Расчет железобетонной плиты перекрытия

Монолитное перекрытие 28х21,6.dwg

П Л А Н П Е Р К Р Ы Т И Я.
СХЕМА АРМИРОВАНИЯ ПЛИТЫ Пм-1.
СХЕМА АРМИРОВАНИЯ БАЛКИ Бм-2
СХЕМА АРМИРОВАНИЯ БАЛКИ Бм-1.
Сетки второстепенной балки С-3
Спецификация монолитного ребристого перекрытия
Ведомость расхода стали монолитных участков
Монолитное ребристое перекрытие

Расчет монолитного перекрытия28х21,6.doc

Курсовой проект выполнен на основании задания на проектирование.
Разработать технические решения выполнить расчеты и рабочие чертежи несущих конструкций здания.
Здание многоэтажное отапливаемое.
Место строительства г. Ачинск.
Среда неагрессивная.
Толщина наружных стен-770мм.
Материал наружных стен и столбов: кирпич глиняный полнотелый пластического прессования кладка на тяжелом цементно-песчаном растворе.
Междуэтажное перекрытия монолитные ребристые.
Состав пола помещений: цементно-песчаная стяжка-40мм.; бетонная плитка -20мм.;изоляция – 1 слой рубероида.
Состав кровли: минераловатные жесткие плиты толщиной по 50 мм. в два слоя объемным весом плит 3 кНм3; цементно-песчаная стяжка толщиной 35 мм.; трехслойный рубероидный ковёр на битумной мастике толщиной 20 мм.; гравийное покрытие толщиной 50 мм.
Индивидуальные данные.
Размеры в плане 284х 218 м.
Количество этажей-4 эт.
Временные эксплуатационные нагрузки – 253кНм2.
Компоновочное решение
1 Назначение размеров
Расчет и конструирование плиты
1. Нагрузки и статический расчет
Расчет и конструирование второстепенной балки
1 Нагрузки и статический расчет
2. Продольное армирование.
3. Поперечное армирование.
Расчет и конструирование главной балки.
1. Нагрузки и статический расчет
4. Расчет обрыва продольной арматуры.
5. Проверка прочности ребра главной балки на отрыв.
Расчет армокаменного столба.
1. Статический расчет и проверка прочности столба.
2. Узел опирания главной балки на столб.
Расчет простенка несущих стен.
1. Расчеты простенка верхнего этажа.
2. Расчеты простенка 1-го этажа.
Опорный узел главной балки
КОМПОНОВОЧНОЕ РЕШЕНИЕ.
Ребристое монолитное перекрытие состоит из плиты второстепенных и главных балок монолитно связанных между собой. Ячейки плиты перекрытия опираются по контуру на ребра балок или наружные стены. Соотношение размеров сторон ячеек таково что для плиты характерна балочная расчетная схема т.е. деформации изгиба значительны только в направлении перпендикулярном ребрам второстепенных балок. Главные балки перекрытий опираются на внутренние столбы и наружные стены из кирпича.
1 Назначение размеров.
Расстояние между продольными координационными осями
Расстояние между поперечными координационными осями
Расстояние между осями ребер второстепенных балок (шаг)
-плита работает в коротком направлении
Длина опирания плиты на стену
Высота сечения принимаем высоту
Ширина сечения принимаем
Длина опирания главных балок
Привязка внутренней грани продольных стен к координационным осям
Второстепенная балка
Ширина ребер принимаем
Длина опирания второстепенных балок
Привязка внутренней грани поперечных стен к координационным осям
Рисунок 1.1. Компоновка перекрытия.
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ПЛИТЫ.
1. Нагрузки и статический расчет.
Расчетная схема плиты.
Расчетная схема плиты представляет собой многопролетную неразрезную балку нагруженную равномерно-распределенной нагрузкой. Крайними опорами являются продольные стены промежуточными опорами – второстепенные балки. Неразрезность обеспечивается размещением рабочей арматуры над промежуточными опорами.
Для расчета плиты выделяется полоса шириной 1 метр и рассматривается как неразрезная балка.
Рисунок 2.1.1. Расчетная схема плиты.
Расчетный пролет плиты между второстепенными балками равен расстоянию в свету между гранями балок.
-шаг между второстепенными балками.
Расчетный пролет плиты при опирании на стену.
Таблица 1. Сбор нагрузок на 1м2 плиты.
Распределенная нагрузка на расчетной схеме плиты
Расчет изгибающих моментов в пролетах плиты.
Согласно СНиП многопролетные балочные плиты рассчитывают с учетом перераспределения усилий. Для пятипролетных плит имеющих одинаковые пролеты изгибающие моменты равны:
в крайних пролетах и над крайними опорами
в средних пролетах и над средними опорами
Расчетное сечение плиты.
В пролетах. На опорах.
Рисунок 2.2. Расчетное сечение плиты
Рабочая высота плиты
Расчет плиты на прочность по нормальным сечениям при изгибе.
Расчетные характеристики арматуры и бетона.
Арматура класса Вр-I Бетон класса В-15.
Граничное значение относительной высоты сжатой зоны.
где: - характеристика сжатой зоны бетона.
- напряжение в растянутой арматуре для элементов с обычным армированием
напряжение учитывающее работу бетона
-коэффициент работы бетона.
а) В первых пролетах и на первых промежуточных опорах
01- коэффициент перевода размерностей.
Относительная высота сжатой зоны
Минимальная площадь арматуры по конструктивным требованиям.
Требуемое количество арматуры в первых пролетах и на первых промежуточных опорах
- коэффициент перевода размерностей.
Назначаем в первых пролетах и на первых промежуточных опорах
Рабочая арматура ВР-I ∅10 c шагом 200мм. .
Распределительная Вр-I ∅3 с шагом до 350мм.
б) В средних пролетах и на средних промежуточных опорах
Требуемое количество арматуры в средних пролетах и на средних промежуточных опорах
Назначаем в средних пролетах и на средних промежуточных опорах
Рабочая арматура ВР-I ∅8 c шагом 200мм. .
Угловые ячейки первых
пролетов7000 на 1600
Рядовые ячейки первых
пролетов 5800 на 1800
Торцевые ячейки средних
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ВТОРОСТЕПЕННОЙ БАЛКИ.
Расчетная схема второстепенной балки представляет собой многопролетную неразрезную балку при двух схемах загружения равномерно-распределенной нагрузкой. Крайними шарнирными опорами являются поперечные стены промежуточные опоры- главные балки. Неразрезность обеспечивается размещением рабочей арматуры над промежуточными опорами.
1 Нагрузки и статический расчет.
Расчетная схема второстепенной балки.
Рисунок 3.1.1. Расчетная схема второстепенной балки.
Расчетные средние пролеты второстепенной балки равны расстоянию в свету между гранями главных балок.
Расчетный пролет второстепенной балки при опирании на стену.
Сбор нагрузок на второстепенную балку.
Постоянная нагрузка складывается из собственного веса участка плиты и пола с ширины равной шагу ребер второстепенных балок и веса ребра балки на длине 1м:
-шаг между второстепенными балками
p=3.36кНм.- постоянная нагрузка из расчета плиты.
hb= 600мм.- высота сечения ребра балки.
hpl= 80 мм - толщина плиты.
bb= 300мм.- ширина сечения ребра балки.
g = 25 кНм3- объёмный вес армированного тяжелого бетона.
= 095-коэффициент надежности по назначению.
= 11-коэффициент надежности по нагрузке.
Временная нагрузка собирается с ширины равной шагу ребер второстепенных балок.
Расчет изгибающих моментов и поперечных сил.
На первой промежуточной опоре
В средних и на средних опорах
На расстоянии 02L2 от опоры
Поперечные силы у крайних опор
Поперечные силы на первой промежуточной опоре
Поперечные силы на всех остальных опорах
Расчетное сечение второстепенной балки.
Высота сечения Рабочая высота
Ширина полки учитываемая в расчетах
Прочность нормальных сечений при высоте сжатой равной толщине полки (плиты).
- граница сжатой зоны бетона находится в пределах полки и ширина сжатой зоны в расчетах на положительные моменты.
>- выполняется. Принимаем высоту сечения балки h= 0.6м тогда h0=0.6-0.05=0.55м.
Рисунок .3.2. Расчетное сечение второстепенной балки.
Расчет продольной арматуры в первом пролете на момент М1.
Арматура класса А-III Бетон класса В-15.
- напряжение в растянутой арматуре для элементов с обычным армированием.
Требуемое количество арматуры в первых пролетах .
Назначаем нижнюю арматуру каркасов в первых пролетах
Расчет продольной арматуры в средних пролетах на момент М2.
В средних пролетах и на средних опорах
Требуемое количество арматуры в средних пролетах
Назначаем нижнюю арматуру каркасов в средних пролетах
Расчет продольной арматуры в на первой промежуточной опоре на момент Мb.
Требуемое количество арматуры на первой промежуточной опоре
Назначаем арматуру сеток над первыми промежуточными опорами
Расчет продольной арматуры на средних опорах на момент Мс
Назначаем арматуру сеток над средними опорами
Расчет продольной арматуры в на расстоянии 02L2 от опоры на момент М02.
На расстоянии 02L2 от опоры
Требуемое количество арматуры на расстоянии 02L2 от опоры
Назначаем верхнюю арматуру каркасов в средних пролетах
Шаг поперечных стержней S=150мм. поскольку h=800>450 и s=150h3=266.7мм.
Max =32мм.-максимальный диаметр продольных стержней каркасов
Min =8мм.-минимальный диаметр поперечных стержней по условию сварки.
-(удовлетворяет условию сварки (0251)).
Назначаем 8 класса A-I в два ряда
-площадь сечения двух поперечных стержней
- расчетное сопротивление растяжению поперечной арматуры.
- максимальная поперечная
Проверка прочности по наклонной трещине.
Рисунок .3.3.1. Расчетное наклонное сечение второстепенной балки.
- поперечная арматура требуется по расчету.
Усилие в поперечных стержнях
при условии - шаг поперечных стержней достаточен.
Проекция наклонного сечения на продольную ось балки.
Поперечная сила воспринимающая бетоном.
Поперечная сила воспринимаемая поперечной арматурой
- прочность обеспечена.
Проверка прочности по наклонной сжатой полосе.
Защитный слой бетона
-для продольной арматуры продольных каркасов не менее 32 мм.
-для продольной арматуры опорных каркасов не менее 36 мм.
-для поперечной арматуры не менее 15 мм.
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ГЛАВНОЙ БАЛКИ.
Сбор нагрузок на главную балку.
Постоянная нагрузка от веса плиты
Постоянная нагрузка от ребра второстепенной балки
Постоянная нагрузка от ребра главной балки
Расчетная схема главной балки.
Рисунок 4.1.. Расчетная схема главной балки.
а) 1-я схема загружения.
Рисунок 4.1.3. 1-я схема загружения балки.
б) 2-я схема загружения.
Рисунок 4.1.4. 2-я схема загружения балки.
в) 3-я схема загружения.
Рисунок 4.1.5. 3-я схема загружения балки.
г) Эпюры усилий в главной балке.
Рисунок 4.1.6. Эпюры моментов в главной балке
Рисунок 4.1.7. Эпюры усилий в главной балке.
Расчетные усилия: в крайнем пролете в среднем пролете на промежуточной опорой
Прочность нормальных сечений при высоте сжатой равной толщине полки.
- граница сжатой зоны бетона находится вне пределах полки и ширина сжатой зоны
>- не выполняется. Увеличиваем высоту сечения балки h= 1.3м тогда h0=1.3-0.06=1.24м.
Рисунок .4.2. Расчетное сечение главной балки.
Назначаем верхнюю арматуру каркасов на промежуточных опорах
Шаг поперечных стержней S=200мм. поскольку h=1300>450 и s=200h3=433.3мм.
Max =36мм.-максимальный диаметр продольных стержней каркасов
Min =10мм.-минимальный диаметр поперечных стержней по условию сварки.
Назначаем 10 класса А-I. Шаг 200.
-площадь сечения поперечной арматуры в двух плоских каркасах.
- максимальная поперечная сила в третьей схеме загружения.
Рисунок .4.3.1. Расчетное наклонное сечение главной балки.
Проекция наклонной трещины
при условии - следовательно увеличения диаметра поперечной арматуры не требуется.
поскольку с=152h0=248м.
Проверка прочности по наклонной трещине при проекции
-прочность по наклонной трещине обеспечена.
- прочность по наклонной сжатой полосе обеспечена.
Верхняя продольная арматура пролетных каркасов
Высота сжатой зоны :
Прочность при изгибе нормальных сечений с имеющейся арматурой обеспечена.
Принимаем верхнюю арматуру на опорных участках 2 А-III 36 класса
Нижнюю арматуру 2 АIII 32 из условия унификации.
Поперечная арматура А-I 10 с шагом 200 мм.
Длина опорных каркасов 40d=40в обе стороны от опоры.
Опорная реакция второстепенной балки
Арматура над первыми промежуточными опорами Вр-I 14
Назначаем арматуру сетки 10 класса Вр-I с шагом 200 мм. тогда на длине а размещается 9 стержней площадью
Рисунок .4.5. Расчетная схема пересечения главной и второстепенной балки
В местах пересечения главной и второстепенной балки сетку вырезать по месту
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ АРМОКАМЕННОГО СТОЛБА.
Постоянные нагрузки от междуэтажного перекрытия в виде сосредоточенных сил:
- от веса плиты и материалов пола
- от веса ребер второстепенных балок
- от веса ребер главных балок
Итого нагрузка от междуэтажного перекрытия
Временная нагрузка от междуэтажного перекрытия
Расчет постоянной нагрузки g* от верхнего перекрытия приведен в табл.2
Таблица 2. Сбор нагрузок на 1м2 плиты покрытия.
Гидроизоляционный ковер
Постоянные нагрузки от верхнего перекрытия в виде сосредоточенных сил.
-от веса плиты и материалов кровли
Итого постоянная нагрузка от верхнего перекрытия
Временная нагрузка от веса снега
Распределенная нагрузка от собственного веса столба
Рисунок .4.3.1. Расчетная схема столба.
Продольная сжимающая сила в расчетном сечении на отм.1600 м.
Здесь 1753-16=1593м – длина столба на расчетной схеме.
Проверка прочности столба.
Площадь поперечного сечения
mg=1 поскольку размеры сечения столба более 30см.
Площадь сечения одной проволоки сеток
Расстояние между стержнями в сетке с=40=004м.
Расстояние между соседними сетками по длине столба назначаем через четыре ряда кладки s=150=0.15м.
Объемный коэффициент армирования кладки столба
Назначаем марку кирпича 200 раствор марки 200 тогда расчетное сопротивление кладки сжатию R=3.2МПа.
Расчетное сопротивление центральному сжатию армированной кладки
что менее 2R=6.4МПа.
здесь Rs=365 МПа.- расчетное сопротивление растяжению проволоки сеток;
- коэффициент условия работы арматуры.
предел прочности армированной кладки и Rsn=405 МПа.- нормативное сопротивление растяжению арматуры сеток.
Условная гибкость столба
Условие не выполняется поэтому увеличиваем размеры сечения столба
bsk=1.16м.; hsk=1.16м. Площадь поперечного сечения
Условная гибкость столба тогда
Условие выполняется – несущая способность обеспечивается.
Назначаем размеры и армирование распределительной плиты.
По размерам столба bsk=1.16м.; hsk=1.16м hр=02м.
Бетон плиты тяжелый В-15
Армирование тремя сварными сетками из арматуры класса Вр-I 4шаг стержней с=50мм.
Объемный коэффициент армирования плиты
Расчетное усилие N принимается из статического расчета столба за вычетом веса между отметками 16м. и 303м.
Рисунок 5.2. Расчетная схема опорной плиты столба.
Момент инерции вертикального сечения распределительной плиты
Модуль деформации кладки столба
Е=1000R=10003.2=3200МПа.
Проверка прочности кладки:
Расчетное сопротивление центральному сжатию армированной кладки - из расчета армокаменного столба на прочность.
Максимальные местные сжимающие напряжения
Местные краевые сжимающие напряжения
РАСЧЕТ ПРОСТЕНКА НЕСУЩИХ СТЕН.
Расчетная схема несущей стены.
Назначаем размеры оконных проемов высотой hок=1750мм. ширина bок=1900мм.
При размещении двух оконных проемов на длине Ln=7.0м. ширина простенка составляет bпр=(70-219)2=16м. принимаем bпр=168м.
Верх оконных проемов размещаем на 200мм. ниже ребер главных балок.
Поскольку грузовая площадь перекрытия в расчете простенка в 2 раза меньше грузовой площади столба нагрузки передаваемые ребрами главных балок Froof=3902=175кН. Vsn=100.552=50.27кН. F=3902=195кН.V=1453.62=726.8кН.
Рисунок 6.1. Расчетная схема простенка верхнего этажа.
Так как 05(h-Isup)=0.5(0.77-0.4)=0.19 0.5h-0.07=0.315м. то эксцентриситет е=0315м
Нагрузка от веса стены выше отм. 16230
здесь - суммарная толщина отделочных штукатурных слоев.
Усилия на расчетной схеме:
Здесь (1833-1603)=23м – длина участка стены от расчетного сечения до отм.1833м.
Назначим каменную кладку из кирпича марки 150 на растворе 150. Тогда расчетное сопротивление кладки на сжатие R=2.4МПа. Упругая характеристика кладки
Размера расчетного сечения h=0.77м. ширина bпр=155м
Эксцентриситет силы N относительно центра тяжести расчетного сечения
Площадь сжатой зоны сечения
Высота сжатой зоны сечения
Коэффициент mg=1 поскольку h>300мм.
Коэффициент продольного изгиба 096
Коэффициент продольного изгиба
Средний коэффициент продольного изгиба
Коэффициент что меньше 145
прочность верхнего этажа обеспечена.
Нагрузка веса простенков
- Продольная сила равная сумме всех вертикальных нагрузок передаваемых на простенок выше отм.3030. В соответствии с расчетной схемой
Здесь (23+365) –суммарная длина участков стены с нагрузкой от веса перемычек q1.
(31.75) - суммарная длина участков стены с нагрузкой от веса простенков q2.
Коэффициент продольного изгиба 10
Коэффициент условий работы кладки при твердении раствора более 1 года gс=11
условие не выполняется.
Увеличиваем марку кирпича 200 и раствора 200 тогда R=3.2МПа.
-Прочность обеспечена.
ОПОРНЫЙ УЗЕЛ ГЛАВНОЙ БАЛКИ.
Назначим размеры распределительной плиты . Толщина hp=250мм.. Размеры в плане а=1200мм. что более bг+2hp=500+2220=940мм. b=740мм. что более Isup+70=400+70=470мм.
Опорная реакция главной балки N=F+V=195+726.8=921.8кН.
Площадь смятия кладки под плитой
Расчетная площадь смятия
Проверка прочности кладки на смятие под распределительной плитой.
Коэффициент что менее 15
Сопротивление кладки смятию
Проверка на максимальные местные сжимающие напряжения.
Расстояние от ординаты с местными напряжениями s0 до грани стены а0=1125а1=1125007=0079м.
Максимальные напряжения
-Прочность достаточна.