Железобетонное монолитное ребристое перекрытие с балочными плитами

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
 

Институт открытого дистанционного образования
 

Курсовая работа

Железобетонное монолитное ребристое перекрытие с балочными плитами

Выполнил студент:

группа ЭУН 635/2                                             

В. К. Дурандин

Проверил:

Е. М. Панюжев

Арзамас 2009г.

Содержание расчетно-пояснительной записки.

Введение

1. Компоновка монолитного ребристого перекрытия

1.1. Определение шага балок перекрытия

1.2. Назначение размеров плиты

1.3. Назначение размеров балки

2. Расчет плиты перекрытия

2.1.   Расчетные характеристики материалов

2.2.   Расчетные пролеты плиты

2.3. Расчетные нагрузки

2.4. Статический расчет

2.5. Расчет плиты на прочность

2.6. Армирование плиты

3. Проектирование балки монолитного перекрытия

3.1.     Расчетные характеристики материалов

3.2.     Расчетные пролёты балки

3.3.     Расчетные нагрузки

3.4.    Расчетные усилия

3.5. Расчет балки на прочность по нормальным сечениям

3.6. Расчет балки на прочность по сечениям, наклонным к продольной оси

Введение

В состав монолитного ребристого перекрытия входят балки,  идущие в одном или двух направлениях, и плита монолитно соединенная с балками в единую конструкцию. Плиту, как правило, размещают в верхней части балок, благодаря чему балки работают как тавровые. При небольших размерах перекрываемого помещения балки принимаются одного направления с опиранием на несущие стены.

В данной курсовой работе задание решается по жесткой конструктивной схеме, где ветровые нагрузки через жесткие диски железобетонных перекрытий передаются на наружные и внутренние капитальные кирпичные стены и воспринимаются ими.
1. Компоновка монолитного ребристого перекрытия

          Выполняю   компоновку    монолитного   ребристого    перекрытия    при следующих исходных данных:

•   длина проектируемой части перекрытия в осях А-D

     L = 16200 мм;

•   ширина проектируемого участка перекрытия в осях 1-2   В =7500 мм;

•   отметка пола 2-го этажа +3,600 м.

1.1. Определение шага балок перекрытия.

          Стены по осям А и D наружные, для них принимаем привязку внутренней грани стены до оси b0 = 200 мм. Стены по осям 1 и 2 внутренние толщиной 380 мм, разбивочные оси проходят по середине стены, то есть их привязка 190 мм.

          Принимаем, что балки располагаются в направлении меньшего размера перекрытия (размер В) и опираются на внутренние стены по осям 1 и 2, расстояние между которыми 7500 мм.

          Назначаем шаг балок в перекрытии так, чтобы плита принадлежала к категории балочных плит. Для этого необходимо, чтобы выполнялось условие В/l0 > 2 (l0 – расстояние между балками).

          Принимаем Вl0 = 2,5 и 3 (в соответствии с рекомендациями).

В этом случае

l0max = 7500/2,5= 3000 мм,

l0min = 7500/3,0= 2500 мм.

          Таким образом, расстояние l0 может быть принято в пределах 3000 . . .2500 мм с учетом целого числа шагов по длине участка L. Число шагов равно

n1 = 16200/3000 = 5,4,

n2 = 16200/2500 = 6,48.

          Целое  число  шагов  может быть  принято  6,  тогда расстояние  между балками будет

l0=16200/6 = 2700 мм,

которое и принимаем для дальнейших расчетов.

1.2. Назначение размеров плиты.

          Толщина плиты крайнего пролета в соответствии с рекомендациями может быть принята равной

          Минимальная толщина плиты для перекрытий общественных зданий 50 мм.   Толщину  плиты  для  дальнейших     расчетов  принимаем     из  условия экономичного армирования (кратно 10 мм) hp — 80 мм. Опирание плиты на наружные стены (рабочее направление) принимаем 120 мм, на внутренние (не рабочее направление) 50 мм.

1.3. Назначение размеров балки.

          Высота балки связана с величиной пролета зависимостью                            hb=(1/11÷1/15)lb. Принимая lb=В=7500 мм, в соответствии с рекомендациями, изложенными в предыдущем разделе, вычисляем высоту балки,

hb = (1/13) ∙ 7500 = 577 мм.

          Принимаем высоту балки кратной 50 мм и равной

hb = 600 мм. Ширина балки, с учетом рекомендации bb = (0,3. . .0,6) hb, будет равна

bb = 0,35∙600 = 220 мм.

Принимаем   bb = 220 мм.

2.       Расчет плиты перекрытия

          Выполнить расчет и конструирование плиты междуэтажного монолитного ребристого перекрытия.

          Исходные данные:

          По заданию на проектирование:

•   постоянная нагрузка от веса конструкций пола и перегородок gn,n = 2,90 кН/м2;

•    временная нормативная нагрузка v =3,70 кН/м2;

•    все нагрузки продолжительного действия;

•   условия эксплуатации - закрытое помещение при нормальной влажности воздуха окружающей среды;

•    бетон   тяжелый класса В 25;

•    класс арматуры    А 400.

          По результатам выполнения предшествующих этапов:

• пролет балок   lb = 7,5 м;

• расстояния     между балками в осях         l01 = l02 = 2,7 м.

2.1.   Расчетные характеристики материалов.

          Расчетное сопротивление бетона по прочности его на сжатие – Rb =14,5 МПа.

          Коэффициент условий работы бетона  γb1 = 0,90.

С учётом коэффициента условия работы бетона в расчёте принимается

Rb = γb1 ∙ Rb = 0,90 ∙ 14,5 = 13,05 МПа;

Rbt = γb1 ∙ Rbt = 0,90 ∙ 1,05 =0,945 МПа.

          Для стали класса А 400, расчётное сопротивление арматуры на растяжение Rs = 355 МПа. Значение модуля упругости арматуры Es =2,0∙105 МПа [3, п.5.2.10].

2.2.   Расчетные пролеты плиты.

Крайние пролеты

l1 = l01-b0- bb/2 + hp /2 =

=2,7 - 0,20 - (0,22/2) + (0,08/2)=2,43 м,

где b0 - размер привязки (расстояние от грани стены до разбивочной оси),     b0 = 200 мм.

Средние пролеты

l2= l02 - bb =2,7 - 0,22 = 2,48 м > l1 = 2,43 м.

Δl = 2,48 - 2,43= 0,05 м, Δl,% = 2,2% < 20%

2.3. Расчетные нагрузки.

          Постоянная нагрузка определяется как сумма собственного веса плиты (gпл) и веса конструкций пола и перегородок (gп)

g = gпл + gп, кН/м2,

где  gпл = γ∫s ∙ h ∙ 10 ∙ ρ;  ρ – плотность  железобетона, при тяжелом бетоне -     ρ = 2,5 т/м3,   γfg =l,l:    gп= γfg ∙gпп

- собственный вес плиты gпл = 1,1 ∙ 0,08 ∙ 10 ∙ 2,75 = 2,20 кН/м2;

- вес пола и перегородок gп = 1,1 ∙ 2,9 = 3,19 кН/м2;

Итого:            g = 2,20 + 3,19 ≈ 5,39 кН/м2;

          Временная нагрузка    v = γfp ∙ vn, γfv = 1,2

v =1,2 ∙ 43,7 = 4,44 кН/м2.

          Погонная расчетная нагрузка для полосы плиты шириной 1 м равна при = 0,95

q= γn(g+v) ∙b = 0,95∙ ( 5,39 +4,44) = 9,33 кН/м.

2.4. Статический расчет

          Расчетная схема плиты принята в виде многопролетной неразрезной балки. Изгибающие моменты в неразрезной балочной плите с равными пролетами или отличающимися не более чем на 20 %, как в данном случае, определяются с учетом перераспределения изгибающих моментов вследствие пластических деформаций по формулам:

- в крайних пролётах 

- на вторых с края опорах В

- в средних пролётах

- на средних опорах

2.5. Расчет плиты на прочность.

          Определяем толщину плиты по максимальному моменту M1 =5,0 кН∙м, при ширине плиты b = 1000 мм. Задаваясь значением ξ=0,2, находим αт = ξ (1 - 0,5 ξ) = 0,2(1 - 0,5∙0,2) = 0,18. Требуемая рабочая высота сечения плиты будет равна

          Требуемая толщина плиты   hp=h0+a=46,13 +24 = 70,13 мм.

Принимаем    hp = 80 мм.

Расчёт арматуры (на 1 м ширины плиты).

В крайних пролетах

М1 = 5,0 кН∙м;

При принятом размере а = 24 мм, h0 = hp - а = 80 - 24 = 56 мм.

Тогда

Проверяем условие        ξ ≤ ξR       для чего вычисляем

;

в этой формуле: εs,el = Rs / Es = 355/2,0∙105 = 0,001775, εb,ult =0,0035

Условие ξ ≤ ξR       выполняется, так как ξ = 0,131< ξR, = 0,531.

Условие   ξ ≤ ξR       выполняется и в других расчетных случаях.

или

AS= Rb/Rs∙ξ∙b∙h0=13,05/355∙0,131∙1000∙56=269,67 мм2

Принимаем Ø 6 А 400 с шагом 100 мм и As = 283 мм2.

На вторых с края опорах В

Мв = -3,93 кН-м,  а = 24 мм,   h0 = 56 мм.

а m= Мв/ (Rb ∙ b∙h02)=(3,93∙106)/(13,05∙1000∙562)=0,096

тогда

AS = Rb/Rs∙ξ∙b∙h0=13,05/355∙0,102∙1000∙56=209,97 мм2

Принимаем Ø 6 А 400с шагом 125 мм и As = 226 мм 2 .

В средних пролётах и на средних опорах

М2 = -Мс =3,58 кН-м.

а m= М2/ (Rb ∙ b∙h02)=(3,58∙106)/(13,05∙1000∙562)=0,087

AS = М2/((1-0,5ξ)Rs ∙ h0)= (3,58 ∙106)/((1-0,5∙0,092) ∙355∙56)=188,8 мм2

Принимаем Ø 6 А 400 с шагом 150 мм и As = 189 мм2.

2.6. Армирование плиты.

          Диаметр и шаг рабочей арматуры определены в п. 5 для четырех расчетных сечений плиты: в крайнем пролете (сетка О), в средних пролетах (сетка С2), над вторыми с края опорами (сетка СЗ) и над средними опорами (сетка С4). Определяем размеры сеток, необходимые для рабочих чертежей перекрытия, используя нижеприведенные рекомендации.

          Сетка С1.

          Ширина плиты от грани балки до торца заходящего на стену (b0 - размер привязки)

bр = l01 – b0 – bb /2 + lоп = 2700 - 200 - 220/2 + 120 = 2510 мм.

          Сетка не доходит до торца плиты на стене на 10 мм для возможности свободной укладки. За грань балки сетка может заходить на 15-20 мм, это улучшает анкеровку рабочих стержней, но допускается и не заводить за грань и даже не доводить до грани на 20 мм. Если сетку заводить за грань балки, то максимальная ширина сетки будет

bтах= bр- 10 + 20 = 2510-10 + 20= 2520 мм,

если не заводить за грань балки, то минимальная ширина сетки равна

bmin= bр -10-20 =2510-10-20 = 2480 мм.

          В пределах от   b тах до   bmin и принимается ширина сетки. При этом ширина сетки согласуется с шагом монтажных стержней. В соответствии с сортаментом  монтажная арматура Ø3В500 принята с шагом   S = 250 мм.

          В сетке, шириной 2520 мм, число шагов по 250 мм равно

n = 2520/250 = 10,08.

          Принимаем целое число шагов n = 10, тогда на свесы и на доборные шаги останется:

а'= 2520 - 10∙250 = 20 мм.

          Принимая рекомендуемый по ГОСТ 23279-85 [6] свес а = 25 мм получаем, что на доборный шаг S' остается 20 мм, что недопустимо, так как он должен быть не менее 50 мм. В этом случае можно принять сетку минимально допустимой ширины или увеличить свесы. В данном случае целесообразнее первый путь, тогда ширина сетки равна

b= 2∙а + п ∙S = 2∙25 + 10 ∙250 = 2550 мм

          Получился удобный конструктивный размер, при котором сетка будет доходить до грани балки.

          Теперь определяем длину сетки. Длина плиты определяется размером между внутренними гранями стен (в свету) и шириной полосы опирания плиты с двух сторон. Принимая величину oпирание плиты в нерабочем направлении 50 мм, получим

lР = 7120 +2∙50 = 7220 мм.

          Длина сетки будет короче на 20 мм (по 10 мм с каждой стороны)

l = 7220-2∙ 10 = 7200 мм

          Шаг рабочих стержней по расчету S1 = 100 мм, рекомендуемые выпуски a1 = 25 мм, в этом случае число шагов n = (7200 - 2∙25) ∙ 100 = 71,5 Принимаем   n = 71, на доборный шаг остается

S1 = 7200- (71∙100+ 2∙25) = 50 мм.

          Такая   величина   доборного   шага   допускается,   но   в   данном   случае экономичнее   (на   один   стержень   меньше)   сделать   увеличенные   размеры выпусков a1 = 50 мм (что тоже допустимо ГОСТ 23279-85 [6]) и длина сетки будет 7200 мм. Обозначение сетки

          Сетка С2.

Bp=l02-bb=2700-220=2480

bтах= bр+30 = 2480+30= 2510 мм,

bmin= bр -10-20 =2480-10-20 = 2450 мм

Ø3B500 S=250

В сетке шириной 2510, число шагов по 250 мм.

n=2510/250=10,04

n=10

α’=2510/250=10мм