Монолитное железобетонное ребристое перекрытие с балочными плитами

Исходные данные:

1. Проектирование монолитного перекрытия

Разбивка площадки.

Исходные данные для вычисления шага второстепенных балок:

§  Размеры ж/б колонн: 400 ´ 400 (мм).

§  Толщина стены: 640 (мм).

§  Привязка: a = 200 (мм).

Вычисляем шаг второстепенных балок:

(м).

где принимаем

Проверяем, удовлетворяет ли шаг второстепенных балок условию: .

Из полученных данных видно, что шаг удовлетворяет условию.

Назначение основных размеров элементов перекрытия.

Принимаем толщину плиты h _pl = 7 cм ≥ 6 см

·   Второстепенная балка:

Высота второстепенной балки:

Принимаем высоту второстепенной балки: h _sb. = 45 (см) - кратно 5 (см), т.к. h<600.

Ширина второстепенной балки:

Принимаем ширину второстепенной балки: b _sb. = 20 (см).

·   Главная балка:

Высота главной балки:

Принимаем высоту главной балки: h _mb. = 80 (см).

Ширина главной балки:

Принимаем ширину главной балки: b_mb = 30 (см).

Монолитное перекрытие здания

Выбор конструкции пола.

Принимаем конструкцию пола схема 8.

1.       Мозаичные плиты на ц.п. растворе

2.       Цементно-песчаная стяжка

.         Плитный фибролит

.         Плита перекрытия

2. Расчет и конструирование плиты

Расчетная схема.

а)

б)

Таблица.1 Расчет балочной плиты перекрытия подсчет нагрузок.

Расчетные нагрузки: постоянная q = 379,2 ´ 1 = 379,2 (кг/м).

временная v =1345,566 ´ 1 = 1345,566 (кг/м).

Сумма нагрузок:

1724,766´ 1 = 1724,766 (кг/м).

Т.к. l_sb/l_pl > 2, то в расчетной схеме можно монолитную плиту представить, как балку :

Статический расчёт балочной плиты.

Статический расчёт в соответствии со СНиП производится с учётом перераспределения изгибающих моментов вследствие пластических деформаций в железобетоне.

монолитный перекрытие балка плита

Эпюра "М" для балочной плиты.

Конструктивный расчёт плиты.

ü  Расчётное сопротивление бетона: R _b = 11.5 (МПа).

ü  Растяжение осевое: R _bt = 0,9 (МПа).

ü  Коэффициент условий работы бетона: g _b2 = 0,9.

при дальнейших расчётах принимаем:

ü  Расчётное сопротивление бетона: R _b = 10.35 (МПа).

ü  Растяжение осевое: R _bt = 0,81 (МПа).

минимально необходимая высота балочной плиты

 = h₀ + a = 5,03 + 1,5 = 6,53 (см).

где а = 1,5 (см).

Принимаем: h = 7 (см), h ₀ = 5,5 (см).

Определение площади арматуры плиты и

разработка армирования плиты.

1)   Определим площадь арматуры в первом пролёте и на опоре В.

Принимаем арматуру класса А400 Æ8 мм с R _s = 355 (МПа).

из таблицы III.1 [1] находим  .

Принимаем по расчёту сетку:

С1  с А _s = 5,03 (см²).

из таблицы III.1 [1] находим  .

Принимаем по расчёту сетку:

С1  с А _s = 5,03 (см²).

Подбираем арматуру во втором пролёте и на опоре С.

таблицы III.1 [1] находим  .

Принимаем по расчёту сетку:

С2  с А _s = 3,52 (см²).

Схема армирования плиты.

3. Расчет и конструирование второстепенной балки

Расчётная схема: неразрезная многопролётная балка.

б)

Подсчёт нагрузок.

Статический расчёт второстепенной балки.

Изгибающий момент:

Отрицательный момент во втором пролёте :

Отрицательный момент во втором пролёте (подвижность нагрузки):

Поперечная сила:

Эпюра "М" для второстепенной балки.

Эпюра "Q" для второстепенной балки.

Конструктивный расчёт второстепенной балки.

ü  Расчётное сопротивление бетона: R _b = 11,5 (МПа).

ü  Растяжение осевое: R _bt = 0,9 (МПа).

ü  Коэффициент условий работы бетона: g _b2 = 0,9, Ев = 21000

при дальнейших расчётах принимаем:

ü  Расчётное сопротивление бетона: R _b = 10.35 (МПа).

ü  Растяжение осевое: R _bt = 0.81 (МПа).

Опорное сечение.

Уточнение размеров поперечного сечения второстепенных балок.

h = h₀ + a = 0,392 + 0,025 = 0,417 (м) - Принимаем 450 мм

Т.к. b_вт = 0,2 м входит в интервал

Принимаем h_вт=0,45 м, b_sb=0,2 м

Подбор арматуры в пролётах и на опорах.

Пролётное сечение.

Пролёт 1:

Расчёт начинаем с предположения, что нейтральная линия проходит в пределах полки, т.е. тавровое сечение рассчитывается, как прямоугольное с шириной:

b _f^’ = 2,1 м.

из таблицы III.1 [1] находим:

ξ = 0,038 и η = 0,981

х = ξh ₀ = 0,038·41 = 1,558 см

Принимаем 2 стержня арматуры класса A400 Æ 16 с  и 2 стержня арматуры класса A400 Æ 18 с

Переармирование :

Пролёт 2:

 _f^’ = 2,1 (м).

из таблицы III.1 [1] находим:

ξ = 0,024 и η = 0,987,

х = ξ · h ₀ = 0,024 · 41 = 0,984 см

х ≤ h _f^’ , 0,984 см < 7 см - условие выполняется

Принимаем 4 стержня арматуры класса А400 Æ14 с A _s = 6,16 см²

Переармирование :

Опорное сечение

Опора В:

 η = 0,853

Растянутой арматурой над опорами второстепенных балок являются рабочие стержни надопорных сеток, расположенных между осями второстепенных балок.

,

Принимаем по расчёту 2 сетки С-6 с поперечной рабочей арматурой

 с А _s = 1,37 см²

Переармирование :

Опора С:

 η = 0,88

,

Принимаем по расчёту 2 сетки С-7 с поперечной рабочей арматурой

 с А _s = 1,26 см²

Переармирование :

Сетки С-6 и С-7 заводят за ось опоры: одну сетку на L/3 ÷ L/4 от пролёта.

Отрицательный момент во 2-м пролёте:

 η = 0,973

Принимаем 2 стержня арматуры класса А400 Æ10 с A_s = 1,57 см²

Расчёт по наклонному сечению.

Опора В слева:

Данные для расчета:

_B^лев = 164611,506 Н, j_n = 0, j_f = 0, j_b3 = 0,6 j_b2=2

Определение необходимости постановки поперечных стержней по расчету

 - необходим расчет поперечных стержней

Определение требуемой интенсивности постановки стержней

Определение минимально необходимой интенсивности по СНиП

Определение проекции невыгоднейшей трещины

(м)

Принимаем в качестве поперечных стержней арматуру класса А240 d_w = 8 мм - по таблице свариваемости; R_sw=170 Мпа

E_s = 210000 МПа

Вычисление максимально возможного шага хомутов по требованию СНиП

При h = 450мм

S  h/2 = 225 мм;

Назначаем шаг хомутов конструктивно S = 100 мм - принимаем кратно 50 мм.

Проверка:

,

j_w1 = 1+5a·m_w = 1 + 5·7,636·0,005 = 1,191,

j_b1 =1-b·R_b = 1 - 0,01·1035 = 0,8965

Q_u2=0.3·j_w1·j_b1·R _b·b·h₀ = 0,3·1,191·0,8965·1035·20·41 = 271855,117 (Н)_max < Q_u2

Проверка выполнена.

Опора В справа:

Определение требуемой интенсивности постановки стержней

Определение проекции невыгоднейшей трещины

Опора А:

Определение требуемой интенсивности постановки стержней

Определение проекции невыгоднейшей трещины

Принимаем шаг S = 20 см.

4. Расчет центрально-сжатой колонны

.1 Сбор нагрузок

Постоянная нагрузка, передающаяся с каждого этажа на колонну

G =3×(q_sb l _sb + (h _mb - h _pl)·b_mb·l_pl·ρ·g_f·g_n·g_b2 )=3×(5,7·1017,834+(0,8-0,07)·0,3·2,333·2500·1,1·1) = 25639,936 кг

где g_f = 1,1, g_n = 1, p = 2500 кг/м² - объёмная масса железобетона.

Временная нагрузка , передающаяся с каждого этажа на колонну: V =3×V_sb·l _sb =3× 2870,092·5,7 = 55210,419 кг

Равномерно распределенная нагрузка на покрытие

Собственный вес конструкций покрытия

G’ =3×(q’_sb l _sb + (h _mb - h _pl)·b_mb·l_pl·ρ·g_f·g_n·g_b2 )=3×(5,7·492,8+(0,8-0,07)·0,3·2,333·2500· 1,1·1) = 12165,673 кг

4.2 Определение усилий в колонне от расчетных нагрузок

Грузовая площадь средней колонны .

Постоянная нагрузка на покрытие:

-

Постоянная нагрузка на перекрытие одного этажа:

-

Временная нагрузка на покрытие:

-

Временная нагрузка на перекрытие одного этажа:

- , где

Продольная сила в колонне первого этажа

- коэффициент сочетания для двух и более перекрытий.

,

где n - общее число перекрытий

Продольная сила в колонне первого этажа от длительной нагрузки

Собственный вес колонны

.3 Расчет сечения колонны

Исходные данные. Бетон тяжелый класса В30, подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении, Бетон тяжелый класса В30:

Арматура класса А 400, d>10 мм, R_s=R_sc=355 МПа, Е_s=2×10⁵ МПа.

Сечение колонны b x h =400 x 400 мм при а=а^/=4 см. Полезная высота сечения h_o=h-a=36 см.

Нагрузка у обреза фундамента:N=-4507,185 кН (l_o = 1,0 H, g_b2=1,1)

Усилия от продолжительного действия нагрузок: N_l = -1391,40 кН

Расчет по комбинации усилий

следовательно, расчет ведем с учетом гибкости элемента.

Условная критическая сила:

Момент инерции бетонного сечения:

Коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузки на прогиб элемента в предельном состоянии:

Т.к. в соответствии с п.3.6[1] , принимаем

Приведенный момент инерции сечения арматуры относительно центра тяжести бетонного сечения:

При условии, что A_s=A_s^* :

Относительная высота сжатой зоны:

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны:

где

Имеем случай.

,

где

где

Из конструктивных соображений

Принимаем 3Æ32 A400 c A_s= 24,13 см².

4.4 Конструирование колонны

Конструктивные требования к внецентренно сжатым элементам отражены в пп. 5.16-5.19, 5.22-5.25 /2/.

Принято:

диаметр продольной арматуры  32 А400;

расстояние между осями стержней продольной арматуры должно приниматься в направлении, перпендикулярном плоскости изгиба, не более 400 мм, а в направлении плоскости изгиба не более 500 мм;

диаметр хомутов в вязаных каркасах внецентренно сжатых элементов не менее 0,25d = 0,25*32 = 8 мм и не менее 5 мм - принято  8 А400;

расстояние между хомутами -не более 500 мм и не более 15*d = 15*32 = 480 мм. Принято 200мм.

конструкция вязаных хомутов во внецентренно сжатых элементах должна быть такой, чтобы продольные стержни (по крайней мере через один) располагались в местах перегиба хомутов, а эти перегибы на расстоянии не более 400 мм по ширине грани элемента. При ширине грани не более 400 мм и числе продольных стержней у этой грани не более четырех допускается охват всех продольных стержней одним хомутом.

5. Расчет центрально-сжатого фундамента

Сбор нагрузок на фундамент: N=4507,185 кг. Нормативное значение усилий получаем делением расчетных усилий на коэффициент надёжности  

Колонна имеет сечение 400х400 мм исходя из конструктивных решений.

Глубина заделки колонны в стакане фундамента определяется из условий:

Н_ст=0.5+0.33h_i=0.5+0.33*0,4 = 0.632 м

H_ан=1.5b=1.5×0.4=0.6

Принимаю глубину заделки колонны в фундамент 0.65 м.

Предварительную площадь фундамента определяем по формуле:

 усредненная нагрузка 1 м³ фундамента и грунта на его уступах

- отклонение сторон

; ;  

Окончательно принимаем:

Момент сопротивления: м³

Уточняем расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента: при bo=1м do=2м, К1=0,05 К2=0,2

Определение краевого давление на основание:

Нормативная нагрузка от веса фундамента и грунта на его обрезах:

Краевое давление:

/м²; кН/м²;

где R - уточненное значение

Расчет плитной части фундамента не продавливание:

Рабочую высоту нижней ступени проверим расчетом на продавливание:

Условие выполняется.

Дополнительно выполним расчет на продавливание по одной, наиболее нагруженной грани пирамиды продавливания. Защитный слой бетона 35мм.

Размер нижней стороны грани пирамиды продавливания на уровне рабочей арматуры подошвы равен:

Средний размер грани пирамиды продавливания:

Сила продавливания:

Условие прочности на продавливание:

Выполняется, т.е. прочность рассматриваемой грани достаточна.

Расчет арматуры по подошве фундамента.

Расчет из плоскости и в плоскости поперечной рамы

;

Принимаем 20 Æ 20 А 300 А_s = 62,84 см²

Библиографический список

1. СНиП 52-01-2003 "Бетонные и железобетонные конструкции". Основные положения. Госстрой России. М., 2003.

2. СП 52-101-2003 "Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры". Госстрой России. М., 2003.

3. СП 20.13330.2011 "Нагрузки и воздействия". Минрегион России. 2011

4. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс. - М: Стройиздат. 1985 - 728с.

5. Железобетонные и каменные конструкции под ред. В.М. Бондаренко, М., "Высшая школа", 2002 г. - 875 с.

6. ФЗ-384 "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений