Розрахунки та конструювання збірних залізобетонних конструкції багатоповерхової промислової будівлі

Зміст.

1. Збірне залізобетонне балкове перекриття…………………………………………..
1. Компонування конструктивної схеми………………………………………………...
2. Рядова плита перекриття……………………………………………………………….

1.3.1. Характеристики міцності бетону та арматури……………………………………..

1.3.2. Розрахунок повздовжнього ребра…………………………………………………….

1.3.3. Розрахунок міцності перерізів, нормальних до повздовжньої осі елемента………

   1.3.4. Розрахунок міцності перерізів, похилих до повздовжньої осі елемента………….

1.3.5. Розрахунок поперечного ребра………………………………………………………

1.3.6. Розрахунок полиці плити……………………………………………………………..

2. Розрахунок  залізобетонної колони першого  поверху………………………………….

3. Розрахунок  фундаменту під колону середнього  ряду…………………………………

4. Розрахунок  перекриття з металевими балками  та залізобетонним настилом……….

4.1. Компонування  конструктивної схеми………………………………………………..

4.2. Розрахунок  металевої балки……………………………………………………………

Література………………………………………………………………………………… 
 
 
 
 
 
 
 

1. Збірне  залізобетонне балкове  перекриття.

 

1.   Компонування конструктивної  схеми

    Вихідні данні:

1. Район будівництва……………………………………… м. Горлівка
2. Крок колон………………………………………………. l=4.8 м
3. Проліт……………………………………………………..l₁=6.4 м
4. Довжина будівлі………………………………………….L=48 м
5. Кількість поверхів………………………………………..n=3.2 м
6. Висота поверху…………………………………………..H_n=3.2 м
7. Тимчасове технологічне навантаження………………..V₀=6.4 kH/ м²
8. Кількість прольотів……………………………………...m=3

       Проектування  збірного балкового перекриття виконуємо  для промислової будівлі з  цегляними стінами товщиною 510мм без підвалу. Підлога з керамічної плитки, покрівля  рулонна з 3 шарів  руберойду, утеплювач – пінобетонні  плити. Місто Горлівка відносно ваги снігу на 1 м²  покриття належить до другого району (S₀=1.5 kH/м²).

     Будівля належить до IIкласу відповідності будівель та споруд (коефіцієнт надійності за призначенням будівлі y_n=0.95). 

     Каркас  утворюється збірними залізобетонними  колонами, довжина яких дорівнює висоті поверху, та поперечними ригелями (балкові перекриття). З’єднання ригелів з колонами здійснюється зварюванням випусків арматури у верхній частині(жорсткий стик).

     Плити перекриття: ребристі рядові(одинарні) П-1, зв’язкові П-2, та добірні (пристінні) П-3. Зв’язкові плити розміщуються по рядам колон, між зв’язковими  монтуються рядові плити (їх кількість у перекритті – найбільша), а уздовж несучих цегляних стін – добірні. Плити кріпляться до ригелів заврюванням відповідних закладних деталей. 

     Схеми плит перекриття та розріз будівлі  наведені відповідно на рис.1 та рис.2. 

 

     Рис.1- Схема плити перекриття 
 
 
 
 
 
 
 
 

       
 

Рис.2-Розріз А-А 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Рядова  плита перекриття

 

     Номінальну  ширину плити приймаємо: 

     Конструктивна  ширина плити ( товщину шва між  плитами поперек будівлі приймаємо  a_ш=10 мм ) буде:

b_k= b_n-а_ш=1280-10=1270 мм

     Номінальна  довжина плити дорівнює кроку  колон:

l_n=l=4800 м 

     Конструктивна довжина плити (товщина плити в повздовжньому напрямку приймаємо рівною а_ш1=40 мм) буде:

     l_k= l-a_ш=4800-40=4760 мм

  Висота  перетину плити:

h_п= l_k/20=4760/20=238 мм, приймаємо h=300 мм 

     Товщину   полиці h_f=50 мм. Ширина поздовжнього ребра до низу – 70 мм.

     План  і розрізи плити перекриття наведены на рис.3 
 

        1.3.1.   Характеристики міцності  бетону та арматури 

     Для плити перекриття приймаємо бетн важкий класу В-15.

     Розрахунковий опір бетону на стиск з урахуванням  коефіцієнта умов роботи: 

y_b2=0.9, R_b=0.9×8.5=7.65×10⁶ H/м²

     Розрахунковий опір бетону на розтяг:

R_bt=0,9×0,75=0,675 МПа=0,675×10⁶ H/м²

     Повздовжня  арматура каркасів класу А400С (А-III). Розрахунковий опір розтягу повздовжньої арматури діаметром 6…8 мм R_s=365 МПа, діаметром 10…40 мм R_s=375 МПа, поперечна арматура класу А240С (А-I) з R_sw=175 МПа, або класу Вр-I з R_sw=260 МПа. 
 
 

Розрахунковий переріз

 
 
 
 
 

     Рис.3- Ребриста плита перекриття 
 
 
 
 

1.3.2. Розрахунок повздовжнього  ребра 

     Плита має вільне обпирання на ригелі перекриття прямокутного профілю. Тому розрахункову схему повздовжнього ребра можна  прийняти як одно прольотну балку. Для  визначення розрахункового прольоту ребра, приймаємо висоту перерізу ригеля h_p=650 мм, ширину – b_р=300 мм. Тоді розрахунковий прольот буде складати:

     l₀=l-b_р/2=4,8-0,3/2=4,65 м.

     Навантаження  на 1 м² площі перекриття подаємо в формі таблиці 1.

     Табл.1 - Навантаження на 1 м² площі перекриття

Вид навантаження,товщина шару δ, щільність  матеріалу	Характеристичне значення навантаження, kH/ м2	Коефіцієнт  надійності		Граничне  розрахункове значення навантаження, kH/ м2
		За  навантаженням yf	За  відповідністю yn
Постійне
-підлога з керамічної плитки, δ=13мм, ϼ =1,8т/м3 1×1×0,013×1,8×9,81	0,229	1,3	0,95	0,283
-шар цементно-піщаного розчину δ=20мм, ϼ =1,8 т/м3 1×1×0,02×1,8×9,81	0,353	1,3	0,95	0,436
-залізобетонна плита δ =100мм,  ϼ= 2,5т/м3 1×1×0,02×2,5×9,81	2,45	1,1	0,95	2,56
			Усього	3,279
Змінне навантаження	10,0	1,2	0,95	11,4
			Усього	11,4

 

     Розрахункове  навантаження на 1 погонний метр довжини  ребра при ширині вантажної площі 1,5м, яка дорівнює номінальній ширині плити:

     g=3.276×1.5=4.19 kH/м;

     v=11.14×1.5=16.71 kH/м;

     g+v=4.19+16.71=20.9 kH/м;

     Розрахункова схема поздовжнього ребра, епюри моментів і поперечних сил наведені на рис.4.

     Максимальний  згинальний момент від розрахункового навантаження:

     М_max=(g+v) ×l ₀²/8=20.9×4.65²/8=56.49 kHм;

     Максимальна поперечна сила;

     Q_max=(g+v) ×l₀/2=20.9×4.65/2=48.59 kH.

       
 
 
 
 
 
 

  Рис.4- Розрахункова схема повздовжнього ребра та епюри моментів і поперечних сил

     1.3.3. Розрахунок міцності  перерізів,  нормальних  до повздовжньої  осі елемента.

     Розрахунковий переріз має тавровий профіль, ширина ребра, якого дорівнює подвійній  ширині плити, тобто

     b=2 ×70=140 мм.

     Ширина  полиці розрахункового перерізу при:

     h_f>0.1h(50>0.1×300)=30

     b_f=1270-15.2=1240 мм (рис.3)

     Робоча  висота перерізу ребра:

     H₀=h-a=300-30=270 мм

     Розрахунок  виконуэмо відповідно до [10, п.3.22.], припускаючи, що стиснута арматура за розрахунком не потрібна. Превіримо умову [10, (32)], приймаючи А_s^’=0.

     R_b∙b^’_f∙h^’_f(h₀-0.5h’_f)=7.65∙10⁶∙1.24∙0.05(0.27-0.5∙0.05)=116.2∙10⁶  H∙м=

     =116,2 kHм>М_max=56.49 Hм

     Одержаний результат означає, що нейтральна лінія знаходиться в межах полиці, тому подальший розвиток можна виконувати як для прямокутного перерізу шириною b=b’_f=1240 мм відповідно до [10, п.3.18.].

     Визначаємо  коефіцієнт висоти стиснутої зони бетону:

a_m =M_max/ R_b∙b^’_fh₀²=56.49∙10³/7.65∙10⁶∙1.24∙0.27²=0.082< a_r=0.440.

     Таким чином, стиснута арматура за розрахунками дійсно не потрібна.

     Знаходимо відносну висоту тиснутої зони бетону:

     ξ=1-=1-=0.1

     Потрібна площа перерізу повздовжньої арматури складає:

     As= Rb∙b’fh0 ξ/Rs=7.65∙106∙1.24∙0.27∙0.1/375=0.000683 м2=683 мм3

     За  сортиментом приймаємо робочу арматуру 2∅22 А-III (A_s=982 мм²>683 мм²)

     1.3.4. Розрахунок міцності перерізів, похилих до повздовжньої осі елемента 

     Найбільша поперечна сила Q_max=48.59_.

     Вихідні дані:

     h =300 мм;             R_b= 7,65 МПа _;                 φ_b2=2,0;

     h₀ =270мм;             R_bt=0,675 МПа;             φ_b=0,6;

     b’_f= 1240мм;             E_b=23000  МПа;                   β=0,01;

     h’_f =50мм;                                                                            φ_n=0;

     Поперечна арматура із сталі А-I з R_sw=175 МПа, n=2. Діаметр поперечної арматури з умови зварювання її з подовжньою арматурою d=22 мм дорівнює:

     d_sw=0.25d_s=0.25∙22=5.5 мм, приймаємо d_sw=6мм,

     A_sw=nf_sw=2∙28.3=56.6 мм², E_s=21000  МПа.

     За  конструктивними вимогами призначаємо  крок поперечних стержнів. При висоті перерізу елемента h=300 мм<450 мм крок поперечних стержнів приймаємо не більшим за h/2=300/2=150 мм, і не більшим за 150 мм.

     Для забезпечення міцності похилої смуги  бетону між тріщинами на стиск  від дії головних стискуючих напружень і для обмеження ширини розкриття похилих тріщин перевіряємо умову: