Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
|
|
МИНОБРНАУКИ РОССИИ |
|
С. И. Сачкова, Л.А. Лубенская |
|
|
Методические указания к практическим занятиям по расчету и проектированию монолитного ребристого перекрытия с балочными плитами по курсу “Железобетонные и каменные конструкции” для студентов направления 270100 «Строительство», 270800 «Строительство» |
|
|
Рекомендовано учебно-методическим советом ФГБОУ ВПО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова» для использования в учебном процессе в качестве |
|
|
Ижевск 2013 |
УДК 624.012
М 54
Рецензент: Кисляков А.А..-к.т.н., Главный инженер ООО « Институт «Удмуртгражданпроект»
Составители: Сачкова С. И. - старший преподаватель кафедры «Промышленное и гражданское строительство», Л.А. Лубенская - старший преподаватель кафедры «Промышленное и гражданское строительство»
Рекомендовано к изданию на заседании кафедры «Промышленное и гражданское строительство» ИжГТУ (протокол № 4 от 16.10. 2013 г.).
Методические указания к практическим занятиям по расчету и проектированию монолитного ребристого перекрытия с балочными плитами по курсу “Железобетонные и каменные конструкции” для студентов направления 270100 «Строительство», 270800 «Строительство»/ сост. Сачкова С. И., Л. А. Лубенская. – Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2013. – 25 с.
Рассмотрены вопросы: оптимальной компоновки монолитного балочного перекрытия многоэтажного производственного здания; расчета и конструирования несущих элементов в соответствии с требованиями СНиП , ГОСТ и СП. Для студентов всех форм обучения по направлению 270800 «Строительство». Методические указания могут быть использованы преподавателями и студентами для практических занятий, курсового и дипломного проектирования.
УДК 624.012
© Ижевский государственный технический
университет им. М.Т.Калашникова, 2013
© Лубенская Л.А., Сачкова С. И. - составление, 2013
|
[1] [1.1] 1. Компоновка перекрытия. (Архитектурный этап). [1.2] 2. Расчёт монолитной плиты. [1.3] 3. Уточнение толщины плиты. [1.3.1] Последовательность расчёта. [1.3.2] 1. Уточнение расчётных данных. [1.3.3] 2. Задаёмся шириной элемента. [1.3.4] 3. Уточнение высоты плиты. [1.4] 4. Расчёт армирования плиты. [1.4.1] 1. [1.4.2] 2. По таблицам определяем: η=? ξ=___≤ξr. [1.4.3] 3. [м2] –> [см2]. [1.4.4] 4. Подбор сетки. [1.5] 5. Расчёт второстепенной балки. [1.6] 6. Уточнение размеров поперечного сечения второстепенной балки. [1.6.1] Последовательность расчёта. [1.6.2] 1. Определение расчётных данных. [1.6.3] 2. Задаёмся шириной элемента. [1.6.4] 3. Уточнение высоты второстепенной балки. [1.7] 7. Расчёт армирования балки. [1.7.1] 7.1. Расчёт второстепенной балки на действие положительных изгибающих моментов. (Как элемент таврового профиля). [1.7.1.1] Последовательность расчёта [1.7.1.2] 1. Определение положения границы сжатой зоны: [1.7.1.3] 2. [1.7.1.4] 3. По таблицам определяем: η=( ), ξ=( )≤ξr. [1.7.1.5] 4. [1.7.1.6] 5. Подбор арматуры в каркасах. [1.7.2] 7.2. Расчёт второстепенной балки на действие отрицательных изгибающих моментов. [1.7.2.1] Последовательность расчета. [1.7.2.2] 1. [1.7.2.3] 2. По таблицам определяем: η=( ), ξ=( )≤ξr. [1.7.2.4] 3. [1.7.2.5] 4. По величине отрицательного М на расстоянии 0,25l от опоры подберем верхнюю арматуру в каркасах К-1 и К-2 (арматуру устанавливаем в 1 ряд). [1.8] 8. Расчёт второстепенной балки на действие поперечных перерезывающих сил. [1.8.1] Последовательность расчёта [1.8.2] 1. Определение расчётных данных. [1.8.3] 2. Учитываем влияние сжатых полок. [1.8.4] 3. Учитываем влияние продольных сил, если таковые имеются. [1.8.5] 4. Определяем промежуточную величину: [1.8.6] 5. Определяем интенсивность поперечного армирования, делаем проверку: [1.8.7] 6. Определяем расстояние от грани опоры до конца наклонной трещины: [1.8.8] 7. Определяем поперечную перерезывающую силу, воспринимаемую сжатой зоной бетона: [1.8.9] 8. Определяем длину проекции наклонной трещины на продольную ось. [1.8.10] 9. Определяем поперечную перерезывающую силу, воспринимаемую поперечной арматурой: [1.8.11] 10. Проверка прочности: [1.8.12] 11. Проверка достаточности размеров поперечного сечения: [1.9] Заключение.
[2] |
Железобетонные перекрытия по технологии изготовления бывают 2-х типов: монолитные и сборные. В курсовом проекте рассмотрено здание с неполным каркасом (несущие кирпичные стены, внутренние несущие элементы – колонны).
Перекрытие над подвалом выполнено в монолитном варианте, а вышележащие перекрытия – сборные.
Номер варианта состоит из 3-х цифр.
1-я цифра – для определения нормативной временной нагрузки на междуэтажное и подвальное перекрытие в кг/м2 (переводим в кН/м2).
на пересечении 2-й и 3-й цифр – пролеты l1х l2 в м.
Назначим 3 пролёта l1 поперек и 5 пролётов l2 вдоль здания.
Рис.1. План монолитного перекрытия здания с главными балками в продольном направлении.
Рис.2. План монолитного перекрытия здания с главными балками в поперечном направлении.
Для каменных несущих стен существуют привязки: 0, 200, 250, 300 мм. Толщина наружных стен – любая, на расчет не влияет. Размеры поперечного сечения ж/б колонн среднего ряда: 300 х 300, 350 х 350, 400 х 400 мм. Выбор типоразмера конструкции производится на основании нагрузки и пролетов.
Предварительно назначаем размеры колонны.
Монолитное перекрытие можно делить на отдельные элементы условно, т. к. оно выполняется в единой опалубке. Оно состоит из: главных балок, которые опираются на колонны и несущие стены; второстепенных балок, расположенных перпендикулярно к главным (они опираются на главные балки и несущие стены), их шаг намного меньше; монолитной плиты.
Главные балки могут располагаться как в продольном , так и в поперечном направлении.
Вариантное проектирование.
При проектировании любых конструкций всегда разрабатывают несколько вариантов, т. е. применяют метод вариантного проектирования. При вариантном проектировании сравнение ведут по ТЭП. Стоимость железобетонных конструкций зависит от расхода бетона.
Рассмотрим 2 варианта В 1-м варианте рассмотрим продольное расположение главных балок, во 2-м – поперечное (рис. 1, 2).
Конструктивно назначаем размеры конструкций [6].
Таблица 1. Предварительное конструктивное назначение размеров конструкций
|
Вариант I |
Вариант II |
|
Длина главной балки |
|
|
Высота главной балки |
|
|
Ширина главной балки |
|
|
Пролет плиты |
|
|
Высота плиты |
|
|
Длина второстепенной балки |
|
|
Высота второстепенной балки |
|
|
Ширина второстепенной балки |
|
|
Объем бетона |
|
В связи с тем, что монолитные конструкции выполняются в унифицированной опалубке, размеры поперечного сечения балок должны быть кратны 5см.
Второстепенные балки укладываются перпендикулярно главным балкам; над колоннами – обязательно, в пролете – таким образом, чтобы шаг был одинаковым, а нагрузка на главную балку была симметрична. Шаг второстепенных балок должен находиться в диапазоне .
Чтобы нагрузка была симметрична, одинаковые пролеты располагаем по бокам, а отличный от них – в середине.
Толщину плиты назначаем в зависимости от пролета. При назначении толщины плиты пользуемся интерполяцией. Этот размер кратен 1 см.
Определение объема бетона. При определении объема бетона для каждого варианта будем рассматривать все перекрытие в целом.
При определении расхода бетона округление только в большую сторону до 1 знака после запятой.
Сравниваем объем бетона по вариантам, далее проектируем более экономичный вариант.
Элементы монолитного ребристого перекрытия – плиту, второстепенную и главную балку – рассчитывают отдельно.
Монолитная плита, сопряженная с балами, при отношении пролетов второстепенной балки и плиты в.б/пл > 2 более интенсивно работает в направлении, перпендикулярном направлению второстепенных балок. По этой причине расчет плиты производится как многопролетной неразрезной балки с условной шириной, равной 100 мм, с пролетами, равными шагу второстепенных балок. В связи с тем, что работа участков плиты, защемленным по четырем сторонам (во второстепенных и главных балках) отличается от работы участков у торцовых стен, защемленных по трем сторонам и свободно опертых четвертой стороной на стену, расчет плиты надлежит выполнять для полос, условно вырезанных в средней части перекрытия из зоны у торцевых стен (см. рис.1 и 2).
Монолитную плиту заделывают в каменную кладку на 120 мм.
Второстепенные балки идут с шагом
Составляем расчетную схему плиты (рис. 3 а)).
Рис.3.Непрерывное армирование балочной плиты: а) расчетная схема плиты, б) план непрерывного армирования плиты рулонными сетками с продольной рабочей арматурой; в) сечение I-I
Для эпюры изгибающих моментов в многопролетной неразрезной балке имеется 4 характерных значения: максимальные моменты в крайних и средних пролетах и на опорах.
Расчётная длина в среднем пролете :
.
При шарнирном опирании эпюра давлений по площадке опирания прямоугольная и усилие передается посередине площадки опирания.
Расчетная длина в крайнем пролете равна расстоянию от грани второстепенной балки до центра площадки опирания плиты на каменную кладку.
– фактическое значение крайнего пролета плиты;
А – привязка внутренней поверхности стены к оси;
а – заделка плиты в кладку.
Сбор нагрузок.
Подсчет нагрузок на элементы, не смотря на монолитность покрытия, производится как для разрезных конструкций.
Таблица 2. Сбор нагрузок на плиту
|
№ п/п |
Вид нагрузки |
Норматив-ная, кН/м2 |
γf, коэф. надёжн. по нагр. |
Расчёт-ная, кН/м2 |
|
I |
Постоянные нагрузки, g: |
|||
|
1 |
Керамическая плитка δ = ( )м, ρ= ( )кН/м3 |
( ) |
1,2 |
( ) |
|
2 |
Цементно-песчаная стяжка δ = ( )м, ρ= ( )кН/м3 |
( ) |
1,3 |
( ) |
|
3 |
Ж/б плита δ =hпл.=( )м, ρ=_(25)кН/м3 |
( ) |
1,1 |
( ) |
|
Итого: |
( ) |
( ) |
||
|
II |
Временная нагрузка, v |
( ) |
1,2 |
( ) |
|
III |
Полная нагрузка, q |
( ) |
( ) |
I. Постоянные нагрузки складываются из:
- собственного веса конструкций;
- собственного веса пола.
Тип пола подбирают согласно СНиП 2.03.13-88 «Полы».
δ – толщина слоя, м; ρ – объёмный вес, кН/м3.
Объемный вес берём из справочника.
Для получения нормативной нагрузки удельный вес умножают на толщину слоя, округление только в большую сторону, 2 знака после запятой. Величина нормативной временной нагрузки задана по варианту, считаем подвальное перекрытие. В варианте нагрузка дана в кг/м2, в таблицу подставляем кН/м2.
Расчётная нагрузка получается путем умножения нормативной величины на коэффициент надёжности по нагрузке γf (принимаем по [3] – табл.7.1 , п. 8.2.2).
Погонная нагрузка определяется путем умножения равномерно распределённой нагрузки на ширину площадки.
Погонная постоянная нагрузка:
q – полная расчётная нагрузка из таблицы;
В = 1 м – ширина грузовой площадки;
– коэффициент, учитывающие класс ответственности здания [4]
Изгибающий момент в крайнем пролете:
Изгибающий момент на опоре В:
Изгибающий момент в среднем пролете и на опоре С:
Задаёмся классами материалов и по [3] определяем прочностные характеристики.
Монолитные перекрытия изготавливают из тяжелого бетона класса В15 ÷ В25
Таблица 3. Конструктивные рекомендации относительно класса бетона.
|
Для плит |
Класс бетона |
Для балок |
Класс бетона |
|
В15 |
В15 |
||
|
В20 |
В20 |
||
|
В25 |
В25 |
Табличные значения прочностных характеристик из СНиП нужно умножить на γb2=0,9 (см. [1]).
Таблица 4. Расчетное сопротивление бетона (прочность) на осевое сжатие и растяжение по [1].
|
Класс бетона |
В15 |
В20 |
В25 |
|
8,5 |
11,5 |
14,5 |
|
|
0,75 |
0,9 |
1,05 |
Предельное значение относительной высоты сжатой зоны бетона рассчитывается по эмпирической формуле [1]. Для предварительно напрягаемых конструкций её рассчитывать обязательно, а для ненапрягаемых – можно принять по таблице [6]
Таблица 5. Предельное значение относительной высоты сжатой зоны бетона .
|
Класс бетона |
В15 |
В20 |
В25 |
|
0,652 |
0,627 |
0,604 |
Плиты армируются сварными сетками (см. [7]).
Предел прочности арматуры на растяжение Rs [1] – для расчета принимаем наименьшее значение для возможных диаметров и классов стержней рабочей арматуры сетки.
b=1м. Задаёмся оптимальными значениями коэффициентов ξ, А0.
Таблица 6. Рекомендуемые оптимальные значения коэффициентов μ, ξ.
|
Тип элемента |
(коэффициент армирования) |
(относительная высота сжатой зоны бетона) |
|
балка |
1÷2 |
0,3÷0,4 |
|
плита |
0,3÷0,7 |
0,1÷0,15 |
По таблицам [6] для определяем (интерполированием).
Предварительно принимают:
– для плит;
– для балок с однорядным расположением арматуры;
– для балок с двухрядным расположением арматуры.
Назначаем высоту h (округляем до 1см).
Если полученная толщина плиты меньше или равняется той, которой задались в начале, то расчёт толщины плиты на этом закончен.
Если полученная толщина плиты больше заданной, то необходимо вернуться к таблице сбора нагрузок, пересчитать нагрузку и повторить этот расчёт.
Последовательность расчёта.
Требуемую площадь арматуры считаем для:
Получаем:
Армирование будем производить стандартными сетками (смотри описание [7]).
Мы вырезали полоску шириной 1 м. В зависимости от шага S определяем количество стержней n на погонный метр сетки.
S=100 мм, => n=10 (число стержней);
S=150 мм, => n=7;
S=200 мм, => n=5;
S=250 мм, => n=4.
Для рулонных сеток максимальный диаметр 5 мм, max количествово стержней 10 шт., по сортаменту [6] максимальная площадь стержней 1,96 см2. Поэтому если
армирование плиты производим рулонными сетками, а если
армирование плиты производим плоскими сетками.
Рассмотрим примеры армирования рулонными и плоскими сетками. {Очистить доску}.
Армирование плиты рулонными сетками.
Рулонные сетки укладывают согласно эпюры изгибающих моментов (рис 3 б)). Максимальное количество арматуры требуется только в крайнем пролете и над первыми промежуточными опорами. Во всех средних пролетах и на средних опорах требуется минимальное кол-во арматуры.
Основную сетку С-1 раскатывают поперек второстепенных балок по всей длине плиты.
Максимальная ширина сетки 3,63 м, перекрыть пролёт 1-й сеткой невозможно.
В пролёте укладывают 2 или 3 сетки с нахлёстом не менее 200 мм.
Площадь поперечного сечения продольной арматуры в сетке С-1:
.
В крайнем пролете и на первой опоре требуется больше арматуры, поэтому здесь укладываем доборную сетку С-2.
Площадь поперечного сечения поперечной арматуры в сетке С-2:
.
Ширина сетки подбирается по сортаменту (см. Приложение 1),
Рис.4. Раздельное армирование балочной плиты: а) план раздельного армирования плиты плоскими сетками с поперечной рабочей арматурой; б) сечения I-I
Армирование плиты плоскими сетками.
Применяются 4 вида сетки, которые раскладывают согласно эпюры изгибающих моментов (см. рис. 4). Рабочая арматура – в поперечном направлении.
Площадь поперечного сечения поперечной арматуры в сетках и их габаритные размеры:
Рассмотрим сечение 2-2, проходящее по второстепенной балке (рис. 5).
1,2- продольная арматура
3-надопорная арматура (сетки)
4-стыковае стержни d=d0/2 и не < 10 мм
Рис. 5. К проектированию второстепенных балок: а) расчетная схема балки; б) огибающая эпюра моментов в балке; в) схема армирования
Расчётные дины в среднем и крайнем пролетах :
Погонная постоянная нагрузка:
g - итоговая расчётная постоянная нагрузка из таблицы 2;
В = max{lпл.} - ширина грузовой площадки;
Округляем в большую сторону до 2-х знаков.
Погонная временная нагрузка:
v – расчётная временная нагрузка из таблицы.
Полная погонная нагрузка:
Изгибающие моменты определяются аналогично плите:
Для второстепенной балки определяется ещё отрицательный изгибающий момент, расположенный на расстоянии ¼ от опоры В.
β – коэффициент, зависящий от соотношения , принимаем по таблице 7 интерполированием.
Таблица 7. Коэффициенты для определения изгибающих моментов
|
V/g |
β |
V/g |
β |
|
|
0,5 |
-0,01 |
3 |
-0,04 |
|
|
1 |
-0,03 |
3,5 |
-0,04 |
|
|
1,5 |
-0,03 |
4 |
-0,04 |
|
|
2 |
-0,04 |
4,5 |
-0,04 |
|
|
2,5 |
-0,04 |
5 |
-0,05 |
Поперечные перерезывающие силы.
Прочностные характеристики бетона остаются прежними
Второстепенные балки армируют стальными каркасами с рабочей продольной арматурой класса А-III, d ≥ 10 мм.
Предел прочности арматуры на растяжение Rs [1].
Задаёмся оптимальными значениями коэффициентов ξ, А0 (табл. 6, [6]).
. .
Назначаем высоту (округляем до 5см).
Для балок должно выполняться условие
Если это условие выполняется – расчёт закончен. Если не выполняется – возвращаемся к п. 2 и повторяем расчёт.
Второстепенную балку рассматриваем как элемент таврового сечения.
Эпюра изгибающих моментов знакопеременная. Расчёты на положительный и отрицательный моменты будем производить отдельно.
Последовательность расчёта
Поэтому расчёт производим для
1. Определение положения границы сжатой зоны:
несущая способность сжатой полки.
Если условие выполняется – граница сжатой зоны в полке. Если нет – в ребре .
2.
3. По таблицам определяем: η=( ), ξ=( )≤ξr.
4.
Получаем 2 значения:
5. Подбор арматуры в каркасах.
Количество каркасов зависит от ширины элемента. В среднем на 10 см ширины ставится 1 каркас. Продольная арматура в каркасах может ставиться:
1. В 1 ряд.
2. В 2 ряда.
Второстепенные балки армируют стальными каркасами с рабочей продольной арматурой класса А-III, d ≥ 10 мм.
Нижняя арматура в каркасе К-1:
ø
Нижняя арматура в каркасе К-2:
ø
Расчёт производим 3 раза для:
Последовательность расчета.
1.
2. По таблицам определяем: η=( ), ξ=( )≤ξr.
3.
В результате получаем 3 значения:
4. По величине отрицательного М на расстоянии 0,25l от опоры подберем верхнюю арматуру в каркасах К-1 и К-2 (арматуру устанавливаем в 1 ряд).
Верхняя арматура в каркасах К-1 и К-2.
Аs (2 ø
На опорах В и С верхняя арматура каркасов прерывается, поэтому для восприятия этих отрицательных моментов раскатываются сетки в 2 слоя вразбежку (рис. 5). По сортаменту арматуры мы подбираем сетку на полосу шириной 1 м. При расчёте второстепенной балки нагрузка определялась на ширину В =lпл.. Приводим требуемую площадь арматуры к требуемой площади арматуры на 1 п. м ширины сетки.
Требуемая ширина сетки (рис. 5):
Если сетки такой ширины есть в сортаменте, подбираем рулонную сетку (поперечная рабочая арматура).
Ширина сетки , ближайшая по сортаменту.
Если подбираем плоскую сетку (продольная рабочая арматура).
Плоские сетки раскладывают поперек главных балок. Их ширина зависит от длины главной балки lгл.б.. В пролёте укладывают 2 или 3 сетки с нахлёстом не менее 200 мм. Длина сетки.
Поперечная перерезывающая сила .
Прочностные характеристики бетона остаются прежними
( [5]).
– количество поперечных стержней в одном сечении (количество каркасов уже известно, т. к. подобрана продольная арматура).
Из условия сварки назначаем возможный диаметр поперечной арматуры:
dmax– наибольший d продольного стержня каркаса.
По сортаменту определяем Аsw (n ø
( [5]).
Интенсивность поперечного армирования по длине элемента не одинаковая.
В приопорной зоне:
Округляем до 1 см в меньшую сторону.
Длина приопорной части составляет не менее ¼ пролёта с обеих сторон.
Конструктивные требования к поперечной арматуре рассмотрены в [1], [5].
В остальной (средней) части:
.
В этой формуле есть еще 1 ограничение:
В любом случае вводится ограничение:
Если условие выполнилось, переходим к следующему пункту.
Если не выполнилось – пересчитываем величину
В этих расчётах
q1 – условная равномерно распределенная расчётная внешняя нагрузка (если нагрузка сосредоточенная – приводим её к равномерно распределённой).
Если на этой стадии расчёта получилось, что поперечная арматура по расчёту не нужна, поставленной арматуры достаточно. Если условие не выполняется – идём дальше.
Если условие выполнилось, расчёт закончился.
Если не выполнилось – возвращаемся к п. 5, увеличиваем интенсивность поперечного армирования, расчёт повторяем.
Расчёт второстепенной балки закончен.
Графическая часть состоит из чертежа формата А2. Расчеты оформляются в форме пояснительной записки формата А4.
1. СП 63.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003».
2. СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. М. Госстрой России. 2004.
3. СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*».
4. СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия».
5. СНиП 2.03.01-84 «Железобетонные конструкции. Нормы проектирования». Госстрой. М. 1989г
6. В.М. Бондаренко, Р.О. Бакиров, В.Г. Назаренко, В.И. Римшин; под редакцией Бондаренко В.М.,-3-е изд. исправл.- Железобетонные и каменные конструкции: учеб. пособие для строит. спец. вузов/-М.; «Высшая школа»; 2004.-876 с.: ил.
7. Кащишена С.Р., Лубенская Л.А. методические указания к расчету и проектированию монолитного ребристого перекрытия с балочными плитами по курсу «Железобетонные и каменные конструкции» для студентов направления 270100 «Строительство». Ижевск, издательство ИжГТУ, 2009.
|
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Сортамент (сокращенный) сварных сеток по ГОСТ 8478-81 Марка сетки Марка сетки |
Учебное издание
Составители:
Сачкова Светлана Игоревна,
Лубенская Людмила Анатольевна
Методические указания к практическим занятиям по расчету и проектированию монолитного ребристого перекрытия с балочными плитами по курсу “Железобетонные и каменные конструкции” для студентов направления 270100 «Строительство», 270800 «Строительство»
В редакции составителя
Корректор Н. К. Швиндт
Подписано в печать . Формат 60×84/16
Усл. печ. л. 2,09. Тираж 100 экз. Заказ № 9
Издательство Ижевского государственного технического университета.
Отпечатано в типографии Издательства ИжГТУ. 426069, Ижевск, ул. Студенческая, 7
PAGE \* MERGEFORMAT 2
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3