Компоновка монолитного ребристого перекрытия

Содержание Введение

1. Компоновка монолитного ребристого перекрытия

2. Определение внутренних усилий в элементах монолитного ребристого перекрытия

2.1 Определение внутренних усилий в балочной плите

2.2 Определение внутренних усилий в сечениях второстепенной балки

3. Подбор и раскладка арматурных сеток и каркасов в плитной части и второстепенной балке монолитного ребристого перекрытия

4. Построение эпюры материалов второстепенной балки Литература монолитный ребристый перекрытие балка Введение Подземный пешеходный переход — тоннель для безопасного перехода пешеходов под проезжей частью или железнодорожными путями.

Подземный пешеходный переход обычно состоит из собственно тоннеля под проезжей частью и ведущих к нему ступеней, расположенных на пешеходных дорожках. Часто ступеньки оборудованы наклонными дорожками для спуска велосипедов, детских и инвалидных колясок.

В особокрупных подземных переходах установлены рекламные щиты, строятся магазины. Некоторые даже преобразованы в крупные торговые центры. Входы в такие подземные переходы обычно закрываются на ночь.

Выделяют двухтрех четырех пролетные подземные пешеходные, это определяется из интенсивности потока людей. Интенсивность зависит от места расположения подземного пешеходного перехода.

1. Компоновка монолитного ребристого перекрытия Выполняем компоновку монолитного ребристого перекрытия.

Главные балки размещаем по ходу движения (вдоль цифровых осей). Расстановку колонн выполняем через 4.975м, т. е. номинальный пролет главных балок — 4.975м. Принимаем шаг второстепенных балок 4.975/3=1.658м.

Размеры пролетов по заданию по осям 4.5м, 4.5м и 4.5м. Указанные размеры пролетов являются пролетами второстепенных балок Проверим соблюдение условия для балочных плит .

Принимаем толщину плиты

Высота второстепенной балки предварительно определяется:

— из условия жесткости

— по приближенной формуле из условия прочности

.

Принимаем высоту второстепенной балки

Высота главной балки предварительно определяется:

— из условия жесткости

— по приближенной формуле из условия прочности Принимаем высоту главной балки .

Ширина главной и второстепенной балок должна быть и не менее 200 мм. Тогда принимаем ширину второстепенной балки, главной балки .

Сторона квадратного сечения колонны:

принимаем колонну сечением 300×300мм.

2. Определение внутренних усилий в элементах монолитного ребристого перекрытия

2.1 Определение внутренних усилий в балочной плите Сбор нагрузок на м² междуэтажного перекрытия представлен в табл

Табл. 1.1 — Нагрузки на 1 м² монолитного перекрытия

Расчетные пролеты:

— крайние

— средние ,

где 200мм — ширина второстепенной балки.

где 1658мм — шаг второстепенной балки;

100 мм — длина опирания плиты на второстепенную балку.

2.2 Определение внутренних усилий в сечениях второстепенной балки Длина площадки опирания второстепенной балки на стену — 150 мм, ширина главной балки 300 мм. Тогда расчетные пролеты:

— крайние

— средние .

Второстепенная балка работает совместно с прилегающими к ней участками плиты, и ее расчетное сечение будет тавровым с шириной полки равной шагу балок, т. е.. Подсчет нагрузок на погонный метр второстепенной балки представлен в таблице 2.3.

Таблица 2.3 — Нагрузка на 1 м.п. второстепенной балки монолитного перекрытия

Схема для расчета второстепенной балки представлена на рис. 2.2.

Ординаты огибающей эпюры моментов определяют по формуле. Величины коэффициентов определяем в зависимости от величины соотношения .

Таблица 2.4- Изгибающие моменты второстепенной балки

Нулевые точки эпюры положительных моментов расположены на расстояниях 0,15 l₀ от грани опор:

— в крайнем пролёте:

— в средних пролётах:

Положение нулевой точки отрицательных моментов в 1-м пролёте:

Перерезывающие (поперечные) силы (у граней опор):

— на первой свободной опоре (А): 0,4×102,5×4,425 = 181,4кН;

— на первой промежуточной опоре (В) слева: 0,6×102,55×4,425 = 272,3кН;

— на первой промежуточной опоре (В) справа и у остальных опор:

0,5×102,55×4,2 = 215,4кН.

Эпюра изгибающих моментов (кНм) и поперечных сил (кН)

3. Подбор и раскладка арматурных сеток и каркасов в плитной части и второстепенной балке монолитного ребристого перекрытия Минимальный класс бетона С20/25, минимальный размер защитного слоя бетона 30 мм.

Подбор требуемой площади арматуры выполняем по упрощенному деформационному методу.

Максимальный изгибающий момент в плитной части .

Рабочая высота сечения

где 200 мм — толщина плиты;

30 мм — размер защитного слоя;

6/2 мм — половина предполагаемого максимального диаметра рабочей арматуры.

Высота сжатой зоны расчетного сечения:

При использовании арматуры для сеток класса S500 O4…5мм, ,

При соблюдении определяем и требуемая площадь сечения растянутой арматуры:

Проверяем требуемую площадь арматуры из условия соблюдения минимального процента армирования:

что меньше минимально допустимого процента армирования 0,15%. Тогда требуемая площадь арматуры из конструктивного условия По определенной площади рабочей арматуры можно принять сетки с продольной рабочей арматурой O6 S500 с шагом 100 мм (площадь поперечного сечения на 1 м ширины плиты будет составлять).

Между главными балками можно уложить две, три или четыре сетки с нахлестом распределительных стержней не менее 50 мм. Принимаем для армирования плиты сетки С1 с унифицированной шириной В=2550мм, длинной L=5100мм.

Над главными балками укладываем конструктивно сетки С2, площадь сечения поперечных рабочих стержней которых должна составлять не менее 1/3 площади пролетной арматуры плиты, шириной не менее:

.

Принимаем ширину сетки В=1280мм.

Фрагмент плана раскладки сеток плиты приведен на рисунке ниже.

Рис. 3.1. Фрагмент плана раскладки сеток плиты.

Расчет прочности железобетонных элементов на действие поперечных сил производится из условия. Расчетная поперечная сила, воспринимаемая железобетонным элементом без поперечного армирования:

но не менее

.

Поскольку условие не соблюдается принимаем .

Поскольку условие во всех сечениях выполняется, то расчет поперечной арматуры не производится; согласно конструктивным требованиям при толщине плиты 150 мм постановка поперечной арматуры не требуется.

Конструирование второстепенной балки Определим расчётную ширину полки таврового сечения:

Тогда расчетные размеры сечения второстепенной балки:

;;; .

Крайние пролёты балки армируем каркасом КР-1. В каркасе по 2 продольных стержня, расположенных в 2 ряда. Верхние стержни каркаса КР-1 принимаем 212 S400 по одному стержню в каркасе исходя из конструктивных требований.

На промежуточных опорах (В и С) второстепенная балка армируется 2-мя сварными сетками.

Определяем площадь сечения продольной рабочей арматуры в первом пролете при действии положительного изгибающего момента упрощенным деформационным методом.

Задаемся величиной, тогда рабочая высота сечения второстепенной балки. Определяем положение границы сжатой зоны:

нейтральная ось проходит в полке, сечение можно рассматривать как прямоугольное с шириной .

При соблюдении определяем и требуемая площадь сечения растянутой арматуры:

Принимаем 2 O20 и 2 O22мм с площадью 1388 мм².

Определяем площадь сечения рабочей арматуры над первой промежуточной опорой при действии изгибающего момента упрощенным деформационным методом. Задаемся величиной, тогда рабочая высота сечения второстепенной балки. Сечение рассматриваем как прямоугольное с шириной

При соблюдении определяем и требуемая площадь сечения растянутой арматуры:

На опоре В площадь сечения арматуры в одной сетке на 1 м полки второстепенной балки шириной = 1658 мм равна:

.

Проектируем сварную рулонную сетку с рабочими стержнями 12 мм из стали класса S500 с шагом 250 мм (А_s = 4,52 см²) с укладкой в два ряда, продольные распределительные стержни принимаем 4 мм из стали класса S500 с шагом 350 мм. Принимаем сетку шириной 1660 мм и длиной 2630 мм (4,5/3+4,5 /4):

Аналогичным образом определяем требуемую площадь сечения рабочей арматуры второстепенной балки для остальных сечений.

Определяем площадь сечения продольной рабочей арматуры во втором пролете при действии положительного изгибающего момента упрощенным деформационным методом.

Задаемся величиной, тогда рабочая высота сечения второстепенной балки. Определяем положение границы сжатой зоны:

нейтральная ось проходит в полке, сечение можно рассматривать как прямоугольное с шириной .

При соблюдении определяем и требуемая площадь сечения растянутой арматуры:

Принимаем 2 O18 и 2 O16мм с площадью 911 мм².

Определяем площадь сечения рабочей арматуры над второй промежуточной опорой при действии изгибающего момента упрощенным деформационным методом.

Задаемся величиной, тогда рабочая высота сечения второстепенной балки. Сечение рассматриваем как прямоугольное с шириной

При соблюдении определяем и требуемая площадь сечения растянутой арматуры:

На опоре В площадь сечения арматуры в одной сетке на 1 м полки второстепенной балки шириной = 1658 мм равна:

.

Проектируем сварную рулонную сетку с рабочими стержнями 5 мм из стали класса S500 с шагом 125 мм (А_s = 1,57 см²) с укладкой в два ряда, продольные распределительные стержни принимаем 4 мм из стали класса S500 с шагом 350 мм. Принимаем сетку шириной 1660 мм и длиной 2630 мм (4,5/3+4,5 /4):

Максимальная расчетная поперечная сила на первой промежуточной опоре (В) слева: V_Sd = 272,3 кН.

1. Определяем расчетную поперечную силу, воспринимаемую элементом без вертикальной и наклонной арматуры:

где — площадь арматуры, доведенной до опоры (2O22мм);

т.к. плита работает без предварительного напряжения;

но не менее:

;

следовательно, V_{rd, ct}=16,6 кН sd= 272,3 кН; => требуется установка поперечной арматуры.

Конструктивно шаг поперечной арматуры:

— на приопорных участках длиной при высоте второстепенной балки должен быть не более и 150 мм, принимаем 150 мм;

— в средней части пролета балки не более и, принимаем шаг ;

— по всей длине элемента из условия обеспечения работы продольной арматуры, установленной по расчету в сжатой зоне сечения при — не более 500 мм и не более 20 сварных каркасах: 240 мм.

Диаметр поперечных стержней устанавливают не менее, чем из условия сварки их с продольной арматурой диаметром O=25мм. Принимаем 2O_sw = 12 мм с площадью A_sw = 226 мм².

При классе S500 = 333 МПа.

Вычисляем:

— минимальное из значений:

2d, .

;

;

— для тяжелого бетона,

; ;

;

Тогда и ;

Поперечное усилие, воспринимаемое бетоном над вершиной наклонной трещины:

кН Тогда

прочность по наклонной трещине обеспечена.

К проектированию каркаса КР-1 можно приступать после построения эпюры материалов и расчета длины анкеровки для установления точек обрыва второго ряда нижней пролетной арматуры.

В рамках курсового проекта длину анкеровки можно не считать, а обрываемые в пролете стержни арматуры следует заводить за точку теоретического обрыване менее 0,5h + 20, где h — высота конструкции в точке теоретического обрыва.

4. Построение эпюры материалов второстепенной балки Для построения эпюры материалов определяем несущую способность сечений по длине балки. Несущую способность условно определяем без учета наличия сжатой арматуры.

Первый пролет в случае растянутой нижней зоны. 2 O20 и 2 O22 S500. Фактическая рабочая высота сечения

d=360−25−22−20/2=303мм, где 360мм — высота балки;

25мм — минимальный размер защитного слоя бетона;

22мм — диаметр арматуры нижнего ряда;

20мм — минимальное расстояние между рядами арматуры.

Расчетная высота сжатой зоны:

мм Расчетная относительная высота сжатой зоны:

Граничная относительная высота сжатой зоны:

где: щ=k_c-0.008· f_cd=0.85−0.008*16/1,5=0.76

k_c=0.85 для тяжелого бетона Сравниваем значения относительной высоты сжатой зоны с граничной Т.к. о <�о_lim определяем предельный момент, воспринимаемый сечением по формуле:

M_Rd=185.8кН· м>Msd=182,7кН·м, т. е. прочность сечения обеспечена.

Первый пролет в случае растянутой нижней зоны в месте обрыва арматуры. 2 O20 и 2 O22 S500. Фактическая рабочая высота сечения

d=360−25−22/2=324мм, где 360мм — высота балки;

25мм — минимальный размер защитного слоя бетона;

22мм — диаметр арматуры нижнего ряда;

20мм — минимальное расстояние между рядами арматуры.

Расчетная высота сжатой зоны:

мм Расчетная относительная высота сжатой зоны:

Т.к. о <�о_lim определяем предельный момент, воспринимаемый сечением по формуле:

Первый пролет в случае растянутой верхней зоны. Сетка. Фактическая рабочая высота сечения

d=360−25−12−12=311мм, где 360мм — высота балки;

25мм — минимальный размер защитного слоя бетона;

12мм — диаметр арматуры сетки.

В сетке 452 мм² арматуры на погонный метр. Сжатая часть сечения шириной 200 мм.

Расчетная высота сжатой зоны:

мм Расчетная относительная высота сжатой зоны:

Т.к. о >о_lim, то

определяем предельный момент, воспринимаемый сечением по формуле:

M_Rd=153,2кН· м>Msd=150,6кН·м, т. е. прочность сечения обеспечена.

Второй пролет в случае растянутой нижней зоны. 2 O16 и 2 O18 S500. Фактическая рабочая высота сечения

d=360−25−18−20/2=307мм, где 360мм — высота балки;

25мм — минимальный размер защитного слоя бетона;

18мм — диаметр арматуры нижнего ряда;

20мм — минимальное расстояние между рядами арматуры.

Расчетная высота сжатой зоны:

мм Расчетная относительная высота сжатой зоны:

Граничная относительная высота сжатой зоны:

где: щ=k_c-0.008· f_cd=0.85−0.008*16/1,5=0.76

k_c=0.85 для тяжелого бетона Сравниваем значения относительной высоты сжатой зоны с граничной Т.к. о <�о_lim определяем предельный момент, воспринимаемый сечением по формуле:

M_Rd=115.4кН· м>Msd=113,1кН·м, т. е. прочность сечения обеспечена.

Второй пролет в случае растянутой нижней зоны в месте обрыва арматуры. 2 O16 и 2 O18 S500. Фактическая рабочая высота сечения

d=360−25−18/2=326мм, где 360мм — высота балки;

25мм — минимальный размер защитного слоя бетона;

18мм — диаметр арматуры нижнего ряда;

20мм — минимальное расстояние между рядами арматуры.

Расчетная высота сжатой зоны:

мм Расчетная относительная высота сжатой зоны:

Т.к. о <�о_lim определяем предельный момент, воспринимаемый сечением по формуле:

1. Металлические конструкции. Балки и балочные перекрытия: Учебно-методическое пособие / А. Н. Жабинский [и др.]. — Минск: БГПА, 2000. — 112 с.

2. Нагрузки и воздействия: СНиП 2.01.07−85. — Введ. 1.01.87. — Москва: Госстрой СССР: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. — 36 с.

3. Стальные конструкции: СНиП II-23−81^*. — Введ. 1.01.82. — Москва: ЦИТП Госстроя СССР, 1990. — 94 с.

4. Cистема проектной документации для строительства. Правила выполнения архитектурно-строительных рабочих чертежей: ГОСТ 21.501−93. — Введен 1.09.95 — Минск: Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь, 1995. — 46 с.

5. Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Часть 1−1. Общие правилаправила для зданий: ТКП EN 1993;1−1-2009 (2 250). — Введ. 10.12.09. — Минск: Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь, 2009.