Проектирование сборных железобетонных элементов многоэтажного здания с не полным каркасом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание В-23

Тема задания:

«Проектирование сборных  железобетонных элементов многоэтажного  здания с не полным каркасом»

Расчету и конструированию  подлежит:

1. Плита перекрытия с круглыми пустотами
2. Колонна среднего ряда 1 этажа
3. Фундамент под среднюю колонну

Данные для проектирования:

1. Назначения здания – дом отдыха
2. Ширина плиты 1.5м
3. Класс бетона В-12.5
4. Класс арматуры А-II
5. Шаг 7.2 м
6. Пролет 7.5 м
7. Количество этажей – 4
8. Высота этажей 2.6 м
9. Район строительства – Тула
10. Тип пола:

• Линолеум –9 мм
• Цементо-песчаная стяжка – 5 мм
• Шумоизоляция – 100 мм
• Железобетонная пустотная плита

11. Плотность утеплителя 8500 Н/м²

12. Толщина слоя утеплителя – 160 мм
13. Глубина заложения фундамента – 1.6 м
14. Условное расчетное давление на основание – 200 кПа

Конструкция работает в сфере  с нормальной влажностью

 

 

 

 

 

1. Расчет и конструирование плиты

1.1 Исходные данные

Необходимо рассчитать по I группе предельных состояний многопустотную плиту перекрытия с круглыми отверстиями. Плита перекрытия с шириной (номинальная) В^к = 1.5 м, высотой 220 мм

Вес 1 м² плиты равен = 3.1 кН/м²

 

 

 

 

 

 

В_к=в_н-2×5=1500-2×5=1490

В_н=в_к-2×15=1490-2×15=1460

Определяем количество пустот для этого ширину плиты номинальную делим на 200:

В_нмм ÷ 200 = 1500 ÷ 200=7 (отверстий)

Ребро берется в пределах от 26 мм – 31 мм

Ребро принято 30 мм

а= В_к – n×159 – 30(n-1) = 1490 – 7 ×159 – 30×6 =1490 – 1113 – 180 = 98.5мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчетно – графическая работа

Материалы для бетона, класс бетона В 12.5

R_b = 7.5 мПа

R_bt = 0.66 мПа

Расчетное сопротивление  бетона с учетом коэффициента условий работы     = 0.9

R_b × _c = 7.5*0.9 = 6.75 мПа

R_bt × _c = 0.66 *0.9 = 0.594 мПа

 Для арматуры; класс арматуры (А-II) А-300

R_sn = 295 мПа

R_c = 280 мПа

Определяем начальное  предварительное напряжение, передаваемое на поддон.

G₀ = 0.8×R_sn = 0.8 × 295 = 236 мПа

Проверяем условие по СНиП 2.30.1 – 84 «Натяжение арматуры на упоры»

«Натяжение арматуры на упоры»

G₀ + ρ ≤ R_sn             236 + 11.8 ≤ 295                247,8 ≤ 295

G₀ – ρ ≥ 0.3 R_sn      236 – 11.8 ≥ 0.3*295          224.2 ≥ 88.5

ρ = 0,05 G₀  = 0.05* 236 = 11.8

Предварительное напряжение с учетом полных потерь принимаем  равным

G_sp = 0.7 × G₀ = 0.7 × 236 = 165.2 мПа

 

 

 

 

 

 

 

1.2 Сбор нагрузок

Нагрузка на 1 м² перекрытия приведены в таблице 1

Нормативно временная  нагрузка на перекрытия, коэффициент  надежности по нагрузке приняты по СНиП 2.01.07 – 85^* «Нагрузки и воздействия»

1.3 Конструкция пола

 

 

 

 

 

 

Чтобы определить нормативную  нагрузку надо толщину слоя (в м) на плотность.

Чтобы определить расчетную  нагрузку надо нормативную х на коэффициент  ɣ_f – надежность по нагрузке

№	Нагрузка	Подсчет	Нормативная нагрузка	ɣс	Расчетная нагрузка
1	Линолеум
2	Цементно-песчаная стяжка
3	Гидроизоляция
4	Железобетонная плита
		Итого
Временные нагрузки
1	Вес людей и оборудования
2	Перегородки
		Итого
	Всего

 

Полная расчетная нагрузка на 1 погонный метр плиты: 7.3 кН/м² × 1.5 = 10.95 кН/м

 

 

 

Определение расчетного пролета:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Статический расчет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4 Расчет прочности по нормальным сечениям

Расчетная сечение плиты  принимаем  как тавровое высоты h = 220 мм, толщина полки h_f^ɪ = 30.5 мм

 

 

 

 

 

Определяем несущую способность  приведенного сечения при условии:

М_сеч =

М_сеч > М (124.72 кН ×м > 64.89 кН×м), следовательно нейтральная ось проходит в полнее и расчет ведем как для прямоугольного сечения при:        ≤

Вычисляем табличный коэффициент,

А₀ =

где, h₀ = h – a_s = 22 – 4 = 18 см, рабочая высота сечения;

      = 0,09;         = 0,955;          = 0,610;

Требуемая площадь сечения  арматуры из условия прочности:

А_s^пр =

 

Из условия трещиностойкости:

А_s^тр =

 

где, М_н – изгибающий момент от нормативных нагрузок.

М^н =

Из двух значений принимаем  большее А_s^тр =

По сортаменту подбираем 8    20 А-II с площадью арматуры A_s = 25.14 cм² и распределяем её симметрично по сечению плиты.

 

1.5 Расчет прочности по наклонным сечениям

Проверка прочности наклонного сечения проводится из условия:

 

 

 

 

1.6 Армирование плиты

Напрягаемая рабочая арматура в плите ставиться в виде отдельных  стержней независимо от числа отверстий. Принятые арматуры 8    20 А-II ставим по низу плиты в ребра между отверстиями в соответствии в рабочими чертежами для верхней полки принимаем сварную сетку С-1, которая предназначается для восприятия транспортных и монтажных нагрузок. Класс арматуры Вр-1 диаметром 3-5 мм.

Сетка С-2 устанавливается  внизу по середину плиты для восприятия максимального изгибающего момента. Класс арматуры Вр – 1 диаметром 4 – 5 мм.

Сетка С – 3 устанавливается по краям плиты, окружает предварительно напряженную арматуру на участках передачи напряжения (участки в близи опор) Арматура класса Вр – 1 диаметром 4 – 5 мм.

Каркас Кр – 1 обеспечивает прочность наклонных сечений на приопорных участках плиты длиной ¼ l_k; ставиться симметрично середины плиты. Класс арматуры А-I поперечные стержни диаметром 6 – 8 мм, продольные стержни диаметром 10 – 12 мм.

Петля монтажная – подъемные  петли приняты диаметром 12 мм из арматуры класса А – I

 

 

 

 

 

 

 

Схема армирования плиты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет сеток

1. Определяем размеры сетки вместе с бетоном
2. Вычисляем армозащитный слой, получаем «чистые» размеры сетки
3. Назначаем шаг продольных и поперечных стержней и определяем количество стандартных шагов
4. Вычисляем нестандартный шаг
5. Вычерчиваем сетку

 

Сетка С – 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Каркас Кр – 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сетка С – 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сетка С – 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Расчет и конструирование колонны. План и разрез здания.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В соответствии с заданием ограждающими конструкциями здания являются кирпичные самонесущие стены, поэтому несущие конструкция представляют собой сборные балочные перекрытия с полным железобетонным каркасом.

Принимаем сетку колон (шаг  на пролет) 7.2 * 7.5 м, тогда здание будет, иметь в поперечном направлении, 3 пролета по 7.5, в продольном направлении 6 шагов по – 7.2 м

Ригели располагают поперек  здания. По ригелям укладывают плиты  перекрытия, ширина рядовой плиты  – 1500, тогда в одном ряду располагают 2 межколонные плиты (т.е доборные и 4 рядовых плит)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рядовые плиты укладываются свободно на полки ригелей, межколонные  соединяются друг с другом стальными  полосовыми связями на сварке и кроме  того привариваются к колоннам. Доборные плиты выполняются сплошными без пустотными.

Колонны приняты квадратного  сечения, одноярусные с прямоугольными консолями размерами 15х15, оголовок колонн поднимается над плитами  перекрытия на 60 см. Нижняя ветвь колонны 1 этажа заделывается в стакан фундамента.

Требуется рассчитать колонну  среднего ряда 1 этажа на эксплуатационные нагрузки.

Материал: Бетон класс  В20 

Арматура: Класс А-III(диаметр больше 12 мм)

R_b = 11.5 мПа

R_s = 365 мПа

Нагрузку на колонну определяем покрытия и перекрытия. Грузовая площадь с которой собирается нагрузка на колонну определена, как произведение расстояний между разбивочными осями:

А_гр = шаг*пролет = 7.2*7.5 = 54

Конструкция покрытия дана в таблице. Вес снегового покрова  для г.Санкт-Петербург определяется по СНиП 2.02.07 – 85* = 1.8кН/м²

Вес 1 м длины ригеля 5кН/м, вес 1м² плиты перекрытия 2.6кН/м Расчет нагрузок сведен в таблицу

Нагрузка от покрытия	Нормативная кН		Расчетная кН
Постоянная нагрузка
Гравий втопленный в битумную мастику 0,015*20*54	16.2	1.3	21.06
3слоя рубероида на  битумной мастике 0,15*54	8,1	1,2	9,72
Цементная стяжка 0,03*19*54	30,78	1,3	40,01
Пенобетонные плиты 0,1*5*54	27	1,1	29,7
Утеплитель  8кН/м3*0,17*54	73,44	1,2	88,128
Пароизоляция 0,05*54	2,7	1,2	3,24
Железобетонные плиты 2.6*54	140,4	1,1	154,44
Железобетонный ригель 5*7,5	37,4	1,1	41,25
Итого постоянная	336,12		387,548
Временная нагрузка
Снег г.Казань 1,8*54	68,04	0,7	97,2
В том числе длительная 50%	34,02		48,6
Итого длительная Nдл пок	370,14		433,148
Полная Nпок	404, 16		481,748

 

 

 

Нагрузка от перекрытия берется  из таблицы 1, а именно нормативная  нагрузка 3,48, расчетная нагрузка 4,1947. В 1  метре длины ригеля перекрытия 5м.  Временная длительная на перекрытие для больницы 0,6 кН/м² Расчет нагрузок сведен в таблице. 

Нагрузка от перекрытия	Нормативная кН		Расчетная кН
Пол и плита
Нормативная 3,48*54	187,92	-
Расчетная 4,1947*54		-	226,5
Железобетонный ригель 5*7,5(пролет)	37,5	1,1	41,25
Итого постоянная	225,42		267,75
Временная
Для больницы 1,5*54	81	1,3	105,3
В том числе длительная 0,6*54	32,4	1,1	35,64
Итого длительная Nдл.пер	257,82		303,39
Полная Nпер	306,42		373,05

 Сечение колонн ориентировочно  принято b*h = 30х30см = 0,3*0,3м

Собственный вес колонны  одного этажа:

N_к = b×h×p×H×ɣ_f  = 0,3×0,3×25×3,0×1,1 = 7,425 кН

Нагрузку на колонне каждого  этажа определяем в соответствии со схемой загружения,  начинается с 4 этажа путем последовательного армирования. Подсчеты сведены в таблице.

Расчетная и конструктивная схема колонн

 

 

 

 

 

 

 

Этаж	Длительная нагрузка	Полная нагрузка	Принято к расчету мПа*см2
4
3
2
1

Продольное усилие на колонну  первого этажа от полной нагрузки N₁ = 16305,98 кН, от длительной нагрузки N_дл = 13730,2 кН

 

1. Определение размеров сечения колонны и расчет рабочей арматуры

Расчет колонны ведем  с учетом случайного эксцентриситета. При центральном загружении и наличии только случайного эксцентриситета колонны прямоугольного сечения с симметричной арматурой. При их расчетной длине                               

 можно рассчитывать  по несущей способности по  условию:

 

Где N – расчетная продольная сила, равная N