Расчёты прогибов….

2.7 Проверка плиты перекрытия на нагрузки при транспортировке……

2.8 Расчёт монтажных петель………………………………………………

2.9. Конструирование плиты перекрытия…………………………………

3. Расчет и конструирование многопролетного неразрезного ригеля…………………………………………………………….

3.1 Определение размеров ригеля………………………………………….

3.2. Сбор нагрузок на ригель……………………………………………….

3.3 Определение расчетных усилий с построением эпюр………………..

3.4 Характеристики материалов……………………………………………

3.5 Проверка размеров сечения…………………………………………….

3.6 Расчеты на прочность сечений нормальных к продольной оси……..

3.7 Расчеты на прочность сечений наклонных к продольной оси………

3.8 Расчёт узла сопряжения с колонной…………………………………...

3.9 Конструирование арматуры и эпюра арматуры………………………

3.10 Расчёты анкеровки обрываемой арматуры…………………………..

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛитературЫ…………………………..………

ЧАСТЬ I.Монолитный вариант ребристого перекрытия с балочными клетками

1.КОМПОНОВКА И ВЫБОР ВАРИАНТА ПЕРЕКРЫТИЯ

Монолитное ребристое перекрытие состоит из главных, второстепенных балок и плит, связанных в единое целое.

1.1. Компоновка перекрытия.

Многоэтажное здание с кирпичными стенами имеет размерыL=32, 2 м., В=19, 0 м.

Исходя из этих параметров составляем 3 варианта.

Пролет главных балок должен быть 6, 0 ≤ l_гл.б ≤ 8, 0 м;

пролет втростепенных балок должен быть 5, 0 ≤ l_{вт.б .} ≤ 7, 0м.;

пролет плит (шаг второстепенных балок) должен быть 1, 5 ≤ l_пл ≤ 2, 5м.

1 вариант.

n_гл.б. =5– количество пролетов главной балки;

n_в.б. =3 – количество пролетов второстепенной балки;

n_n =15- количество пролетов плиты.

Рисунок 1- Схема монолитного перекрытия. Вариант 1.

2 вариант.

n_гл.б. =3– количество пролетов главной балки;

n_в.б. =5 – количество пролетов второстепенной балки;

n_n =9- количество пролетов плиты.

Рисунок 2- Схема монолитного перекрытия. Вариант 2.

3 вариант.

n_гл.б. =3– количество пролетов главной балки;

n_в.б. =6 – количество пролетов второстепенной балки;

n_n =9- количество пролетов плиты.

Рисунок 3- Схема монолитного перекрытия. Вариант 3.

Таблица 1 – Компоновка вариантов

Вариант	Плиты	Второстепенные балки	Главные балки
	, м		, м		, м
		2, 15		6, 33		6, 44
		2, 11		6, 44		6, 33
		2, 11		5, 37		6, 33

1.2 Сравнение и выбор варианта

Варианты сравниваем по расходу бетона. Определяем условную приведённую толщину перекрытия, формула (4)

(4)

- приведённая высота плиты, см;

(5)

V_n – полезная нормативная нагрузка, кПа;

- пролёт плиты, м;

(6)

- приведённая высота второстепенной балки, см;

V_n – полезная нормативная нагрузка, кПа;

- пролёт плиты, м;

- пролёт второстепенной балки, м;

- коэффициент второстепенной балки;

(7)

- общее количество пролётов плиты;

(8)

(9)

- приведённая высота главной балки, см;

V_n – полезная нормативная нагрузка, кПа;

- пролёт главной балки, м;

- коэффициент главной балки;

(10)

(11)

- приведённая высота колонны, см;

Н_э – высота этажа, м;

n_э – число вышележащих и имеющих колонны этажей;

- количество пролётов главных балок;

- количество пролётов второстепенных балок.

Расчёт по вариантам:

Вариант 1:

Вариант 2:

Вариант 3:

Таблица 2 – Варианты с приведёнными толщинами

Вариант	, см	, см	, см	, см	, см
	7, 80	5, 67	3, 02	0, 94	17, 43
	7, 64	5, 74	3, 11	0, 94	17, 43
	7, 64	4, 51	3, 35	0, 98	16, 48

Из полученных данных самым рациональным вариантом считается № 3.

1.3 Корректировка выбранного варианта

Рисунок 4- Схема выбранного варианта.

Рассмотрим сечение 1-1

Рисунок 4- Схема опирания плиты

(12)

С целью экономичного армирования крайние пролеты плит уменьшаем по сравнению со средними пролетами на 20 %

(13)

(14)

Рассмотрим сечение 2-2

Рисунок 5- Схема опирания балки

(15)

Уменьшаем крайние пролеты балок по сравнению со средними на 10 %

(16)

(17)

Рисунок 6- Откорректированный вариант

2 РАСЧЁТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ НЕРАЗРЕЗНОЙ ПЛИТЫ

2.1 Назначение размеров, сбор нагрузок на плиту

Для производственных зданий толщина плиты должна быть не менее 60 мм.

Принимаем толщину плиты h_пл.=80мм, что не меньше требуемой, и при этом не нарушаем перевязку кладки из модульного кирпича.

Рисунок 9 – Разрез по плите

Сбор нагрузок выполняется на 1 м².Нагрузка состоит из постояннойq и временнойυ нагрузок.

Таблица 3-Сбор всех нагрузок

Полная нагрузка равна q=q^р +υ ^р =3.07+13, 2=16, 27кПа

2.2 Определение расчетных усилий с построением эпюр.

Рисунок 10 – Расчётные пролёты

принимаем

принимаем

(18)

(19)

Определяем изгибающие моменты от действия внешних нагрузок.

Рисунок 11 – Моменты

(20)

(21)

(21)

Рисунок 12 – Эпюра изгибающих моментов

Определяем поперечные силы:

(22)

(23)

(24)

Рисунок 13 – Эпюра поперечных сил

2.3 Характеристики материалов

Арматура:

Класс арматуры рабочей продольной плит монолитных - В400;

Расчётное сопротивление арматуры растяжению – R s = 415МПа.

Расчётное сопротивление арматуры сжатию - R sс = 415(360)МПа.

Модуль упругости –Es = 200000МПа.

Бетон:

Класс бетона монолитного перекрытия -B15;

R b = 8, 5 МПа; · R b = 0, 9 · 8, 5 = 7, 65 МПа;

R bt = 0, 75 МПа; · R bt = 0, 9 · 0, 75 = 0, 675 МПа.

2.4 Проверка толщины плиты по прочности наклонных сечений

Выполняем проверку по наклонным сечениям на действие главных растягивающих напряжений. Разрушение по наклонным сечениям не произойдет, если выполняется условие:

(25)

R bt -расчетное сопротивление бетона растяжению, R bt = 0, 675 МПа;

b - расчётная ширина сечения плиты, b = 100см;

- рабочая высота сечения,

(26)

Q=16, 65кН -максимальное значение с эпюры поперечных сил

Так как разрушение по наклонным сечениям не произойдет.

2.5. Расчет рабочей арматуры

Сечение плиты прямоугольное, поэтому расчет выполняем как для изгибаемого элемента прямоугольного сечения.

1. Определяем вспомогательный коэффициент α _m для каждого сечения:

(27)

где М- изгибающий момент в сечении;

R_b- прочность бетона при сжатии;

b- ширина сечения плиты (b=1 м).

Сечение 1-1

Сечение 2-2

Сечение 3-3 и 4-4

2. По справочным таблицам находим:

Сечение 1-1

Сечение 2-2

Сечение 3-3 и 4-4

3. Определяем граничную относительную высоту сжатой зоны,

(28)

4. Сравниваем

Проверка экономичности арматуры

Условия выполняются для всех сечений.

5. Определяем требуемую площадь арматуры:

(29)

Сечение 1-1

м²=2 см²

Сечение 2-2

м²=2, 9 см²

Сечение3-3 и 4-4

м²=1, 9 см²

2.6 Конструирование плиты

Армирование многопролетной балочной плиты в соответствии с заданием принимаем непрерывное, рулонными сетками.

Подбираем сетки так, чтобы фактическая площадь арматуры для рабочих стержней была не меньше требуемой. Ширину сеток подбираем исходя из вида армирования. Шаг рабочих стержней должен быть 100, 150 или 200 мм, шаг поперечных стержней 200, 250 мм.

Рисунок 14 – Схема армирования монолитной плиты

Сетка С1, фактическая площадь:

По таблице выбираем арматуру В500 диаметром 5мм на 1м ширины плиты общей площадью и с шагом 100мм.

;

По разнице площадей подбираем еще одну сетку и устанавливаем ее над первым пролетом и первой опорой.

По таблице выбираем арматуру В500 диаметром 5мм на 1м ширины плиты общей площадью и с шагом 100мм.

;

3 РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ВТОРОСТЕПЕННОЙ БАЛКИ

3.1Определение размеров и сбор нагрузок

Рисунок 15 – Второстепенная балка

Сбор нагрузок выполняем при действии нагрузки от плиты и собственного веса ребра второстепенной балки. Причем нагрузка будет передаваться на ширину

Постоянные нагрузки:

(30)

Где =25 кН/м³; =1, 1; кН/м;

кН/м;

Временные нагрузки

; (31)

=13.2 кН/м²; =2215.5 мм;

[кН/м];

8, 56+29, 24=37, 80 кН/м – общая нагрузка.

3.2 Определение расчетных усилий

Усилие определяем по методу предельного равновесия с учётом перераспределения моментов, вследствие образования пластических шарниров.

Рисунок 16-Схема второстепенной балки

(32)

примем ширину

(33)

Все моменты определяются по формуле:

(34)

-коэффициент, зависящий от отношения

=37, 80 кН/м

Таблица 4 – Расчет изгибающих моментов во второстепенной балке.

Эпюры поперечных сил

(35)

(36)

(37)

Рисунок 17 – Эпюры моментов и поперечных сил второстепенной балки

3.3 Характеристики материалов

Бетон:

Класс бетона монолитного перекрытия – В15;

R b = 8, 5 МПа; R bt = 0, 75 МПа;

Коэффициент условной работы бетона - =0, 9.

Расчетное сопротивление бетона сжатию

· R b = 0, 9 · 8, 5 = 7, 65 МПа;

Расчётное сопротивление бетона растяжению

· R bt = 0, 9 · 0, 75 = 0, 675 МПа.

Модуль упругости бетона при естественном твердении .

Арматура:

Класс арматуры – А400;

Расчётное сопротивление стали растяжению .

Расчётное сопротивление арматуры сжатию .

Модуль упругости арматуры .

Хомуты:

Класс арматуры хомутов – В500;

Расчетное сопротивление поперечному растяжению - .

Расчётное сопротивление арматуры сжатию .

Модуль упругости арматуры - .

3.4 Проверка размеров сечения балки

1) Проверка размеров сечения

, принимаем ;

(38)

; (39)

; (40)

Сравниваем полученную величину с ранее рассчитанной (см. п. 2.2) и далее к расчёту принимаем наибольшее

принимаем

2) Проверка на действие поперечной силы по наклонной сжатой полосе

(41)

разрушение по наклонной сжатой полосе не произойдёт.

3.5 Расчет на прочность по сечениям, нормальным к продольной оси

Рисунок 18 – Схема расположения сечений на второстепенной балке

Расчёт прямоугольных сечений.

Рисунок 19 – Прямоугольное сечение

Алгоритм расчёта прямоугольного сечения 2-2

1) Определяем рабочую высоту сечения по формуле (26):

2) (42)

3)По справочным таблицам

4) (43)

5) (44)

- условие выполняется

6) Определяем необходимую площадь арматуры

(45)

7) По необходимой площади принимаем 2 стержня с необходимым диаметром таким образом, чтобы выполнялось условие

(46)

По требуемой площади принимаем 2 стержня диаметром 20мм, .

8) Определяем высоту сжатой зоны

(47)

9) (48)

- условие выполняется.

10) (53)

(54)

- условие выполняется, разрушение по сечению 2-2не произойдет.

Алгоритм расчёта таврового сечения 1-1

Рисунок 20 – Тавровое сечение второстепенной балки

1) Определяем рабочую высоту сечения по формуле (26):

2) Определяем ширину полки , с учётом ограничений:

1. Величина свеса полки:

; (42)

2. Для не консольных свесов:

(43)

где

. (44)

Принимаем

Тогда

3) Определение положения границы сжатой зоны

Условие для прохождения границы сжатой зоны в полке

- момент, воспринимаемый полкой;

(44)

4) - условие выполняется, дальнейший расчёт ведем как для прямоугольного сечения шириной .

5)

6) По таблице

7)

8) - условие выполняется.

9) Определяем необходимую площадь арматуры

По требуемой площади принимаем 2 стержня диаметром 18мм, .

10) Определяем высоту сжатой зоны

11)

- условие выполняется.

12)

- условие выполняется, разрушение по сечению 1-1 не произойдет.

Расчёт сечения 3-3, 5-5

1)

2) Определяем ширину полки

Принимаем

Тогда

3)

4) - условие выполняется, дальнейший расчёт ведем как для прямоугольного сечения шириной .

5)

6) По таблице

7)

8) - условие выполняется.

9) Определяем необходимую площадь арматуры

По требуемой площади принимаем 2 стержня диаметром 18мм, .

13) Определяем высоту сжатой зоны

14)

- условие выполняется.

15)

- условие выполняется, разрушение по сечению 1-1 не произойдет.

Алгоритм расчёта прямоугольного сечения 4-4

1) Определяем рабочую высоту сечения по формуле (26):

2)

3)По справочным таблицам

4)

5)

- условие выполняется

6)

7) По требуемой площади принимаем 2 стержня диаметром 18 мм, .

8)

9)

- условие выполняется.

10)

- условие выполняется, разрушение по сечению 4-4 не произойдет.

3.6 Расчет по сечениям, наклонным к продольной оси

Рисунок 21 – Опорные и приопрные участки

Определяем участки необходимые для расчета

(45)

(46)

Если условие выполняется, армирование принимаем конструктивно, иначе принимаем конструктивное армирование и подставляем его в расчет.

Диаметр принимаем из условия свариваемости

d_sw ≥ d / 4, (47)

По сортаменту выбираем арматуру.

Шаг арматуры:

для приопорного участка

(48)

для пролетного участка

(49)

Расчет конструктивного армирования

1) Определяем интенсивность поперечного армирования

(50)

- расчетное сопротивление хомутов;

- площадь поперечного армирования одного хомута;

- число каркасов;

2) Определяем проекцию опасной продольной трещины на наклонную ось по формуле

(51)

-момент, который может воспринимать бетонное сечение,

, (52)

= 1, 5

h₀ ≤ С₀ ≤ 2∙ h₀.

3) Определяем поперечную силу, воспринимаемую бетоном

. (53)

4) Определяем поперечную силу, воспринимаемую хомутами

, (54)

5) , (55)

Если условие выполняется, то поперечная арматура подобрана верно.

Если не выполняется, то увеличиваем диаметр арматуры и выполняем перерасчет.

Расчет участка 1

принимаем конструктивное армирование и подставляем его в расчет.

Диаметр принимаем из условия свариваемости

d_sw ≥ d / 4 = 18 / 4 = 4, 5 мм;

По сортаменту выбираем арматуру класса В500 5мм

принимаем шаг арматуры S=150мм.

1) Определяем интенсивность поперечного армирования

- условие выполняется.

2) Определяем проекцию опасной продольной трещины на наклонную

ось по формуле

- условие выполняется.

Далее принимаем к расчету

3) Определяем поперечную силу, воспринимаемую бетоном

4) Определяем поперечную силу, воспринимаемую хомутами

5) Проверяем условие прочности

- условие выполняется.

Расчет участка 2

Арматуру принимаем конструктивно, без расчета.

Диаметр принимаем из условия свариваемости

d_sw ≥ d / 4 = 18 / 4 = 4, 5 мм;

По сортаменту выбираем арматуру класса В500 5мм

принимаем шаг арматуры S=350мм

Расчет участка 3

принимаем конструктивное армирование и подставляем его в расчет.

Диаметр принимаем из условия свариваемости

d_sw ≥ d / 4 = 18 / 4 = 4, 5 мм;

По сортаменту выбираем арматуру класса В500 5мм

принимаем шаг арматуры S=100мм.

6) Определяем интенсивность поперечного армирования

- условие выполняется.

7) Определяем проекцию опасной продольной трещины на наклонную

ось по формуле

- условие выполняется.

Далее принимаем к расчету

8) Определяем поперечную силу, воспринимаемую бетоном

9) Определяем поперечную силу, воспринимаемую хомутами

10) Проверяем условие прочности

- условие выполняется.

Расчет участка 4

принимаем конструктивное армирование и подставляем его в расчет.

Диаметр принимаем из условия свариваемости

d_sw ≥ d / 4 = 18 / 4 = 4, 5 мм;

По сортаменту выбираем арматуру класса В500 5мм

принимаем шаг арматуры S=150мм.

1) Определяем интенсивность поперечного армирования

- условие выполняется.

2) Определяем проекцию опасной продольной трещины на наклонную

ось по формуле

- условие выполняется.

Далее принимаем к расчету

3) Определяем поперечную силу, воспринимаемую бетоном

4) Определяем поперечную силу, воспринимаемую хомутами

5) Проверяем условие прочности

- условие выполняется.

Расчет участка 5

Арматуру принимаем конструктивно, без расчета.

Диаметр принимаем из условия свариваемости

d_sw ≥ d / 4 = 18 / 4 = 4, 5 мм;

По сортаменту выбираем арматуру класса В500 5мм

принимаем шаг арматуры S=350мм

3.7 Конструирование второстепенной балки

Рисунок 22 – Второстепенная балка

1.Сборный вариант междуэтажного ребристого перекрытия

1.1 Компоновка и выбор варианта

Сборное перекрытие состоит из ригелей, которые опираются на консоли колонн и плит перекрытия которые опираются на эти ригеля.

Задаемся 3 различными вариантами плоского перекрытия с ребристыми плитами. При этом принимаем:

пролет ригеля 6м ≤ l_р ≤ 8м

пролет плиты 5м ≤ l_п ≤ 7м

ширина плиты 1м ≤ l_втб ≤ 1, 5м

1 вариант:

Рисунок 1 – Эскиз варианта № 1

l_р=6, 75м; l_п=6, 083м; b_n=1, 27м

2 вариант:

Рисунок 2 – Эскиз варианта № 2

l_р=6, 75м; l_п=5, 214м; b_n=1, 27м

3 вариант:

Рисунок 3 – Эскиз варианта № 3

l_р=6, 75м l_п=6, 083м b_n=1, 058м

1.2 Сравнение и выбор варианта

Сравнение производим по результатам таблицы:

Таблица 1 – Компоновка вариантов

Принимаем 1, так как он наиболее экономичный.

1.3 Корректировка основного варианта

Ширина панели перекрытия определяется по формуле:

(1)

Для ригелей прямоугольного сечения:

(2)

n_п – количество панелей вдоль длины здания.

Рисунок 4 – Эскиз откорректированного варианта

2. Расчет и конструирование панелей

2.1 Сбор нагрузок и определение размеров.

Все панели без предварительного напряжения арматуры

h=380мм-кратоно кирпичной кладке

Сборные ребристые панели:

.Рисунок 5 – Поперечное сечение панели с размерами

(3)

(4)

Сбор нагрузок:

Все нагрузки собираем в таблицу:

Таблица 2 – Сбор всех нагрузок

2.2 Определение расчетных усилий:

Определяем усилие в полке:

Рисунок 6 – Сечение плиты

(5)

(6)

Определяем усилие в продольных ребрах:

Усилия для расчёта по I-ой группе предельных состояний.

Расчетное усилие определяется, как для однопролетной шарнирно опертой балки с шириной сечения равной b_n.

Расчетный пролет определяется как расстояние между серединами опирания панели:

l₀=l_п-0, 12

l₀=6, 123-0, 12=6, 003 м

(7)

(8)

Усилия для расчёта по II-ой группе предельных состояний.

M и Q от действия полной нормативной нагрузки:

(9)

(10)

M и Q от действия нормативной длительной нагрузки:

(11)

(12)

2.3 Характеристики материала