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.

3. Плитный фибролит.

4. 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.

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

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

ь Коэффициент условий работы бетона: _b2 = 0,9.

при дальнейших расчётах принимаем:

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

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

минимально необходимая высота балочной плиты.

h = 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.

Определим площадь арматуры в первом пролёте и на опоре В.

Принимаем арматуру класса А400 8 мм с R _s = 355 (МПа).

из таблицы III.1 находим .

Принимаем по расчёту сетку:

С1 с, А _s = 5,03 (см²).

из таблицы III.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 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.

а).

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.

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

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

ь Коэффициент условий работы бетона: _b2 = 0,9, Ев = 21 000.

при дальнейших расчётах принимаем:

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

ь 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 находим:

о = 0,038 и з = 0,981.

х = оh ₀ = 0,038· 41 = 1,558 см х? h _f', 1,558 см? 7 см — условие выполняется.

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

Переармирование :

Пролёт 2:

b _f' = 2,1 (м).

из таблицы III.1 находим:

о = 0,024 и з = 0,987,.

х = о · h ₀ = 0,024 · 41 = 0,984 см х? h _f', 0,984 см < 7 см — условие выполняется Принимаем 4 стержня арматуры класса А400 14 с A _s = 6,16 см².

Переармирование :

Опорное сечение Опора В:

з = 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:

з = 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 ч L/4 от пролёта.

Отрицательный момент во 2-м пролёте:

з = 0,973.

Принимаем 2 стержня арматуры класса А400 10 с A_s = 1,57 см².

Расчёт по наклонному сечению..

Опора В слева:.

Данные для расчета:.

Q_B^лев = 164 611,506 Н, _n = 0, _f = 0, _b3 = 0,6 _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 = 210 000 МПа Вычисление максимально возможного шага хомутов по требованию СНиП При h = 450 мм.

S h/2 = 225 мм;.

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

Проверка:.

,.

_w1 = 1+5· _w = 1 + 5· 7,636·0,005 = 1,191,.

_b1 =1-· R_b = 1 — 0,01· 1035 = 0,8965.

Q_u2=0.3· _w1·_b1·R _b· b·h₀ = 0,3· 1,191·0,8965·1035·20·41 = 271 855,117 (Н).

Q_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.

4.1 Сбор нагрузок Постоянная нагрузка, передающаяся с каждого этажа на колонну.

G =3(q_sb l _sb + (h _mb — h _pl)· b_mb·l_pl·с·_f·_n·_b2)=3(5,7· 1017,834+(0,8−0,07)·0,3·2,333·2500·1,1·1) = 25 639,936 кг где _f = 1,1, _n = 1, p = 2500 кг/м² — объёмная масса железобетона.

Временная нагрузка, передающаяся с каждого этажа на колонну: V =3V_sb· l _sb =3 2870,092· 5,7 = 55 210,419 кг Равномерно распределенная нагрузка на покрытие.

Собственный вес конструкций покрытия.

G' =3(q'_sb l _sb + (h _mb — h _pl)· b_mb·l_pl·с·_f·_n·_b2)=3(5,7· 492,8+(0,8−0,07)·0,3·2,333·2500· 1,1· 1) = 12 165,673 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.

4.3 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=210⁵ МПа.

Сечение колонны b x h =400×400 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, _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 332 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 хомутамине более 500 мм и не более 15*d = 15*32 = 480 мм. Принято 200 мм.

— 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 400×400 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=1.5Ч0.4=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: мі.

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:

/мІ; кН/мІ;

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 35 мм.

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 20 А 300 А_s = 62,84 см².

Библиографический список.

СНиП 52−01−2003 «Бетонные и железобетонные конструкции». Основные положения. Госстрой России. М., 2003..

СП 52−101−2003 «Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры». Госстрой России. М., 2003..

СП 20.13 330.2011 «Нагрузки и воздействия». Минрегион России. 2011.

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

Железобетонные и каменные конструкции под ред. В. М. Бондаренко, М., «Высшая школа», 2002 г. — 875 с..

ФЗ-384 «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений.