Проектирование монолитного железобетонного перекрытия

IРасчёт монолитного железобетонного перекрытия.doc

Единицы СИ в расчетах железобетонных конструкций.
За единую систему физических величин принята СИ – единичная Международная система единиц. Перечень единиц физических величин подлежащих применению в строительстве был введен в действие с 1 июля 1984 г. [14].
Так как 1 МПа (мегапаскаль) соответствует 1Нмм2 (Н – ньютон) в учебном пособии в расчетах элементов введены: сила и нагрузка Н (ньютон) размеры сечений мм соответственно площади сечений – мм2 объемы статические моменты сопротивления сечений – мм3 моменты инерции сечения – мм4; напряжения расчетные сопротивления модуль упругости и сдвига – Нмм2 или что то же МПа.
I. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОНОЛИТНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО ПЕРЕКРЫТИЯ
В соответствии с заданием требуется запроектировать четырехэтажное здание промышленного типа с размерами в плане между внутренними гранями стен L = 378 м В = 266 м. Стены кирпичные несущие толщиной 510 мм. Привязка разбивочных осей стен принята равной 120 мм.
Оконные проемы в здании приняты шириной 23 м высотой 21м. Высота этажей между отметками чистого пола hэт = 43м. Временная нагрузка нормативная на всех междуэтажных перекрытиях
vn = 9 кНм2 в том числе кратковременная vshn = 15 кНм2. Снеговая нагрузка на кровле vснn = 1 кНм2.
Подошва фундаментов основывается на грунте с расчетным сопротивлением R = 02 МПа. Отметка подошвы фундамента – 15 м.
Междуэтажные железобетонные перекрытия опираются на наружные кирпичные стены и внутренние железобетонные колонны. Кровельное покрытие опирается только на наружные стены. В качестве несущих элементов покрытия используются сборные железобетонные фермы или балки. Промежуточные колонны доводятся только до междуэтажного перекрытия четвертого этажа.
Классы бетона и арматуры выбираются проектировщиками в соответствии с действующими нормативными документами.
Состав пола на междуэтажных перекрытиях и на первом этаже принимается типовым в зависимости от назначения помещения и характера технологии производства в нем.
Разбивка балочной клетки
Основные принципы проектирования разбивочной схемы балочной клетки монолитного железобетонного перекрытия изложены в учебнике [7] и учебном пособии [10].
При рекомендуемой величине пролетов второстепенных и главных балок от 50 до 70 м в зависимости от интенсивности временной нагрузки на заданной длине здания в свету L = 378м и ширине В=266м могут быть приняты 6 пролетов второстепенных продольных балок и 4 пролета главных поперечных балок. С учетом рекомендаций [10] о целесообразности уменьшения до 10 % крайних пролетов балок в сравнении со средним получим (рис.1)
L = 378м = 09 l1 + 4 l1 + 09 l1 = 58 l1
l1 = 378: 58 = 652м.
Принимая с округлением средние пролеты второстепенных балок lср = 65м получим величину крайних пролетов
lкр = (378– 65× 4) : 2 = 59м.
При рекомендуемом шаге второстепенных балок от 18 до 25 м в каждом из четырех пролетов главных балок могут расположиться по три пролета плиты. С учетом рекомендаций [10] о целесообразности уменьшения до 20 % крайних пролетов плиты в сравнении со средними получим
В = 266м = 08 l2 + 10 l2 + 08 l2 = 116 l2
l2 = 266: 116 = 229м.
Принимая с округлением средние пролеты плиты lср = 23м получим величину крайних пролетов
lкр = (266– 23× 10) : 2 = 18м.
Расчет плиты перекрытия
В соответствии с п. 5.4 [2] толщина плиты монолитных перекрытий промышленных зданий принимается не менее 60 мм. Принимаем толщину плиты hf = 80 мм (уточнение см. на с. 14).
Для определения расчетных пролетов плиты задаемся приближенно размерами поперечного сечения второстепенных балок: h= b = h : 3 = 542 : 3 = 181мм и принимаем h = 550 мм; b =200 мм (уточнение см. на с.18).
За расчетные пролеты плиты принимаем: в средних пролетах – расстояния в свету между гранями второстепенных балок а в крайних – расстояния от граней второстепенных балок до середины площадок опирания плиты на стену (рис. 2).
При ширине второстепенных балок b =200 мм и глубине заделки плиты в стену в рабочем направлении а3 = 120 мм (полкирпича) получим
lср = lср – 2 × 05 b = 2300 – 2 × 05 × 200 = 2100 мм.
Расчетные пролеты плиты в длинном направлении при ширине главных балок (ориентировочно) 300 мм и глубине заделки плиты в стены в нерабочем направлении а3 = 60 мм (четверть кирпича)
lср = 6500 – 2 × 05 × 300 = 6200 мм.
При соотношении длинной и короткой сторон 5780 : 2100 = 275 30 плита условно рассчитывается [4] как балочная неразрезная многопролетная работающая в коротком направлении по схеме рис. 3.
Расчетные нагрузки на условную полосу плиты шириной 10 м кНм:
вес пола из цементного раствора с затиркой при толщине слоя 20 см и плотности 1700 кгм3
00 × 002 × 10 × 13 × 10 –2 = 044;
вес плиты толщиной 80 мм при плотности 2500 кгм3
00 × 008 × 10 × 11 × 10-2 = 22;
полная постоянная нагрузка
б) временная при vn = 9 кНм2
v = 9 × 10 × 12 = 108.
Здесь 13; 11 и 12 – коэффициенты надежности по нагрузке [15].
Полная расчетная нагрузка
g + v = 264 + 108= 1344 кНм.
Постоянная и длительная
44 – 15.1.2 =1164 кНм.
Величины расчетных изгибающих моментов в неразрезной балочной плите с равными или отличающимися не более чем на 20% пролетами (lср : lкр= 2100 : 1760 = 119 12) определяются с учетом перераспределения усилий вследствие пластических деформаций бетона и арматуры в соответствии с [4] по формулам:
в средних пролетах и над средними опорами (см. рис. 2 3)
Мср = – Мс = ± = ± = ± 37 кНм;
над второй от конца опорой при армировании рулонными сетками (непрерывное армирование)
МВ = - = -= - 54 кНм;
то же при армировании плоскими сетками (раздельное армирование)
МВ = - = -= - 423 кНм
где l – больший из примыкающих к опоре расчетный пролет.
Определение толщины плиты. Для монолитного железобетонного перекрытия принимаем бетон проектного класса по прочности на сжатие В15. С учетом соотношения длительных нагрузок к полным равного 1164 1344 = 087 09 (в соответствии с п. 3.3 [2]) расчетные сопротивления определяются с коэффициентом условий работы gb1 = 1; Rb = 1 × 85 = 85 МПа; Еb = 24000 МПа; Rbt = 1 × 075 = = 075 Мпа.
Арматуру в плите перекрытия принимаем для двух вариантов армирования:
арматурой класса В500 с расчетным сопротивлением Rs = =415МПа = 415 Нмм2 при армировании рулонными сварными сетками (непрерывное армирование) Еs = 200000 МПа;
арматурой класса А400 с расчетным сопротивлением Rs = =355МПа = 355 Нмм2 при армировании плоскими сетками (раздельное армирование) Еs = 200000 МПа.
Необходимую толщину плиты перекрытия определяем при среднем оптимальном коэффициенте армирования m = 0006 по максимальному моменту МВ = 54 кНм и ширине плиты b'f = 1000 мм.
Расчетная высота сечения плиты при относительной ее высоте x = 0006 = 025 xR = 0531 – для арматуры класса А400 где xR определяется по табл. 3.2 [3].
Продолжение таблицы 1
при αm = x (1 – 05x) и Мmax = 513 кНм
αm = 029 (1 – 05 × 029) = 0248 – для арматуры класса В500;
αm = 025 (1 – 05 × 025) = 0219 – для арматуры класса А400;
Полная высота сечения плиты при диаметре арматуры d = 10 мм и толщине защитного слоя 10 мм h'f = h0 + a = 525 + 15 = 675 мм где a = 10 + 5 = 15 мм. Оставляем принятую ранее толщину плиты h'f = 80мм и расчетную высоту сечения h0 = h'f - a = 80 – 15 = 65 мм.
Расчет продольной арматуры в плите. Расчеты по определению необходимого количества рабочей арматуры в многопролетной неразрезной плите монолитного перекрытия сведены в табл. 1 для двух вариантов армирования – непрерывного сварными рулонными сетками из арматуры класса В500 и раздельного плоскими сварными сетками из арматуры класса А400 (рис. 4 5).
При расчете продольной арматуры в плите перекрытия на средних участках между осями 2–6 учтено указание[6] о том что для плит окаймленных по всему контуру монолитно связанными с ними балками в сечениях промежуточных пролетов и у промежуточных опор величины изгибающих моментов а следовательно и необходимое количество рабочей продольной арматуры разрешается уменьшать до 20 %.
На участках в средних пролетах и над средними опорами
Мср = – Мс = ± 08 × 352 = ± 282 кНм.
При выборе сеток в табл. 1 учтено указание п. 1.6 ГОСТ 8478-81 о том что вследствие ограниченной номенклатуры стандартных сеток разрешается изготовление нестандартных при условии что диаметры всех продольных рабочих стержней будут одинаковыми не превышающими 5 мм в рулонных сетках (при арматуре класса А400 6мм) диаметры всех поперечных стержней будут также одинаковыми не превышающими 8 мм как в рулонных так и в плоских сетках. При армировании разрешается разрезка сеток. Подбор диаметра и шага рабочей арматуры по расчётной площади армирования выполнено по приложению 5.
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
СНиП 52-01-2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. М. 2004. С. 24.
Свод правил по проектированию и строительству СП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. М. 2004. С. 53.
Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-101 - 2003). М.: ЦНИИПРОМЗДАНИЙ НИИЖБ 2005. 210с.
Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры (к СНиП 2.03.01 - 84). М.: ЦНИИПромзданий Госстроя СССР НИИЖБ Госстроя СССР 1989. 192с.
Руководство по конструированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона (без предварительного напряжения). М.: Стройиздат 1978.174 с.
Руководство по расчету статически неопределимых железобетонных конструкций. М.: Стройиздат 1975.192 с.
СНиП II-22–81. Каменные и армокаменные конструкции. Нормы проектирования. М. 1983. 38 с.
Пособие по проектированию каменных и армокаменных конструкций (к СНиП II-22 – 81). М. 1989. 150 с.
Байков И. Н. Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. М.: Стройиздат 1985. 783 с.
Еременок П.Л. Еременок И.П. Каменные и армокаменные конструкции. Киев: Вища школа 1981. 223 с.
Железобетонные конструкции. Учебное пособие к курсовому проекту № 1 Сост.: Елисеев В.И. и др. СПб.: СПбГАСУ 1992. 80 с.
Проектирование сборных железобетонных перекрытий и каменных конструкций: Метод. указ. к выполнению курсового проекта № 1 Сост.: Елисеев В.И. Веселов А.А. Л.: ЛИСИ 1989. 37 с.
Проектирование монолитного железобетонного перекрытия и каменных конструкций: Метод. указ. к выполнению курсового проекта № 1 Сост.: Елисеев В.И. Л.: ЛИСИ 1983. 24 с.
Кувалдин Ф.Н. Клевцова Г.С. Примеры расчета железобетонных конструкций зданий. М.: Стройиздат 1986. 288 с.
Мандриков А.П. Примеры расчета железобетонных конструкций. М.: Стройиздат 1989. 506 с.
Каменные и армокаменные конструкции. Примеры расчета Под ред. Ф.В. Полякова. Киев: Вища школа1980. 142 с.
Перечень физических величин подлежащих применению в строительстве. СН 528 – 80. М. 1981.
СНиП 2.01.07 – 85. Нагрузки и воздействия. М. 1988. 34 с.
Бедов А.И. Габитов А.И. Проектирование восстановление и усиление каменных и армокаменных конструкций. М.: Издательство АСВ 2006. 566 с.
Сортамент стержневой и проволочной арматуры