициент учитывающий продолжительность действия нагрузки при непродолжительном действии нагрузки принимаемый равным 1.0;
- коэффициент учитывающий профиль продольной арматуры и принимаемый равным 0.5 ( для арматуры периодического профиля А400 );
- коэффициент учитывающий характер нагружения и принимаемый равным 1.0 для изгибаемых и внецентренно сжатых элементов.
- модуль упругости стали =
Согласно п. 4.14 [2] при отсутствии требований к конструкции по ограничению проницаемости и при выполнении условия (4.29 [2]) можно определять только продолжительное раскрытие трещин а при не выполнении – только непродолжительное раскрытие.
Условие не выполняется следовательно проверяем непродолжительное раскрытие трещин.
Ширина раскрытия трещин при продолжительном раскрытии: a crc=acrcl
Ширина раскрытия трещин при непродолжительном раскрытии: acrc=acrc1+acrc2-acrc3
- ширина раскрытия при продолжительном действии постоянных и длительных нагрузок;
- ширина раскрытия трещин при непродолжительном действии постоянных и временных нагрузок ( включая длительные и кратковременные);
В соответствии с п.4.14 [2] при непродолжительном раскрытии
Значение коэффициента рассчитываем по пункту 4.13 [2]
по п.4.26 [2] для изгибаемых элементов допускается заменять напряжения моментами
– напряжение в продольной арматуре в нормальном сечении с трещиной от действия соответствующей внешней нагрузки
Для прямоугольных тавровых и двутавровых ( п.4.11 [2] ) сечений напряжение допускается определять по формуле
- плечо внутренней пары сил
=95 - 0.5·4.96 = 92.5 см
Значение базового расстояния между трещинами найдем по формуле:
И принимают не менее 100мм и и не более 400мм (для элементов с рабочей высотой поперечного сечения не более 1 м )
– площадь растянутого бетона =b x y
- для прямоугольных сечений определяется по формуле: ;
- расстояние от нижнего волокна до центра тяжести приведенного сечения;
к - поправочный коэффициент равный 0.9 для прямоугольных и тавровых сечений.
При этом y принимается не менее 2аs и не более 0.5h т.е. принимаем у=50
ds=16 мм – диаметр арматуры.
Согласно требованиям принимаем =400 мм
Предельно допустимая ширина раскрытия трещин из условия сохранности арматуры:
acrcult=0.3 мм – при продолжительном раскрытии трещин
acrcult=0.4 мм – при непродолжительном раскрытии трещин
Подставляем найденные значения для определения :
Величина раскрытия трещин не превышает допустимую.
Расчет железобетонной балки по прогибу
Расчет железобетонных элементов по прогибам производят из условия
Где f – прогиб железобетонного элемента от действия внешней нагрузки;
- значение предельно допустимого прогиба железобетонного элемента.
Согласно п. 4.19 [2] значение прогиба определяют по кривизне элемента по формуле:
где:–полная кривизна в сечении с наибольшим изгибающим моментом в середине пролета;
S – коэффициент принимаемый по таблице 4.3 [2] (S=548)
- расчетный пролет балки равный 9.6 м.
Согласно п. 4.22 [2] полную кривизну изгибаемых элементов определяют по формуле:
где - кривизна от непродолжительного действия П+Вр нагрузок;
– кривизна от непродолжительного действия постоянной и длительных нагрузок;
- кривизна от продолжительного действия постоянной и длительных нагрузок.
Кривизна на участке с трещинами определяется по п. 4.24 [2] ф.4.42
Определяю кривизну от непродолжительного действия нагрузок:
Где =234.16 кНм – момент от действия постоянной и временной нормативных нагрузок;
- приведенный модуль деформации сжатого бетона;
где – нормативное сопротивление бетона = 1. 5 кНсм4
- относительное удлинение бетона зависит от длительности действия нагрузки. Согласно п.4.24. при непродолжительном действии =
- момент инерции приведенного сечения = 6241795.76 см4
По п. 4.24 [2] при непродолжительном действии и при влажности от 40% до 75% =
Прогиб балки обеспечен.
Сечение колонны 400 х 400 мм
По табл. 2.2 [2]: Rb=11.5 МПа=1.15кНсм2 - расчетное сопротивление бетона на осевое сжатие.
Продольная А400 по табл. 2.5 и 2.6 [2] Rs=355МПа=35.5 кНсм2
Поперечная А240 (гладкая) по табл. 2.6 [2] Rs=170МПа=17 кНсм2
Нагрузки на покрытие
Коэффициент надежности по нагрузке
Расчетная нагрузка кНм2
Утеплитель t=200мм ρ=300кгм3
Собственный вес балок и плит покрытия h=100 мм (ρ=2500кгм3)
Расчет колонны производим на максимальное действие продольной силы
Нагрузка от этажного перекрытия :
Нагрузка от покрытия:
Агр=45м2 – грузовая площадь
Вертикальная продольная сжимающая сила в уровне балки 1 этажа:
Gкол - собственный вес колонны
Нк = 5·5+0.5=25.5 м – высота колонны
hк и b – габариты сечения колонны
Усилие от постоянной длительной и кратковременной нагрузки
Nmax=4·641.5+276.7+106.6=2949.3 кН
Усилие от постоянной и длительной нагрузки
Рассмотрим два варианта загружения: когда статический момент равен 0 и для учета в расчете максимального момента когда временная нагрузка расположена только на одном из ригелей первого этажа примыкающих к колонне а второй ригель временной нагрузкой не загружен.
Mоп1 = (q+Р)* Mоп2 = q*l02 12
Mоп1 = (6.4+4.8)*9.62 12=86 кН*м
Mоп2 = 6.4*9.62 12=49.2 кН*м
Mк = Mmax =05*( Mоп1 - Mоп2)
Mк = Mmax =05*( 86-49.2) =18.4 кН*м
eo=Mк Nl =18.42261.3 =0.81 см
C другой стороны при действии N max eo=ea т.к. статический момент =0.
Т.е. далее рассматриваем вариант когда действует N max.
Окончательно принимаем ea= eo =1.5 см
Определение площади вертикальной (продольной) арматуры.
Принимаем симметричное армирование. первоначально принимаем ds=40 мм.
По таблице 5.1 [2] принимаем as=20+402=40 мм
ho=hk-as=400-40=360 мм
Согласно п. 3.53 [2] допускается производить расчет по недеформированной схеме а влияние прогиба заменяется коэффициентами hv и hh.
hh=0 т.к. нет горизонтальных усилий.
Необходимость учета прогиба определяем в соответствии с п. 3.50 и 3.54 [2].
если выполняется то прогиб можно не учитывать т.е. hv=1.
По п. 3.55 [2] расчетная длина колонны lo=0.5×l=0.5×5.5=2.75 м
750.4=6.8>4 Т.е. коэффициент hv учитываем.
В соответствии с п. 3.54 [2] принимаем
Ncr – условная критическая сила
D-жесткость железобетонного элемента в предельной стадии.
Для прямоугольных элементов:
Еb – модуль упругости бетона
- коэффициент принимаемый равным eah=1.540=0.0380.15 принимаем 0.15
– коэффициент учитывающий влияние длительного действия нагрузки на прогиб элемента
Ml – момент от постоянной и длительной нагрузок.
М – момент от всех нагрузок
Моменты заменяем соответствующими усилиями
Согласно п. 3.54 [2] принимаем
Еs- модуль упругости арматуры; Ев- модуль упругости бетона
принимаем по таблице 5.2 - 0.015
Nсr =3.142*18.3·1082752=23.8·104 кН
M=Nmax·ea·hv=2949·0.015·1.02=45.1 кНм
Необходимую площадь сечения арматуры определяем согласно п. 3.57 [2]. Для этого вычислим значения:
Относительную высоту сжатой зоны находим по табл. 3.2 [2] xR =0.531.
Т.к. an>xR значение Аs определяем по формуле:
Относительная высота сжатой зоны
Принимаем арматуру (с одной стороны) 4 25 мм А400 Аs=490.9 мм2.
Поперечную арматуру принимаем конструктивно 6 мм с шагом не более 15ds - 350мм. По п. 5.23 [2].
3 Армирование колонны
Определение длины анкеровки и длины перепуска.
Длина перепуска по п. 5.38 [2]:
Принимаем длину перепуска 70 см.
- коэффициент учитывающий влияние поперечного обжатия бетона и поперечной арматуры и принимаемый равным: 1.0 (для растянутых стержней)
Базовая длина анкеровки для стержней менее 36 мм:
Армирование балки перекрытия
Построение эпюры материалов.
Моп=534.6 кНм Мпр1=267.3 кНм Мпр2=2.7 кН
Определяем моменты для пролетной части:
Для одного стержня: М1=35.5х2.01х92.2=68 кНм
М2=136кНм М3=204 кНм М4=272 кНм
М4=272кНм>Мпр1=267.3 кНм (условие выполняется)
Определяем длину теоретического обрыва стержня по п. 3.47 [2].
Q=112кН – Поперечная сила в месте обрыва.
Определяем моменты для опорной части:
Для одного стержня: М5=35.5х4.9х88.9=155 кНм
М6=310кНм М7=465 кНм М8=620 кНм
М8=620кНм>Моп=534.6 кНм (условие выполняется)
Q2=217кН - Поперечная сила в месте обрыва.
Т.к. сжатая арматура в балке не требуется по расчету подбираем верхнюю арматуру или конструктивно или из условия восприятия ей момента М пр2=2.7 кНм
Принимаем 4 стержня 6 А-400 As=113. Момент который воспримут эти стержни:
М=RsAs0.9ho=35.5х1.13х0.9х89=32 кНм
Определяем длину анкеровки и длину перепуска для поз 6 (см. чертежи).
СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции».
Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций к СП 52-101-2003»

icon Чертеж.dwg

Чертеж.dwg
Опалубочный чертеж колонны К1. Армирование колонны К1. Разрез 1-1.
Материал колонны - бетон класса В20.
Армирование колонны К1.
выпуски из фундамента
БСГ В20 ГОСТ 7473-94
Защитный слой арматуры 27.5 мм.
Стержни приняты по ГОСТ 5781-82.
Позицию со знаком * см. на листе чертежа.
Расположение элементов каркаса на отм. +5.000.
(Опалубочный чертеж плиты на отм. +5.000 м)
Армирование балки Б1.
Защитный слой арматуры: верхней - 67.5 мм
Схемы расположения элементов каркаса. Разрез 1-1.
Армирование балки Б1. Разрез 1-1

Рекомендуемые чертежи

up Наверх