Строительные конструкции

Зміст.

1. Компонування конструктивної схеми перекриття…………………................3
2. Рядова ребриста плита перекриття………………………………..……………………...5

    2.1.    Параметри  плити..…………………………………………….............................…5

    2.2.    Характеристики  міцності бетону та арматури………………………….…....5

    2.3.    Розрахунок  поздовжнього ребра……………………………..…………………....7

    2.4.    Розрахунок  міцності перерізів, нормальних  до подовжньої осі елемента………………………………………………………………..…………………………………....8

    2.5.    Розрахунок  міцності перерізів, похилих до  подовжньої осі елемента……………………………………………………………..……………………………….…….10

    2.6.    Розрахунок  поперечного ребра……………………………………………………12

    2.7.    Розрахунок  полиці плити………………………………………………………….....14 

3. Розрахунок залізобетонної колони першого поверху…………………….....16
4. Розрахунок фундаменту під колону середнього ряду………………………..20
5. Розрахунок перекриття з металевими балками та залізобетонним настилом……………………………………………………………………………………………...23
1. Компонування конструктивної схеми……………………………………....23
2. Розрахунок металевої балки……………………………………………………..23

Список використаної літератури………………………………………………………….…..27

 

 

 

 

 

 

 

 

                                           КП.6.060101.2008 - 175

 

1. Компонування конструктивної схеми перекриття.

Вихідні дані:

1. Район будівництва – м. Ужгород;
2. Крок колон – l = 5 м;
3. Проліт – l₁ = 6,9 м;   
4. Довжина будівлі – L = 64 м;
5. Кількість поверхів - n = 4;
6. Висота поверху – H_n = 3,0 м;
7. Змінне навантаження – V₀ = 6,0,2 кН/м²;
8. Кількість прольотів m = 3.

Проектування збірного балкового  перекриття виконуємо для промислової  будівлі з цегляними стінами  товщиною 510 мм без підвалу. Підлога  – з керамічної плитки, покрівля – рулонна з трьох шарів руберойду, утеплювач – пінобетонні плити. Снігове навантаження приймається для Ужгорода S₀ = 1340 Па = 134 кгс/м².

Будівля належить до другого класу  відповідальності будівель та споруд (коефіцієнт надійності за призначенням будівлі γ_n = 0,95).

Каркас утворюється збірними залізобетонними  колонами та поперечними ригелями (балками  перекриття). З’єднання ригелів  з колонами здійснюється зварюванням  закладених деталей у нижній частині  та зварюванням випусків арматури у  верхній частині (жорсткий стик).

Плити перекриття – ребристі: рядові П1, зв’язкові (міжколонні) П2 та добірні (пристінні) П3(рисунок 1.1). Зв’язкові  плити розміщують по рядах колон, між зв’язковими монтуються рядові плити, а вздовж несучих цегляних стін – добірні. Плити кріпляться до ригелів зварюванням відповідних  закладених деталей.

Схема плит перекриття та розріз будівлі  наведені відповідно на рис. 1.1 та 1.2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1.1. Схема плит перекриття.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1.2. Розріз 1 – 1

2. Рядова ребриста плита перекриття.

2.1.  Параметри плити.

Номінальна ширина плити приймається

 

Конструктивна ширина плити (товщину  шва між плитами в напрямку поперек будівлі приймаємо а_ш = 10 мм) буде складати

 

Номінальна довжина плити дорівнює кроку колон l_n = l = 5000 мм.

Конструктивна довжина плити (товщина  шва в подовжньому напрямку приймається  рівною а_ш1 = 40 мм) буде складати

 

Висота перерізу плити буде складати

 

Товщина полиці h_f = 50 мм. Ширина подовжнього ребра по низу – 70 мм, по верху – 100 мм.

План і розрізи плити перекриття наведені на рис. 2.1.1.

 

2. Характеристики міцності бетону та арматури.

Для плити приймаємо бетон важкий класу В15.

Розрахунковий опір бетону стиску з  урахуванням коефіцієнта умов роботи γ_b2 = 0,9 R_b = 8,5*0,9 = 7,65 МПа = 7,65*10⁶ Н/м²; розрахунковий опір бетону розтягу R_bt = 0,75*0,9 = 0,675 МПа = 0,675*10⁶ Н/м².

Поздовжня арматура каркасів класу  А400С. Розрахунковий опір розтягу  поздовжньої арматури діаметром 6…8 мм R_s = 365 МПа, діаметром 10…40 мм R_s = 375 МПа, поперечна арматура класу А240С з R_sw = 175 МПа або класу Вр-І з R_sw = 260 Мпа.

Робоча арматура сіток приймається  класу Вр-І  діаметром 4 мм, розрахунковий  опір розтягу R_s – 365 МПа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2.1.1. Ребриста плита перекриття.

 

3. Розрахунок поздовжнього ребра.

 Плита має вільне обпирання  на ригелі перекриття прямокутного  профілю, тому розрахункову схему  подовжнього 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_p / 2 = 5 – 0,3/2 = 4,85 м 4,9 м.

 

Таблиця 2.3.1. Навантаження на 1 м² перекриття.

Вид навантаження, товщина  шару δ, щільність матеріалу ρ	Характеристичне значення навантаження, кН/м2	Коефіцієнт надійності		Граничне розрахункове значення навантаження, кН/м2
		за навантаженням γf	за відповідальністю γn
1 Постійне :
- підлога – з керамічної плитки
δ = 13 мм, ρ = 1,800 т/м3	0,229	1,3	0,95	0,283
1*1*0,013*1,800*9,81 Шар цементно- піщаного розчитну δ = 20 мм, ρ = 1,800 т/м3 1*1*0,02*1,800*9,81	0,353	1,3	0,95	0,436
- залізобетонна плита
δ = 100 мм, ρ = 2,500 т/м3	2,45	1,1	0,95	2,56
1*1*0,1*2,500*9,81
			Усього	3,279
2 Змінне навантаження	6	1,2	0,95	6,84

                                                                                                                                                                                                 

Розрахункове навантаження на один погонний метр довжини ребра при  ширині вантажної площі 1,56 м, яка  дорівнює номінальній ширині плити:

 

 

 

 

Розрахункова схема поздовжнього ребра, епюри моментів і поперечних сил наведені на рис. 2.3.1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2.3.1. Розрахункова схема поздовжнього ребра, епюри моментів і поперечних сил.

 

Максимальний згинальний момент від  розрахункового навантаження:

 

Максимальна поперечна сила на опорі  А: 

На опорі В: Q_B = - 37,2 кН.

 

4. Розрахунок міцності перерізів, нормальних до подовжньої осі елемента.

Розрахунковий переріз має тавровий профіль, ширина ребра якого дорівнює подвійній ширині ребра плити, тобто b = 2 * 70 = 140 мм.

Ширина полиці розрахункового перерізу при h_f 0,1h (500,1*250 = 25):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2.4.1. Розрахунковий переріз.

 

 

 

Розрахунок виконуємо, припускаючи, що стиснута арматура за розрахунком  не потрібна. Приймаємо А_S = 0:

 

Одержаний результат означає, що нейтральна лінія знаходиться в межах  полиці, тому подальший розрахунок можна виконувати як для прямокутного перерізу шириною b = = 1520 мм.

Визначаємо коефіцієнт стиснутої  зони бетону.

 

Таким чином, стиснута арматура за розрахунком  дійсно не потрібна.

Знаходимо відносну висоту стиснутої  зони бетону.

 

Потрібна площа перерізу подовжньої робочої арматури складає

 

Приймаємо робочу арматуру 2 18 А-ІІІ (А_S = 509 мм² 474мм²).

 

5. Розрахунок міцності перерізів, похилих до поздовжньої осі елемента.

Найбільша поперечна сила Q = 37,2 кН.

Вихідні дані: h = 300 мм; h₀ = 270 мм; = 1460 мм; = 50 мм; R_b = 7,65 МПа; R_bt = 0,675 МПа; E_b = 23000МПа; φ_b2 = 2,0 (для тяжкого бетону);   φ_b3 = 0,6 (для тяжкого бетону); β = 0,01; φ_n = 0.

Поперечна арматура із сталі А 1 з R_sw  = 175 МПа, n = 2. Діаметр поперечної арматури з умови зварювання з подовжньою арматурою d = 18 мм дорівнює d_sw = 0,25d=0,25*18=4,5 мм, А_sw = nf_sw = 2 * 28,3 = 56,6 мм², Е_s = 210000 МПа.

При висоті перерізу елемента h = 300 мм 450 мм крок поперечних стержнів приймається не більшим за 150 мм і не більшим за 150 мм. Приймаємо крок поперечних стержнів S = 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 

 

 

 

 

 

 

Коефіцієнт  = 1 – βR_b = 1-0,01*7,65 = 0,999.

Умова виконується.

Перевіряємо умову

 

 

 

  приймаємо не більше за b + 3,

 

Умова не виконується, тому виконуємо  розрахунок поперечної арматури.

 

Перевіряємо умову 

 

 

Умова виконується, приймаємо  = 66Н/мм.

Обчислюємо проекцію похилої тріщини  на поздовжню ось елемента

 

Умова виконується, підраховуємо q_sw:

 

Крок поперечних стержнів одержуємо  із формули

 

Максимально допустимий крок поперечних стержнів

 

Приймаємо крок поперечних стержнів – 150 мм.

 

6. Розрахунок поперечного ребра.

Визначаємо розрахункову схему  ребра.

Нехтуємо деяким защемленням поперечних ребер у поздовжніх ребрах і розглядаємо  їх як вільно обперті балки. Розрахункова схема, епюри моментів і поперечних сил наведені на рисунку 2.6.1.

Розрахункова довжина дорівнює відстані між осями поздовжніх ребер:

 

Навантаження на ребро приймаємо  у вигляді  трикутника з максимальною ординатою.

 

де 1,24 м – відстань між поперечними ребрами.

Навантаженням від власної ваги ребра нехтуємо в зв’язку з  його малою величиною.

Максимальний згинальний момент

 

Розрахунковий переріз поперечних ребер має тавровий профіль (рис. 2.6.2). Ширина ребра b = 100 мм. Ширина полиці

 

де 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2.6.1. Розрахункова схема поперечного  ребра та епюри моментів і поперечних сил.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2.6.2. Розрахунковий переріз  поперечного ребра.

 

Робоча висота перерізу

 

Визначаємо коефіцієнт α_m:

 

Знаходимо відповідне значення

Знаходимо потрібну площу робочої  арматури

 

За сортаментом приймаємо 1Ø 8 А-ІІІ з фактичною площею

A_s = 50,3 мм² > 31 мм².

Поперечну арматуру ставимо в мінімальній  кількості: Ø 5 Вр-І з кроком  S = уздовж всього поперечного ребра.

 

7. Розрахунок полиці плити.

Відповідно до прийнятих відстаней  між поперечними ребрами розміри  ділянок полиці в межах спирання (чарунок плити) майже однакові, в  наслідок чого кожну чарунку можна  розглядати як квадратну пластинку, защемлену по контуру. При ширині поздовжнього ребра поверху 100 мм розрахунковий  прольот

 

Навантаження на 1 м² полиці з незначним перебільшенням можемо прийняти таким самим, як і для подовжнього ребра.

 

Згинальний момент на опорах і в  середині прольотів, віднесений до умовної  розрахункової смуги шириною b = 1 м, підраховуємо за формулою

 

Робоча висота перерізу

 

Визначаємо коефіцієнт α_m та величину ξ:

 

 

Знаходимо потрібну площу робочої  арматури полиці плити:

 

За одержаним значенням площі  арматури визначаємо крок стержнів Ø 4 Вр-І. В сортаменті знаходимо площу  перерізу одного стержня: А_s1 = 12,6 мм². Тоді потрібна кількість стержнів на один метр ширини полиці буде такою: