Проектирование монолитного железобетонного ребристого перекрытия с балочными плитами
Содержание
1. Разбивка балочной клетки монолитного железобетонного
многоэтажного перекрытия с балочными плитами. Назначение поперечных размеров
перекрытия.
.1 Определение размеров сечений главных и второстепенных
балок
.2 Схема перекрытия
. Расчет и проектирование балочной плиты
.1 Определение нагрузок, действующих на плиту
.2 Статистических расчет балочной плиты и определение
расчетных моментов в расчетных сечениях.
.3 Определение площади сечения арматуры
. Расчет и проектирование главной балки перекрытия.
.1 Определение нагрузок, действующих на главную балку.
.2 Статический расчет главной балки
.3 Подбор продольной рабочей арматуры AS в пролетах и на
опорах.
.4 Подбор поперечной арматуры (хомутов)
.5 Составление схемы армирования
.5 Составление эпюры материалов, уточнение схемы армирования
главной балки
Проектирование колонны
.1 Определение нагрузок на колонну
.2 Подбор арматуры и составление схемы армирования
Проектирование и расчет монолитного железобетонного
фундамента под колонну, работающую на центральное сжатие
.1 Определение нагрузок
.2 Предварительное определение размеров фундамента
.3 Определение напряжений в грунте по подошве фундамента
.4 Проверка принятых размеров из условия продавливания
фундамента колонной
.5 Подбор арматуры работающей на изгиб, составление схемы
армирования
1. Разбивка
балочной клетки монолитного железобетонного многоэтажного перекрытия с
балочными плитами. Назначение поперечных размеров перекрытия
Исходные данные:
) Размеры в плане здания: 36 х 18 м
) Полезная нагрузка: Р = 20 кН/м2
) Расчетное сопротивление грунта: Rгр. = 210 кН/м2
) Высота этажа: H = 4
м
) Число этажей: n = 2
1.1
Определение размеров сечений главных и второстепенных балок
Расстановку колонн производим следующим образом: шаг 6 м в направлении
длинной стороны и шаг 6 м в направлении короной стороны.
Принимаем пролет главных балок (в дальнейшем гл.б.) lгл =9,0 м
Высота поперечного сечения г.б.:
Принимаем
Пролеты второстепенных балок (в дальнейшем вт.б.) принимаем lвт = 6,0 м
Высота поперечного сечения вт.б.
Принимаем
Ширина поперечного сечения главных и второстепенных балок:
Тогда сечение главных балок: 900х400 мм
сечение второстепенных балок: 500х200 мм
Расстояние между вт.б. принимаем равным: lпл 1,5м
1.2 Схема
перекрытия
1;2;3;4- грузовые площади на плиту; второстепенную балку; главную балку и
колонну.
Рисунок
1. Балочная клетка монолитного ребристого перекрытия с балочными плитами
2. Расчет и
проектирование балочной плиты
.1
Определение нагрузок, действующих на плиту
а) Постоянная нагрузка
В курсовом проекте выбираем пол из керамических плит по шлакобетонному
утеплителю:
Керамические плитка, 2 см (ρ = 2500 кг/м3) - 500 кН/м2
(50 кгс/м2)
Цементная подливка, 2 см (ρ = 2200 кг/м3) - 440 кН/м2
(44 кгс/м2)
Шлакобетонная тепло- звукоизоляция, 10 см (ρ = 1200 кг/м3) - 1200 кН/м2
(120 кгс/м2)
Всего gnпол = 2140 Н/м2(214 кгс/м2)
Нагрузка от собственного веса плиты:
ρж.б. = 25 кН/м2 (2500 кгс/м2)
Собственный вес
|
Нормативная нагрузка кH/m2
|
γf
|
Расчётная нагрузка кH/m2
|
Постоянная
|
Собственный вес плиты hпл
|
2,5
|
1.1
|
2,75
|
Собственный вес пола
|
2.14
|
1.2
|
2,57
|
Полезная временная
|
20
|
1.2
|
24
|
Принято:
Нормативная постоянная нагрузка gnс.в. = 4,64кН/м2
Расчетная постоянная нагрузка gс.в. =
5,32кН/м2
Нормативная полезная нагрузка pn=20,0кН/м2
Расчетная полезная нагрузка p = 24,0 кН/м2
При обычном статистическом расчете неразрезных балок предполагается их
шарнирное опирание на опоры, не препятствующее повороту опорных сечений. Плита
же ребристого перекрытия, будучи монолитно связанной с балками, не может
свободно поворачиваться на промежуточных опорах. Это упругое защемление плиты
на промежуточных опорах отражается главным образом на изгибающих моментах в
сечениях средних пролетов. Для косвенного учета упругого защемления плиты во
второстепенных балках в качестве условной расчетной и временной нагрузок принимают:
Где
постоянная и временная расчетные нагрузки, подсчитанные с учетом
коэффициентов перегрузки, действующие на 1 п.м. балки шириной b = 1 м.
Указанному перераспределению нагрузки соответствует уменьшение поворота
опорных сечений, которое тем самым как бы учитывает упругое защемление плиты на
опорах.
2.2
Статистических расчет балочной плиты и определение расчетных моментов в
расчетных сечениях
При статистическом расчете плиты (балки шириной b = 1 м) можно не строить эпюру М, достаточно определить
моменты в пролетах и опорах.
Моменты в плите и других элементах монолитного перекрытия определяются
либо по упругой стадии, либо с учетом образования пластических шарниров. Для
перекрытия промышленных сооружений, подверженных действию динамических
нагрузок, можно рекомендовать расчет по упругой стадии. В этом случае при
равных пролетах неразрезной балки или пролетах, отличающихся друг от друга не
более, чем на 10%, изгибающие моменты можно определить с помощью готовых
таблиц. В противном случае, если пролеты отличаются друг от друга более, чем на
10%, необходимо пользоваться общими методами строительной механики. Если
пролетов более пяти, то моменты в крайних пролетах (в первом и последнем)
определяются как моменты в первом пролете пятипролетной балки; момент во вторых
от края пролетах (во втором и предпоследнем) - как моменты во втором пролете, а
во всех промежуточных - как в среднем (третьем) пролете пятипролетной балки.
Аналогично определяются изгибающие моменты на опорах.
Рисунок 2. Общий вид балочной плиты
Рисунок 3. Расчетная схема пятипролетной балки
Таким образом, в плите с пятью пролетами и более необходимо найти пять
значений изгибающих моментов: М1,М2,М3,МB,МC.
Моменты М1,М2,М3 - наибольшие
положительные моменты (Мmax) соответственно в 1, 2 и 3-м пролетах, а моменты МB,МC- наибольшие отрицательные моменты (Мmin)соответственно на 2 и 3-й опорах.
Значения этих моментов определяют с учетом невыгодного расположения временной
нагрузки. Схемы невыгодного расположения нагрузки устанавливаются с помощью
линий влияния.
Изгибающие моменты в расчетных сечениях определим из формулы:
где:
α* - коэффициенты влияния от действия
постоянной нагрузки g’
β* - коэффициенты влияния от действия
временной полезной нагрузки p’
M1q’ = αq’ lпл2 = 0,0779*17,32*1,52 = 3,04 кН/м2
M1p’ = αp’ lпл2 = 0,0989*12,0*1,52 = 2,67 кН/м2
M1 = 5,71кН/м2
M2q’ = αq’ lпл2 = 0,0329*17,32*1,52 = 1,28 кН/м2
M2p’ = αp’ lпл2 = 0,0789*12,0*1,52 = 2,13 кН/м2
M2 = 3,41 кН/м2
M3q’ = αq’ lпл2 = 0,0461*17,32*1,52 = 1,8 кН/м2
M3p’ = αp’ lпл2 = 0,0855*12,0*1,52 = 2,3 кН/м2
M3 = 4,1 кН/м2
MBq’ = αq’ lпл2 = -0,1053*17,32*1,52 = - 4,1 кН/м2
MBp’ = αp’ lпл2 = -0,1196*12,0 *1,52 = - 3,23 кН/м2
MВ = - 7,33 кН/м2
MCq’ = αq’ lпл2 = -0,0799*17,32*1,52 = - 3,11 кН/м2
MCp’ = αp’ lпл2 = -0,1112*12,0*1,52 = - 3,0 кН/м2
MС = - 6,11 кН/м2
ОпределивМ1,М2,М3,МB,МC необходимо дополнительно подсчитать значения моментов
по граням второстепенных балок. Это делается потому, что по оси ребра балки
фактическая высота балки больше высоты между ребрами, так как в работу плиты
включается часть ребра. Вследствие этого для плиты более опасными является
сечение по грани второстепенной балки. Моменты по граням опор (второстепенных
балок) можно приближенно подсчитать по формуле:
где
|Mос| - значение момента по оси опоры по
модулю
lпл - пролет плиты (расстояние между
осями второстепенных балок)
bвт - ширина второстепенной балки
Расчеты можно представить в табличной форме
Сечение
|
Схема загружения
|
α*
|
|
β*
|
|
|
1
|
1
|
0,0779
|
3,04
|
0,0989
|
2,67
|
5,71
|
2
|
2
|
0,0329
|
1,28
|
0,0789
|
2,13
|
3,41
|
3
|
1
|
0,0461
|
1,8
|
0,0855
|
2,3
|
4,1
|
В
|
3
|
-0,1053
|
-4,1
|
-0,1196
|
-3,23
|
-7,33
|
Вгр
|
|
|
|
|
|
5,13
|
С
|
4
|
-0,0799
|
-3,11
|
-0,1112
|
-3,0
|
-611
|
Сгр
|
|
|
|
|
|
3,9
|
.3
Определение площади сечения арматуры
Для элементов монолитного ребристого перекрытия применим бетон класса В30
(Rb = 1,7 кН/см2) и арматуру
классов А-II (Rs = 28 кН/см2).
По таблице находим граничные значения относительной высоты сжатой зоны и
площади арматуры:
ξR = 0,610; А0R = 0,424
Уточним полезную высоту плиты по наибольшему пролетному моменту.
Зададимся оптимальным процентом армирования:
μ = 0,7%
Подсчитаем относительную высоту сжатой зоны бетона:
По найденному ξ из таблицы найдем А0 = 0,108.
Из пяти найденных пролетных моментов выберем наибольший по абсолютной
величине и определим полезную высоту плиты и полную высоту плиты:
где а = 1,5 2,0 см - толщина защитного слоя бетона.
Принимаем толщину плиты hпл = 8 см.
Эту толщину плиты сохраним во всех пролетах. Затем определяем параметр А0:
Площадь арматуры найдем из зависимости:
По сортаменту подбираем количество и диаметр стержней с таким расчетом,
чтобы отклонение Аs факт от Аsрасч в большую сторону было не более чем
на 10-15%, а в меньшую не превышало 3%. Число стержней на 1 п.м. 5-14 штук.
Число разных диаметров арматуры на плиту перекрытия не более 3.
Фактический процент армирования определяем по формуле:
Расчет арматуры выполним в табличной форме:
Сечение
|
М, кН·м
|
h0, см
|
А0
|
η
|
Аs, см2
|
Сортамент
|
Аs факт, см2
|
Ss, см
|
μ, %
|
1
|
5,71
|
5,6
|
0, 1
|
0,942
|
3,87
|
5 Ø10
|
3,93
|
|
4,9
|
2
|
3,41
|
|
0, 064
|
0,968
|
2,25
|
5 Ø8
|
2,51
|
|
3,14
|
3
|
4,1
|
|
0, 077
|
0,960
|
2,73
|
5 Ø8
|
2,51
|
|
3,14
|
Вгр
|
5,13
|
|
0, 096
|
0,950
|
3,44
|
5 Ø10
|
3,93
|
|
4,9
|
Сгр
|
3,9
|
|
0, 073
|
0,962
|
2,59
|
5 Ø8
|
2,51
|
|
3,14
|
Для того чтобы из стержней изготовить сетку необходимо в направлении
перпендикулярном главной рабочей арматуре поставить конструктивные стержни с
шагом 250 мм. За конструктивную арматуру примем арматурную проволоку Вр-I (3
мм).
Арматура в расчетных сечениях подобрана по максимальным моментам, которые
располагаются в середине пролета. Моменты от центра уменьшаются к опорам, что
позволяет в целях экономии оборвать часть стержней пролетной арматуры до опоры.
При этом до опоры должно быть доведено не менее трети всех стержней пролета, но
не менее 3-х стержней.
. Расчет и
проектирование главной балки перекрытия
.1 Определение
нагрузок, действующих на главную балку
Главная балка представляет собой многопролетную неразрезную систему, как
и плита. На главную балку действует нагрузка от перекрытия в виде
сосредоточенной силы G (от собственного веса), а также от полезной нагрузки Р.
Постоянная нагрузка G - это нагрузка, которая передается на главную балку
с учетом грузовой площади. Она складывается из собственного веса пола, плиты
перекрытия, второстепенной балки и собственного веса участка главной балки
длиной равной lпл =1,5 м.
Грузовая площадь - это часть поверхности перекрытия, нагрузка действующая
на которую приводиться к сосредоточенной силе и действует в данной точке на
расчетный элемент.
балка перекрытие нагрузка колонна
- составляющая нагрузка от собственного веса пола и плиты;
где g - расчетная нагрузка от собственного
веса 1 м2 плит и пола.
- составляющая нагрузка от собственного веса пола и плиты;
- составляющая нагрузка от веса второстепенной балки;
- составляющая нагрузка от веса участка главной балки.
Коэффициент надежности по нагрузке принимаем = 1,2.
Gпол = 2,57 х 9,0 = 23,13 кН
Gпл = 2,75 х9,0 = 24,75 кН
Gвт = (0,5 - 0,08)х0,2х25х1,1х6 = 13,86
кН
Gгл* = (0,9 - 0,08)х0,4х25х1,1х1,5 =
13,53 кН
Gгл =23,13+24,75+13,86+13,53 = 75,27 кН
Расчетную полезную нагрузку Р определяем из зависимости:
где p - расчетная полезная нагрузка,
действующая на 1 м2 перекрытия.
3.2
Статический расчет главной балки
Так как число пролетов в главной многопролетной неразрезной балке больше
пяти, то расчет выполняется по расчету 5-ти пролетной балки. А число
сосредоточенных сил и в пролете главной балки составляет больше трёх, то нагрузку
на неё можно привести к равномерно распределённой
Сече-ние
|
х/1
|
Постоянная нагрузка q
|
Полезная нагрузка p
|
Расчетные моменты
|
|
|
α*
|
Mq,
|
β*max
|
β*min
|
Mpmax,
|
Mpmin,
|
Mmax,
|
Mmin,
|
|
|
|
кН·м
|
(+)
|
(-)
|
кН·м (+)
|
кН·м (-)
|
кН·м
|
кН·м
|
|
0,2
|
0,0589
|
239,4
|
0,0695
|
-0,0105
|
810,6
|
-122,5
|
1050,1
|
116,9
|
|
0,4
|
0,0779
|
316,6
|
0,0989
|
-0,0211
|
1153,6
|
-246,1
|
1470,2
|
70,5
|
|
0,6
|
0,0568
|
230,9
|
0,0884
|
-0,0316
|
1031,1
|
-368,6
|
1262,0
|
-137,7
|
|
0,8
|
-0,0042
|
-17,1
|
0,0381
|
-0,0423
|
444,4
|
-493,4
|
427,3
|
-510,5
|
|
0,9
|
-0,0497
|
-202,0
|
0,0183
|
-0,068
|
213,5
|
-793,2
|
11,4
|
-995,2
|
|
1
|
-0,1053
|
-428,0
|
0,0144
|
-0,1196
|
168,0
|
-1395,0
|
-260,0
|
-1823,0
|
|
1,1
|
-0,0576
|
-234,1
|
-0,0717
|
163,3
|
-836,3
|
-70,8
|
-1070,4
|
|
1,2
|
-0,02
|
-81,3
|
0,03
|
-0,05
|
349,9
|
-583,2
|
268,6
|
-664,5
|
|
1,4
|
0,0253
|
102,8
|
0,0726
|
-0,0474
|
846,8
|
-552,9
|
949,6
|
-450,0
|
|
1,5
|
0,0328
|
133,3
|
0,0789
|
-0,046
|
920,3
|
-536,5
|
1053,6
|
-403,2
|
|
1,6
|
0,0305
|
124,0
|
0,0753
|
-0,0447
|
878,3
|
-521,4
|
1002,3
|
-397,4
|
|
1,8
|
-0,0042
|
-17,1
|
0,0389
|
-0,0432
|
453,7
|
-503,9
|
436,7
|
-521,0
|
|
1,9
|
-0,0366
|
-148,8
|
0,028
|
-0,0646
|
326,6
|
-753,5
|
177,8
|
-902,3
|
|
2
|
-0,0799
|
-324,8
|
0,0323
|
-0,1112
|
376,7
|
-1297,0
|
52,0
|
-1621,8
|
|
2,1
|
-0,0339
|
-137,8
|
0,0293
|
-0,0633
|
341,8
|
-738,3
|
204,0
|
-876,1
|
|
2,2
|
0,0011
|
4,5
|
0,0416
|
-0,0405
|
485,2
|
-472,4
|
489,7
|
-467,9
|
|
2,4
|
0,0411
|
167,1
|
0,0805
|
-0,0385
|
939,0
|
-449,1
|
1106,0
|
-282,0
|
|
2,5
|
0,0461
|
187,4
|
0,0855
|
-0,0395
|
997,3
|
-460,7
|
1184,6
|
-273,4
|
Множитель
|
gl2
|
|
pl2
|
pl2
|
|
|
|
|
Моменты и поперечные силы в расчетных сечениях главной балки определим по
формулам:
Сечение
|
х/1
|
Постоянная нагрузка q
|
Полезная нагрузка p
|
Расчетные поперечные силы
|
|
|
ϒ*
|
Qq,
|
δ*max
|
δ *min
|
Qpmax,
|
Qpmin,
|
Qmax,
|
Qmin,
|
|
|
|
кН
|
(+)
|
(-)
|
кН
|
кН
|
кН
|
кН
|
|
0
|
0,395
|
178,39
|
0,447
|
-0,053
|
579,31
|
-68,69
|
757,70
|
109,70
|
|
0,2
|
0,195
|
88,07
|
0,273
|
-0,078
|
353,81
|
-101,09
|
441,87
|
-13,02
|
|
0,4
|
-0,005
|
-2,26
|
0,147
|
-0,152
|
190,51
|
-196,99
|
188,25
|
-199,25
|
|
0,6
|
-0,105
|
-47,42
|
0,102
|
-0,207
|
132,19
|
-268,27
|
84,77
|
-315,69
|
|
0,8
|
-0,405
|
-182,91
|
0,026
|
-0,431
|
33,70
|
-558,58
|
-149,21
|
-741,48
|
|
1
|
-0,605
|
-273,23
|
0,015
|
-0,62
|
19,44
|
-803,52
|
-253,79
|
-1076,75
|
|
1,0
|
0,526
|
237,55
|
0,598
|
-0,072
|
775,01
|
-93,31
|
1012,56
|
144,24
|
|
1,2
|
0,326
|
147,23
|
0,414
|
-0,088
|
536,54
|
-114,05
|
683,77
|
33,18
|
|
1,4
|
0,126
|
56,90
|
0,27
|
-0,143
|
349,92
|
-185,33
|
406,82
|
-128,42
|
|
1,5
|
0,026
|
11,74
|
0,215
|
-0,188
|
278,64
|
-243,65
|
290,38
|
-231,91
|
|
1,6
|
-0,074
|
-33,42
|
0,171
|
-0,245
|
221,62
|
-317,52
|
188,20
|
-350,94
|
|
1,8
|
-0,274
|
-123,74
|
0,118
|
-0,392
|
152,93
|
-508,03
|
29,18
|
-631,78
|
|
1,9
|
-0,374
|
-168,91
|
0,106
|
-0,48
|
137,38
|
-622,08
|
-31,53
|
-790,99
|
|
2
|
-0,474
|
-214,07
|
0,103
|
-0,577
|
133,49
|
-747,79
|
-80,58
|
-961,86
|
|
2,0
|
0,5
|
225,81
|
0,591
|
-0,091
|
765,94
|
-117,94
|
991,75
|
107,87
|
|
2,2
|
0,3
|
135,49
|
0,406
|
-0,106
|
526,18
|
-137,38
|
661,66
|
-1,89
|
|
2,4
|
0,1
|
45,16
|
0,26
|
-0,16
|
336,96
|
-207,36
|
382,12
|
-162,20
|
|
2,5
|
0
|
0,00
|
0,204
|
-0,204
|
264,38
|
-264,38
|
264,38
|
-264,38
|
Множитель
|
gl
|
|
pl
|
pl
|
|
|
|
|
Расчетными моментами в пролетах считаются максимальные положительные
моменты, а на опорах - максимальные отрицательные моменты у граней колонн,
определяемые по формуле:
где
|Q| - наименьшая поперечная сила справа
и слева от опоры;
bк - ширина колонны
кН/см
кН/см
3.3 Подбор
продольной рабочей арматуры AS в пролетах и на опорах
Материалы для изготовления главной балки используются те же, что и для
плиты
Бетон В30 (Rb
= 17 Мпа = 1,7 кН/см2; Rbt = 1,2 Мпа = 0,12 кН/см2)
Арматура класса А-III (RS= 365 Мпа = 36,5 кН/ см2).
Уточним поперечное сечение главной балки по расчету. Так как плита
монолитная, то плита входит в состав главной балки. Зададимся оптимальным
процентом армирования: μ = 1,5 %.
Подсчитаем относительную высоту сжатой зоны бетона:
По найденному ξ из таблицы найдем А0 = 0,269
В соответствии с рекомендациями СНиП 2.03.01.-84 расчетная ширина полки b’ ограничивается некоторыми
пределами. Для тавровых балок в составе монолитных ребристых перекрытий b’принимается:
) если , то выбирается: для главной балки ; для второстепенной балки или
) если ,то
Полезную высоту балки, рассматривая её как прямоугольную, можно
определить по формуле:
где - наибольший (по абсолютной величине) расчетный пролетный
момент или момент у грани опоры;
- ширина ребра балки;
- табличный коэффициент, зависящий от класса бетона, класса
стали и процента армирования
(Принимаем 90см)
h=h0+a=90+5=95
см
Подбор арматуры в главной балки в расчетных сечениях
Про-лет
|
Сече-ние
|
Поперечное сечение
|
М, кН·м
|
h0, см
|
А0
|
η
|
Аsрасч., см2
|
Сортамент ns x ds
|
Аsфакт., см2
|
μ %
|
I
|
1
|
|
0
|
90
|
|
|
|
|
|
|
|
2
|
тавр
|
1470,2
|
|
0,0785
|
0,959
|
46,67
|
8Ø28
|
49,26
|
1,22
|
|
3
|
прямоугольник
|
|
0,187
|
0,895
|
59,57
|
8Ø28 + сетка 6Ø16
|
49,26+ 12,06= 61,32
|
1,7
|
II
|
4
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5
|
тавр
|
1053,6
|
|
0,0562
|
0,971
|
33,03
|
4Ø20
4Ø25
|
12,56+ 24,63= 37,19
|
1,03
|
|
6
|
прямоугольник
|
-1621,8
|
|
0,091
|
0,953
|
51,7
|
8Ø25 + сетка 6Ø16
|
39,27+ 12,06= 51,33
|
1,43
|
III
|
7
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8
|
тавр
|
1184,6
|
|
0,0632
|
0,967
|
37,81
|
4Ø20 4Ø25
|
12,56+ 24,63= 37,19
|
1,03
|
1)
Следовательно: 12 х 0,08 + 0,4=
) Определение
Мполки
Следовательно
а)
б)
в)
г)
условие не выполняется, нейтральная ось проходит в ребре балки и сечение
рассчитывается как тавровое.
На опорах
М=Мсв+Мр
Мр=М-Мсв=М-(b’-b)h’Rb(h0-h’/2)
Мр(3,4)=182300-(136-40) х 8 х 1,7 х (90-8/2)=70018,4
Мр(6,7)=162180-(136-40) х 8 х 1,7 х (90-8/2)=49898,4
б)
в)
г)
Полную площадь арматуры находим из зависимости
В качестве арматуры берем 8Ø28 и 8Ø28 (А = 49,26см2 А =39,27см2),
недостающую площадь компенсируем арматурной сеткой:
для опоры B - 6 Ø16 (А = 12,06 см2)
для опоры С - 6 Ø16 (А = 12,06 см2)
3.4 Подбор
поперечной арматуры (хомутов)
Для обеспечения прочности балок по наклонным сечениям у опор, где
действуют наибольшие поперечные силы Q, разработаем поперечную арматуру. В нашем случае армирование
производится сварными каркасами, поэтому поперечная арматура выполняется в виде
хомутов.
Материалы: бетон В30 (Rb = 17 Мпа = 1,7 кН/см2; Rbt = 1,2 Мпа = 0,12 кН/см2)
и арматуру класса А-I (RS=
22,5 кН/ см2, RSw= 17,5 кН/ см2 ).
Из статики находим
Принятое сечение должно удовлетворять условию достаточности принятого
сечения главной балки:
Определим величину - минимальное поперечное усилие, которое может быть
воспринято бетоном (проверка необходимости постановки поперечной арматуры по
расчету):
Так как то необходимо продолжить расчет и определить хомутов и шаг хомутов из условий
прочности.
Определим шаг хомутов:
(максимальное расстояние между хомутами)
Шаг хомутов принимаем 500≥S1≤1/3h ,а для 500≥S2≤3/4h
S1=150 мм , а S2=400 мм
Задаемся из конструктивных соображений диаметров хомутов :
Применим диаметр хомутов , площадь поперечного сечения
и шаг хомутов S 1= 15 см.
Проверим прочность хомутов по условиям:
.
.
Следует отметить, что формула Qbw=Qb+Qsw=2 (ϕb2bh02qswRrb) справедлива при условии h0≤C0≤2h0 , 90≤145.8≤ 180 , следовательно
Qbw =1068.8
.5
Составление схемы армирования
Для обеспечения прочной, длительной и надежной работы железобетонной
конструкции необходимо не только определить продольную и поперечную арматуру,
но и правильно расположить ее в расчетных сечения.
В соответствии с табл. 6 число стержней рабочей арматуры в пролетных
сечениях . Стержни располагаем в два ряда большим
диаметром к низу. Число плоских сварных каркасов соответствует числу поперечных
стержней .
.6
Составление эпюры материалов, уточнение схемы армирования главной балки
Арматура в пролетных сечениях подобрана по максимальным моментам.
Анализируя эпюру моментов, очевидно, что часть арматуры может быть оборвана.
Места обрывов арматуры устанавливаются по эпюре материалов. Для
построения эпюры материалов определяется момент , который может быть воспринят
стержнями.
где:
сечение
|
Сортамент
|
|
|
|
|
|
2
|
8Ø28
|
49,26
|
1,37
|
0,29
|
0,855
|
1583,55
|
|
4Ø25
|
12,56
|
0,35
|
0,08
|
0,96
|
796,09
|
3-4
|
8Ø28+сетка 6Ø16
|
61,32
|
1,7
|
0,37
|
0,815
|
1841,70
|
|
4Ø25
|
12,56
|
0,35
|
0,08
|
0,96
|
796,09
|
5
|
4Ø20
4Ø25
|
37,19
|
1,03
|
0,22
|
0,89
|
1287,30
|
|
4Ø25
|
12,56
|
0,35
|
0,08
|
0,96
|
796,09
|
6-7
|
8Ø28+сетка 6Ø16
|
51,33
|
1,43
|
0,31
|
0,845
|
1841,83
|
|
4Ø25
|
12,56
|
0,35
|
0,08
|
0,96
|
796,09
|
8
|
4Ø20
4Ø25
|
37,19
|
1,03
|
0,22
|
0,89
|
1287,30
|
|
4Ø25
|
12,56
|
0,35
|
0,08
|
0,96
|
796,09
|
При построении эпюры материалов обрываемый стержень необходимо завести за
точку теоретического обрыва на расстояние анкеровки.
Для стержней , для стержней , для стержней .
.
Проектирование колонны
Колонны предназначены для поддержания железобетонного перекрытия. Жестко
связанные с главными балками, представляют собой стойки рамной конструкции,
испытывающие сжимающие усилия, изгибаемые моменты и поперечные силы. При
приблизительно равных пролетах главных балок, средние колонны испытывают незначительный
изгиб и их можно считать практически центрально сжатыми. Для изготовления
колонны принимаем бетон класса B30 ( продольную арматуру А-III ().
.1
Определение нагрузок на колонну
Нагрузка наколону передается от главной балки перекрытия рассматриваемого
этажа и от колонны вышележащего этажа.
Расчетная нагрузка на колонну:
где собственный вес колонны с перекрытием ;
средняя нагрузка на колонну от собственного веса на 1 м2,
;
грузовая площадь, ;
количество этажей, ;
временная (полезная) нагрузка .
.2 Подбор
арматуры и составление схемы армирования
Условие прочности:
при ширине колонны ;
коэффициент продольного изгиба.
- коэффициенты определяемые в зависимости от
.
Зададимся коэффициентом продольного изгиба, тогда:
Аs у нас отрицательное то это значит,
что не нужна арматура, но ставим конструктивную арматуру 4Ø16=
8,04 см2 ,
хомуты принимаем dsw =6мм.
Хомуты предназначены для объединения продольной арматуры в общий каркас,
придания ему жесткости и предотвращения продольного изгиба арматуры. Шаг
хомутов не более , возьмем шаг 300 мм.
Проверим значение коэффициента продольного изгиба:
5.
Проектирование и расчет монолитного железобетонного фундамента под колонну,
работающую на центральное сжатие
Для изготовления колонны принимаем бетон класса B20 ( продольную арматуру А-II (). Глубина заложения фундамента Расчетное сопротивление грунта под
подошвой фундамента .
.1
Определение нагрузок
Нагрузка на фундамент равна нагрузке на колонну (п. 4.1).
.2
Предварительное определение размеров фундамента
Предварительную высоту фундамента определим из условия прочности на срез
(продавливание) по периметру колонны:
Нф=120 см
Длину () и ширину фундамента найдем через площадь:
среднее значение веса грунта с фундаментом .
Предварительно примем размеры фундамента
Высота нижней ступени подбирается так, чтобы в ней не требовалось
поперечной арматуры,т.е. из условия
Полная высота нижней ступени при наличие бетонной подготовки, без
неё а=70мм
5.3
Определение напряжений в грунте по подошве фундамента
напряжения в грунте по подошве фундамента.
Условие выполняется.
.4 Проверка
принятых размеров из условия продавливания фундамента колонной
Продавливание фундамента колонной происходит по поверхности пирамиды,
боковые стороны которой начинаются у колонны и наклонены под углом 45°. Условие
на продавливание:
расчетная продавливающая сила;
площадь продавливания, ;
эмпирический коэффициент для тяжелых бетонов ;
рабочая высота фундамента, ;
средний периметр пирамиды,
Условие выполняется. Окончательно примем размеры фундамента
.
.5 Подбор
арматуры работающей на изгиб, составление схемы армирования
Площадь сечения рабочей арматуры определяется из расчета на изгиб
консольных выступов фундамента. При высоте фундамент будет иметь три ступени.
Тогда:
Площадь сечения арматуры на всю ширину фундамента в каждом направлении:
для расчета фундамента.
При ширине фундамента и шаге стержней от 10 до 20 см число стержней в одном
направлении от 34 до 17 штук. Примем в каждом направлении , шаг стержней 20,0 см.
Список использованной литературы
1. Кононов
Ю.И. Железобетонные конструкции. Монолитное железобетонное ребристое перекрытие
с балочными плитами: Учеб.пособие. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2003. 66 с.
. СНиП
2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные конструкции»
. СНиП
2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»
. СНиП
2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений»
. Малинин
Н.А., Страхов А.Д. Проектирование предварительно-напряжённых железобетонных
ригелей балочного типа: Метод.указания к курсовому проектированию. Л.: ЛПИ им
М.И. Калинина, 1990. 38 с.
.
Строительная механика. Основы теории с примерами расчётов: Учебник/Под.ред.
А.Е. Саргсяна. -2-е изд., испр. и доп. - М.: Высш. шк., 2000. - 416 с.
.
Железобетонные и каменные конструкции: Учеб. Для строит. Спец. Вузов/Под ред.
В.М. Бондаренко. - 3-е изд., исправл. - М.:Высш. Шк., 2004 - 876 с.: ил.
. Партон В.З
Механика разрушения: от теории к практике. - М.: Наука. Гл. ред. Физ.-мат.
Лит., 1990. - 250 с.: ил.
.
Железобетонные конструкции т.1 и т.2/Под ред. А.Б. Голышева. - К.:Логос, 2001.