Компоновка балочного перекрытия

Компоновка балочного перекрытия

Балочные панельные сборные перекрытия здания с жесткой конструктивной схемой, со стенами из кирпича.

 

Общие сведения.

Для каменного здания с жесткой конструктивной схемой необходимо скомпоновать балочное панельное перекрытие и запроектировать плиту перекрытия, колонну и фундамент. Расчеты выполняются только по несущей способности. Объем расчетно-пояснительной записки для проекта должен быть не менее 25 страниц, 2 чертежа А2 со спецификацией.

 

Пункт 1. Исходные данные.

Длина здания L2=33м.

Ширина здания L1=23,2 м.

Толщина кладки  t=51см.

Сетка колонн l1 =5,8 м.    l2 = 6,6 м.

Количество этажей  n=5

Снеговой район  IV

Класс бетона B=15

Класс арматуры A-300

Временная нагрузка Vn = 17 кH/м2

Вес конструкций пола gn =0,8 кH/м2

Высота этажа Нэт = 6 м.

Расчетное сопротивление грунта Rгр=0,21 МПа

Расчетное сопротивление бетона:

• Сжатое осевое Rb=7,7 МПа
• Растяжение осевое Rbt=0,67 МПа
• Коэффициент условий работы бетона γb1=0,9

Бетон тяжелый;

Здание отапливаемое;

Влажность  наружного и внутреннего воздуха – менее 75%

Расчетное сопротивление для предельных состояний 1-й группы:

• Растяжению продольной Rs=270 МПа
• Растяжению поперечной (хомутов) Rsw=215 МПа
• Сжатию Rsc=270 Мпа

 

 

 

 

Пункт 2. Компоновка балочного панельного сборного перекрытия.

По заданной сетке колонн компоновка перекрытия включает в себя: определение направления ригелей и раскладку панелей поскольку здание имеет жесткую конструктивную схему направления ригелей. Может быть поперечным или продольным. Рекомендуется принять поперечное направление (см. рис. 1). Если типовые не укладываются в целое число раз подлине ригеля то в условиях курсового проекта разрешается изменять ширину плиты.  

 

Пункт 3. Предварительные размеры поперечного сечения элементов.

Размер сечений элементов определяется по расчету. Рекомендуемая высота сечения равна:

h=(1/10…1/14) l1

h=(1/10*5,8=0,58м;  58см;  580мм.

Высоту сечения ригеля необходимо принять кратной 50мм. так как h≤600мм.

При этом ширину сечения принимаем 150, 180, 200, 220, 250мм. и далее при необходимости кратно 50мм.

Таким образом:  h=550мм;  0,55м.

Рекомендуемая ширина сечения ригеля равна:

b= (0.3…0.4)h

b= 0,3*0,55=0,165м;  165см;  1650мм.

Таким образом: b=150мм; 0,15м.

Сечение колонн принимаем квадратным со стороной 0,3м.=30см.

Для определения расчетного сопротивления бетона Rb  и Rbt необходимо установить числовое значение коэффициента условий работы бетона,          (п. 5.1.10 [1]) Коэффициент γb1 принимаем равным 0,9; Ему соответствует:

Rb=7,7 Мпа = 770 Н/см2

Rbt = 0,67 Мпа=67 Н/см2        

(приложение 2)

Бетон класса В30 тяжёлый. По п. 5.2.6 [1] находим арматуры класса 300,  им соответствует сопротивление:

Rs= Rsc=270 МПа

для отгибов и поперечной арматуры   

Rsw=215 МПа

(приложение 3)

 

 

 

 

5.1.10 [1] сп 52-101-2003 бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры

В необходимых случаях расчетные значения прочностных характеристик бетона умножают на следующие коэффициенты условий работы γbi, учитывающие особенности работы бетона в, конструкции (характер нагрузки, условия .окружающей среды и т.д.):

а) γb1 - для бетонных и железобетонных конструкции, вводимый к расчетным значениям сопротивлений Rb и Rbt и учитывающий влияние длительности действия статической нагрузки:

γb1 = 1,0 - при непродолжительном (кратковременном) действии нагрузки;

γb1 = 0,9 при продолжительном (длительном) действии нагрузки;

б) γb2 - для бетонных конструкций, вводимый к расчетным значениям сопротивления Rb и учитывающий характер разрушения таких конструкций; γb2 = 0,9;

в) γb3 - для бетонных и железобетонных конструкций, бетонируемых в вертикальном положении, вводимый к расчетному значению сопротивления бетона Rb  γb3 = 0,9;

Влияние попеременного замораживания и оттаивания, а также отрицательных температур учитывают коэффициентом условий работы бетона γb4≤1,0 Для надземных конструкций, подвергаемых атмосферным воздействиям окружающей среды при расчетной температуре наружного воздуха в холодный период минус 40 °С и выше, принимают коэффициенту γb4 = 1,0. В остальных случаях значения коэффициента γb4 принимают в зависимости от назначения конструкции и условий окружающей среды согласно специальным указаниям.

 

5.2.6 [1] сп 52-101-2003 бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры

Расчетные значения сопротивления арматуры растяжению Rs определяют по формуле

;

где γs - коэффициент надежности по арматуре, принимаемый равным:

для предельных состояний первой группы:

1,1- для арматуры классов А240, А300 и А400;

1,15- для арматуры класса А500;

1,2 - для арматуры класса В500;

1,0 - для предельных состояний  второй группы.

Расчетные значения сопротивления арматуры растяжению Rs приведены (с округлением) для предельных состояний первой группы в таблице 5.8, второй группы - в таблице 5.7. При этом значения Rs,n для предельных состояний первой группы приняты равными наименьшим контролируемым значениям по соответствующим ГОСТ.

Расчетные значения сопротивления арматуры сжатию Rsc принимают равными расчетным значениям сопротивления арматуры растяжению Rs но не более значений, отвечающих деформациям укорочения бетона, окружающего сжатую арматуру: при кратковременном действии нагрузки - не более 400 МПа, при длительном действии нагрузки - не более 500 МПа. Для арматуры класса В500 граничные значения сопротивления сжатию принимаются с коэффициентом условий работы, равным 0,9 (таблица 5.8).

 

 

 

Таблица 5.8

Арматура классов	Расчетные значения сопротивления арматуры для предельных состоянии перкой группы. МПа
	растяжению		сжатию Rsc
	продольной Rs	поперечной (хомутов и отогнутых стержней) Rsw
А240	215	170	215
А300	270	215	270
А400	355	285	355
А500	435	300	435(400)
В500	415	300	415(360)
Примечание - Значения Rsc в скобках используют только при расчете на кратковременное действие нагрузки.

 

 

Пункт 4. Расчеты панелей перекрытий.

4.1 Общие сведения

Плиты являются изгибающими элементами. Швы между нужно залить растворами марки не ниже 50мм. заделать бетоном той же марки, что и для плит. Если швы между плитами заполнены раствором марки не ниже 50 то здание с жесткой конструктивной схемой, 1-й группы кладки расстояние между стенами не должно превышать 38м. (таб. 27 [2]). Если же в швы помимо раствора марки ни ниже 100 уложена арматура, то такое сборное перекрытие равноцельно монолитному. В этом случаи раствор не должен превышать 49м.

Высота сечения плит без предварительного напряжения арматуры применяется:

h =(1/15…1/25) l2     h=1/15*6,6=0,44м.

h=(1/20…1/30) l2       h=1/20*6,6=0,33м.

 

В рассматриваемом случаи должны применятся ребристые плиты с ребрами вниз, так как здание промышленное и полезная нагрузка очень высока.

Плиты Р2 и Р3 (см. рис. 1) являются основными. Их изготавливают с предварительным напряжением арматуры и несколькими поперечными ребрами, а плиты Р1 – доборные. Они изготавливаются без предварительного напряжения арматуры и промежуточные поперечных ребер.

Плита в пролете между ригелями работает на изгиб как однопролетная балка таврового сечения с полкой в сжатой зоне и расчетным пролетом равным расстоянию между осями ее опор (рис. 2а,б)

В балочной плите мысленно перпендикулярно продольным ребрам выделяют полосу шириной 100см и рассматривают ее как балку частично защемленную на опорах пролетом равным расстоянию между ребрами (рис. 2б,в,г). Защемление на опорах создается благодаря заливке швов, поскольку бетон в швах препятствует повороту ребер.

Статистический расчет полки производится с учетом перераспределения усилий, принимая момент в пролете равным:

М=ql2/11

Опорные моменты вычисляют:

М=ql2/8 - ql2/11  или ql2/16

Подсчет нагрузок ведется в табличной форме (таб.1)

 

Таб. 27 [2] снип ii-22-81* каменные и армокаменные конструкции. нормы проектирования

6.7. Каменные стены и столбы зданий при расчете на горизонтальные нагрузки, внецентренное и центральное сжатие следует принимать опертыми в горизонтальном направлении на междуэтажные перекрытия, покрытия и поперечные стены. Эти опоры делятся на жесткие (несмещаемые) и упругие.

За жесткие опоры следует принимать:

а) поперечные каменные и бетонные стены толщиной не менее 12 см, железобетонные толщиной не менее 6 см, контрфорсы, поперечные рамы с жесткими узлами, участки поперечных стен и другие конструкции, рассчитанные на восприятие горизонтальной нагрузки;

б) покрытия и междуэтажные перекрытия при расстоянии между поперечными, жесткими конструкциями не более указанных в табл. 27;

в) ветровые пояса, фермы, ветровые связи и железобетонные обвязки, рассчитанные по прочности и по деформациям на восприятие горизонтальной нагрузки, передающейся от стен.

За упругие опоры следует принимать покрытия и междуэтажные перекрытия при расстояниях между поперечными жесткими конструкциями, превышающих указанные в табл. 27, при отсутствии ветровых связей, указанных в подпункте «в».

Таблица 27

Тип покрытий и перекрытий	Расстояние между поперечными жесткими конструкциями, м, при группе кладки
	I	II	III	IV
А. Железобетонные сборные замоноличенные (см. прим. 2) и монолитные	54	42	30	-
Б. Из сборных железобетонных настилов (см. прим. 3) и из железобетонных или стальных балок с настилом из плит или камней	42	36	24	-
В. Деревянные	30	24	18	12
Примечания: 1. Указанные в табл. 27 предельные расстояния должны быть уменьшены в следующих случаях: а) при скоростных напорах ветра 70, 85 и 100 кгс/м2 соответственно на 15, 20 и 25 %; б) при высоте здания 22 - 32 м - на 10 %; 33 - 48 м - на 20 % и более 48 м - на 25 %; в) для узких зданий при ширине b менее двойной высоты этажа Н - пропорционально отношению b/2Н. 2. В сборных замоноличенных перекрытиях типа А стыки между плитами должны быть усилены для передачи через них растягивающих усилий (путем сварки выпусков арматуры, прокладки в швах дополнительной арматуры с заливкой швов раствором марки не ниже 100 - при плитах из тяжелого бетона и марки не ниже М 50 - при плитах из легкого бетона или другими способами замоноличивания). 3. В перекрытиях типа Б швы между плитами или камнями, а также между элементами заполнения и балками должны быть тщательно заполнены раствором марки не ниже 50. 4. Перекрытия типа В должны иметь двойной деревянный настил или настил, накат и подшивку.

Стены и столбы, не имеющие связи с перекрытиями (при устройстве катковых опор и т. п.), следует рассчитывать как свободно стоящие.

 

Пункт 4.2 Статистический расчет плиты Р1

Сначала рассчитывают плиту в пролете между ригелями.

Принимаем высоту сечения плиты:

h=(1/15)* l2

h =(1/15)*660=44см.

l1: l2=5,8м : 6,6м.    L1=23.2м.   L2=33м.

Вычисление распределительной нагрузки на 1м2 плиты

Таблица 1