Проектирование монолитного ребристого перекрытия

7.1. Компоновка конструктивной схемы монолитного перекрытия.

Монолитные ребристые перекрытия состоят из плит, второстепенных и главных балок, которые бетонируются вместе и представляют собой единую конструкцию. Плита опирается на второстепенные балки, а второстепенные балки - на главные, опорами, которых служат колонны и стены (рис. 14)

Пролеты плит пронимаются 1,7-2,7 метра, второстепенных балок 5-7 метра, главных балок 6-8 метров. Толщина плиты при полезной нагрузке V до 10 кН/м2 принимает 7-8 см, 1/30 пролета плиты. Высота сечения второстепенных балок составляет (1/12-1/20) пролета, главных балок (1/8-1/15) пролета, ширина сечений балок b=(0,4-0,5)h. Высота балок принимается кратной 5 см при h≤60 см и при h>60 см кратной 10 см, ширина балок - кратной 5 см.

Перекрытие выполняют из бетона класс B15-B20 и армируют арматурной проволокой класса B500 и стержневой арматурой А400, А500.

Рис. 14 Монолитное ребристое перекрытие с балочными плитами. 1 - главные балки; 2 - второстепенные балки; 3 - колонны; 4 - плита.

Рис. 15 Конструктивная схема монолитного ребристого перекрытия. 1 - главные балки; 2 - второстепенные балки; 3 - колонны; 4 - плита.

В курсовом проекте наружные несущие стены выполняются из кирпича, привязка стен к разбивочным осям 200 мм, колонны монолитные железобетонные. Размеры здания в плане и шаг колонн такие же, как в варианте со сборными железобетонными конструкциями.

Принимаем поперечное расположение главных балок (в направлении большего пролета). Второстепенные балки размещаются в продольном направлении с шагом 6,3/3 = 2,1 м (рис. 15) так, чтобы соотношение пролетов плиты перекрытия было больше двух. Плита в этом случае рассчитывается как балочная в направлении короткого пролета.

Принимаем глубину опирания на стены плиты 0,12 м, второстепенных балки 0,25 м, главной балки 0,38 м.

Здаемся предварительно размерами сечений:

- плиты 210/30 = 7 см.

- второстепенные балки h_в.б = 600/15 = 40 см b_в.б = 0,5h_в.б = 20 см

- главные балки h_г.б = 630/11 = 57 см, принимаем h_г.б = 60 см

b_г.б = 0,4h_г.б = 24 см, принимаем b_г.б = 25 см

7.2. Данные для проектирования.

Материалы для перекрытия:

Бетон - тяжелый класса B20

R_b = 11,5 МПа, R_bt = 0,85 МПа (Приложение)

коэффициент условий работы бетона γ_b1=0,9

Арматура

- для армирования плит - обыкновенная арматурная проволока класса B500, Ø 3-5 мм

Rs = 415 МПа (Приложение 7)

или стержневая арматура класса А500С, Rs = 435 МПа (Приложение 7)

- для армирования второстепенных балок продольная арматура класса А500с Rs = 435 МПа (Приложение 7), поперечная арматура А240, Rs = 215 МПа, Rsw = 170 МПа (Приложение 7).

По степени ответственности здание относится

7.3. Расчет и конструирование монолитного ребристого перекрытия.

Расчет перекрытия состоит из последовательных расчетов его элементов: плиты, второстепенных и главных балок. При расчете элементов перекрытия можно ограничиться расчетов по несущей способности, так как при назначенных предварительно размерах поперечных сечений жесткость элементов, как правило, достаточна. В данном курсовом проекте согласно заданию на проектирование, расчет и конструкирование главной балки не выполняются.

7.3.1. Расчет и конструирование плиты монолитного перекрытия.

Расчетные пролеты и нагрузки

Для крайних пролетов расчетным пролетом является расстояние от грани крайней балки до оси опоры плиты на стене:

l_n - пролет плиты между осями балок

l_n = 6,3/3 = 2,1 м

δ - привязка стен, δ = 0,2 м

b_в.б - ширина второстепенной балки

с - размер площади опирания плиты

-в длинном направлении:

Для средних пролетов плиты расчетным является расстояние в свету между балками:

- в коротком направлении (между второстепенными балками):

- в длинном направлении (между главными балками)

Так как соотношение пролетов:

Плиту рассчитываем как балочную в направлении коротких пролетов.

Расчет балочной плиты, загруженной равномерно распределенной нагрузкой, производится как многопролетной неразрезной балки с условной шириной 100 см (рис. 15), крайними опорами для которой являются продольные кирпичные стены, а средними - второстепенные балки. Расчетная схема плиты показана на рис. 17

Подсчет нагрузкой на 1 м2 плиты приведен в табл. 4.

Таблица №4

Нагрузки на 1 м² перекрытия

Погонная нагрузка полная, действующая на многопролетную плиту шириной 1 м (100 см)

Коэффициент надежности по ответственности здания γ_n = 1,0 [7]

Рис. 16 Конструктивная схема монолитной плиты и схема опирания плиты на наружную стену

Рис. 17 расчетная схема плиты и эпюра моментов.

Определение усилий.

В первом пролете и на первой промежуточной опоре:

В средних пролетах и на средних опорах:

Изгибающие моменты в средних пролетах и над средними опорами снижаются на 20% за счет благоприятного влияния распора (при опирании плит по четырем сторонам).

Расчет прочности на действие изгибающего момента.

1. В средних пролетах плит не окаймленных по контуру:

рис. 18 расчетное сечение плиты.

Определяем граничное значение относительной высоты сжатой зоны:

Определяем площади рабочей арматуры:

Принимаем стандартную сетку (Приложение 21)

Площадь продольной арматуры A _s,ef = 1,26 см²

2. В первом пролете и над первой промежуточной опорой:

(так как в первом пролете и над первой промежуточной опорой расположены 2 сетки).

Принимаем сетку

Площадь продольной арматуры A _s,ef =0,628 см²

3. В средних пролетах и на средних опорах плит, окаймленных по контуру:

Принимаем стандартную сетку , A _s,ef = 1,26 см²

Дополнительная арматура в первом пролете и над первой промежуточной опорой - сетка , A _s,ef = 0,628 см²

Рис. 19 Армирование плиты рулонными сетками:

a) плита, не окаймленная по контуру

b) плита, окаймленная по контуру

Возможно армирование плиты плоскими сетками, тогда:

1. В средних пролетах плит, не окаймленных по контуру A _s = 1,13 см², принимаем сетку с рабочей арматурой Ø6B500 c шагом 250, A _s,ef = 1,13 см²

2. В первом пролете и над первой промежуточной опорой A _s = 1,86 см² , принимаем сетку с рабочей

арматурой Ø8В500 с шагом 250

А_s,ef= 2,01 см²

3. В средних пролётах и на средних опорах плит, окаймлённых по контуру

А_s= 0,898 см²

Принимаем сетку с арматурой Ø5 В500 с шагом 200

А_s,ef= 0,98 см², конструктивная арматура во всех сетках Ø4 В500 с шагом 250

Рис. 20. Армирование плиты плоскими сетками:

a) плита, не окаймленная по контуру;

b) плита, окаймлённая по контуру.

7.3.2. Расчёт и конструирование второстепенной балки

Расчётные пролёты и нагрузки

Расчётные пролёты:

- для крайних пролётов балки

- для средних пролётов балки

δ – привязка наружной стены;

С – размер площадки опирания балки на стену.

Рис. 21 К расчёту второстепенной балки:

а - конструктивная схема балки,

б - расчётная схема балки и эпюры усилий М и Q.

Нагрузка на второстепенную балку собирается с грузовой полосы, ширина которой равна шагу второстепенных балок.

l_n = 2,1 м

Расчётные нагрузки на 1 погонный метр длины балки:

- от собственной массы плиты и пола (из таблицы 4)

- от собственной массы балки

Итого постоянная нагрузка (из таблицы 4)

Временная нагрузка (из таблицы 4)

Полная нагрузка

Второстепенную балку рассчитываем как многопролётную неразрезную балку таврового сечения. Расчётная схема балки представлена на рис.

Определение усилий от внешней нагрузки во второстепенной балке

Расчётные усилия в балке определяем с учётом их перераспределения вследствие пластических деформаций железобетона.

Расчётные изгибающие моменты в сечениях балки вычисляются по формулам:

- в крайних пролётах

- на первой промежуточной опоре

- на средних пролётах и на средних опорах

При расчёте второстепенной балки кроме основного загружения учитывается ещё дополнительное загружение (рис. 22).

- в чётных пролётах

- в нечётных пролётах

- в чётных пролётах

- в нечётных пролётах

Рис. 22. К расчёту второстепенной балки. Дополнительное загружение.

Отрицательные моменты в средних пролётах определяются в зависимости от соотношения временной нагрузки к постоянной.

на расстоянии от опоры

Значения коэффициента

Таблица 5

	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0	4,5	5,0
	-0,01	-0,02	-0,026	-0,03	-0,033	-0,035	-0,037	-0,038	-0,039	-0,04

(по интерполяции)

.

Расчётные поперечные силы:

- на крайней опоре

- на первой промежуточной опоре слева

- на первой промежуточной опоре справа и на остальных опорах

Расчёт прочности на действие изгибающего момента.

Размер сечения 20х40 (стр. …).

Проверяем высоту сечения по М_max на опоре.

Максимальный опорный момент равен 48,77 .

При оптимальном армировании относительная высота сжатой зоны ξ = 0,35

Принятая высота h_в.б.= 40 см достаточна для тех участков балки, где действует положительный изгибающий момент, растянуто нижнее волокно, сжато верхнее, следовательно расчётное сечение…

Рис. 23 Расчетное сечение второстепенной балки при расчете на положительный изгибающий момент.

Принимаем = 2,1 м

Для участков, где действительно отрицательный изгибающий момент - растянутого верхнего - растянуто верхнее волокно, сжато нижнее, следовательно расчетное сечение прямоугольное.

Рис. 24 расчетное сечение второстепенной балки на отрицательный изгибающий момент.

Определяем площади арматуры в первом пролете. (Арматура в балке класса А500С, R_s = 435 МПа).

1. Проверяем, где проходит нейтральная ось (граница сжатой зоны)

Следовательно граница сжатой зоны проходит в полке расчет ведем как для прямоугольного сечения шириной равной

Принимаем 2Ø16А500С, A _s = 4,02 см²

Определение площади арматуры во втором и последующих пролетах:

Принимаем 2Ø14А500С, A _s = 3,08 см²

На отрицательные моменты сечение работает как прямоугольное b = 20 см.

В среднем пролете:

Принимаем 2Ø10А500С, A _s = 1,57 см²

Определение площади арматуры на первой промежуточной опоре.

Арматура на опоре представляет собой две гнутые сетки.

Рис. 25 Схема расположения сеток на опорах второстепенной балки.

Принимаем 2Ø10А500С и 2Ø12А500С, A _s,ef = 3,83 см²

Определение площади арматуры на второй и последующих опорах:

Принимаем 4Ø10А500С, A _s,ef = 3,14 см²

Сетки смещены относительно оси сечения главной балки (опоры) - одна на 1/4 l влево и на 1/3 l вправо, а другая наоборот на 1/3 l влево и на 1/4 l право (см. рис. 26).

Конструирование второстепенной балки

В пролетах второстепенная балка армируется пространственными каркасами, состоящими из двух плоских каркасов. Рабочая нижняя продольная арматура в первом 2Ø16А500С, в среднем пролете 2Ø14А500С. Верхняя арматура в первом пролете принимается конструктивно 2Ø10А500С, во втором пролете 2Ø10А500С по расчету.

Поперечная арматура во всех пролетах Ø6А240, на приопорных участках длинной 1,5 м с шагом S₁ = 150 мм, на остальных участках с шагом S₂ = 250мм.

На первой промежуточной опоре балка армируется двумя гнутыми сетками с рабочей арматурой 2Ø12А500С и 2Ø10А500С.

На средних опорах балка армируется двумя гнутыми сетками с рабочей арматурой 4Ø10А500С.

Каркасы понизу объединяются отдельными стержнями Ø16А500С (ОС) - см. рис. 26.

Рис. 26 Схема армирования второстепенной балки. (S1 - шаг поперечной арматуры у опоры)

Над крайней опорой, если второстепенная балка опирается не на стену, а на главную балку устраивается дополнительная сетка.

Рис. 26 Схема армирования дополнительной сеткой.

Расчет второстепенной балки на действие поперечной силы.

Первый пролет:

Второй и последующие пролеты:

Расчет по бетонной полосе между трещинами выполняется из условия:

Прочность по бетонной полосе обеспечена. Проверяем, требуется ли поперечная арматура по расчету.

Если то поперечная арматура ставится конструктивно.

Во всех трех сечения поперечная арматура нужна по расчету, так как Q_а Q_вл и Q_вп > Q_b,min.

Предварительно зададимся поперечной арматурой Ø6А240 (R_sw = 170 МПа) установленной с шагом s_w = 150 мм, A_sw = 0,57 см² (2Ø6А240, так как 2 каркаса).

Проверяем соблюдается ли условие:

минимальная интенсивность усилия:

Находим наиболее опасную длину проекции наклонного сечения:

[_]

, принимаем 73 см.

Подставляем полученные значения в условие прочности:

Во всех трех сечениях прочность обеспечена. Определяем, в каком сечение можно увеличить шаг хомутов до S₂ ≤ 3/4 h₀ ≤ 27,4 см, принимаем S₂ = 25 см.

Q - поперечная сила, действующая в сечение.

- минимальная поперечная сила, воспринимаемая бетоном.

- суммарная погонная нагрузка, действующая на балку.

= 0,20475 кН/см

По конструктивным требованиям l₁ должно быть не менее, чем l/4, поэтому изменяем шаг хомутов на расстоянии 150 см от опоры.

Рис. 28 Каркасы К-1 и К-2.

Поиск по сайту: