Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
КУРСАЧ ЖБ ЗАПИСКА.docx
Скачиваний:
1
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
2 Мб
Скачать
☆
  • в крайнем пролёте и на крайней опоре:

    • в среднем пролёте и на средней опоре:

    1. так как условие выполняется, то вычисляем площадь продольной арматуры:

    • в крайнем пролёте и на крайней опоре:

    • в среднем пролёте и на средней опоре:

    1. определяем минимальную площадь сечения арматуры определяем по ТКП EN 1992-1-1-2009 (стр.125, п 9.2.1.1) [6]

    (1.14)

    где - средняя прочность бетона на растяжение определяема по ТКП EN 1992-1-1-2009 (стр.12, табл.3.1, ) [6];

    - предел текучести стали определяем по национальному приложению ТКП EN 1992-1-1-2009 (стр.197, 3.2.2(3)Р, ) [6];

    - средняя ширина зоны растяжения ( );

    - рабочая высота ( ).

    Подставляя значения в формулу (1.14) получаем:

    1. проверяем условие

    Условие выполняется.

    Таблица 1.2 - Требуемая площадь сечения арматуры на 1 м2 плиты

    Msd, кНм

    m

    Площадь сечения, см2

    As1

    As, min

    Крайний пролет и крайняя опора при непрерывном армировании

    8,07

    0,155

    0,913

    3,98

    0,77

    Средние пролеты и средние опоры

    6,12

    0,118

    0,935

    2,95

    В соответствии с полученными значениями AS принимаем следующие сетки по методическим указаниям [1, табл. 7,8,9; ст. 12,14]:

    - в средних пролетах и на средних опорах С1 ( = 2,95 см2):

    AS1 = 3,35 см2, сетка С1 имеет продольную рабочую арматуру, поперечную – распределительную.

    - в первом пролете и на промежуточной опоре дополнительная сетка С2 (AS = 3,98 - 2,95 = 1,03 см2).

    В соответствии с методическими указаниями [1, стр. 14], дополнительная сетка укладывается в крайних пролётах и на первых промежуточных опорах на 1/4 пролёта плиты.

    AS2 = 1,26 см2, сетка С2 имеет продольную распределительную арматуру, поперечную – рабочую.

    - над главными балками устанавливаются верхние сетки конструктивно, площадь сечения поперечных стержней которых должна составлять не менее 1/3 пролетной арматуры плиты:

    В соответствии с методическими указаниями [1, стр. 14], длину рабочих стержней назначают из условия, что расстояние от грани балки в каждую сторону было не менее 1/4 пролёта плиты:

    (1.15)

    Подставив в (1.15) получаем:

    Над главными балками принимаем сетки С3:

    AS3 = 0,98 см2, сетка С3 имеет продольную рабочую арматуру, поперечную – распределительную.

    Схема армирования монолитной плиты в графической части лист 1.

    1.3.4 Расчет прочности наклонных сечений

    Расчет производится для сечения у первой промежуточной опоры слева, где действует наибольшая поперечная сила.

    кН

    Расчет прочности железобетонных элементов на действие поперечных сил начинается в соответствии с п.6.2.1 (3) [6] проверкой условия , где - расчётное значение поперечной силы в сечении, возникающей от внешней нагрузки; - расчётное значение сопротивления поперечной силе элемента без поперечной арматуры определяемое по формуле (1.16) в соответствии с п.6.2.2, (6.2a) (1) [6].

    (1.16)

    но не менее в соответствии с п 6.2.2, (6.2b) (1) [6]:

    (1.17)

    где fck= 30 МПа;

    Принимаем .

    (1.18)

    где Asl - площадь сечения растянутой арматуры, которая заведена не менее чем на lbd + d за рассматриваемое сечение (Asl = 3,35 см2);

    bw – наименьшая ширина поперечного сечения в пределах растянутой зоны (b = 1000 мм).

    , при отсутствии осевого усилия (сжимающей силы);

    - по национальному приложению таблица НП.1, 6.6.4 (1) [6];

    - по национальному приложению таблица НП.1, 6.6.4 (1) [6];

    - определяем по формуле (1.19) в соответствии с п.6.2.2, (6.3N) (1) [6] 5,47723

    (1.19)

    Подставим все значения в формулы (1.16) и (1.17):

    Так как , то поперечная арматура не требуется.

    1.4 Расчёт второстепенной балки

    1.4.1 Исходные данные

    Размеры второстепенной балки: lsb = 6800 м, bsb = 180 мм, hsb = 440 мм, шаг второстепенных балок Ssb = ls = 2400 мм. Размеры сечения главной балки bmb = 200 мм, hmb = 480 мм.

    Определение нагрузок

    Определим расчетную нагрузку (таблица 1.3) на один погонный метр второстепенной балки, собираемую с грузовой полосы шириной равной шагу второстепенных балок (ls = 2400 мм).

    Таблица 1.3 – Нагрузка на один погонный метр второстепенной балки

    Вид нагрузки

    Нормативная нагрузка,

    кН/м2

    Коэфф. надежности по нагрузке (ТКП EN 1990-2011 [2], ст 59, таблица А.2(А), примечание 2)

    Расчетная нагрузка,

    кН/м2

    1

    2

    3

    4

    Постоянные

    Собственный вес плиты и конструкции пола:

    gk∙ ls = 2,72 ∙ 2,4

    6,53

    1,35

    8,81

    Собственный вес второстепенной балки:

    (hsb - hs)∙bsb ∙ =(0,44-0,08 )∙0,18∙25

    1,62

    1,35

    2,19

    Переменные

    Производственные и промышленные складские помещения (qk = 6 кН/м2 в соответствии с национальным приложением [5], ст.38, табл. НП6.4):

    qk ∙ ls = 6 ∙ 2,4

    14,4

    1,5

    21,6

    Найдём расчётную нагрузку на второстепенную балку через сочетание нагрузок по формуле (1.7):

    1.4.2 Определение эффективных пролетов

    Эффективный пролёт определяют по формулам в соответствии с ТКП EN 1992-1-1-2009 (ст. 41, п 5.3.2.2) [6] (рисунок 1.5):

    (1.20)

    (1.21)

    где - расстояние в свету между краями опор;

    - min{1/2hsb; 1/2bmb};

    - min{1/2hsb,sup; 1/2hsb}.

    • крайние:

    ;

    • средние:

    .

    Рисунок 1.5 - К определению расчетных пролетов второстепенной балки

    1.4.3 Определение расчетных усилий

    Ординаты огибающей эпюры изгибающих моментов вычисляются в сечениях через 0,2∙leff по формуле (1.22) в соответствии с методическими указаниями (стр. 7, (6)) [1]:

    (1.22)

    где - коэффициент для определения ординат моментов эпюры в соответствии со справочным пособием (стр.302, табл.6.19) [7].

    - расчётная нагрузка на второстепенную балку (п. 1.4.1) ;

    - эффективный пролёт (п. 1.4.2).

    Значения коэффициентов  для определения ординат отрицательных моментов принимаем по отношению:

    где - постоянная нагрузка ( );

    - переменная нагрузка ( ).

    Определение изгибающих моментов в различных сечениях второстепенной балки будем производить в табличной форме:

    Таблица 1.4 - Определение расчетных значений изгибающих моментов

    № пролета

    № точек

    В долях пролета

    Изгибающий момент– МEd, кН м

    +

    -

    +МEd

    -МEd

    I

    1

    0,2 l‘eff

    0,065

    1326,920

    86,250

    2

    0,4 l‘eff

    0,09

    119,423

    max

    0,425 l‘eff

    0,091

    120,750

    3

    0,6 l‘eff

    0,075

    99,519

    4

    0,8 l‘eff

    0,02

    26,538

    5

    1,0 l‘eff

    -0,0715

    -94,875

    II

    6

    0,2 leff

    0,018

    -0,0297

    1356,682

    24,420

    -40,293

    7

    0,4 leff

    0,058

    -0,0085

    78,688

    -11,532

    max

    0,5 leff

    0,0625

    84,793

    8

    0,6 leff

    0,058

    -0,0055

    78,688

    -7,462

    9

    0,8 leff

    0,018

    -0,0237

    24,420

    -32,153

    10

    1,0 leff

    -0,0625

    -84,793

    III

    11

    0,2 leff

    0,018

    -0,0227

    1356,682

    24,420

    -30,797

    12

    0,4 leff

    0,058

    -0,0024

    78,688

    -3,256

    max

    0,5 leff

    0,0625

    84,793

    Нулевые точки эпюры положительных моментов расположены на расстояниях 0,15 leff от грани опор:

    - в крайнем пролёте: 0,15∙6,725 = 1,009 м

    - в среднем пролёте: 0,15∙6,8 = 1,020 м

    Положение нулевой точки отрицательных моментов в 1-м пролёте:

    X0 = 0,2482∙l’eff = 0,2482∙6,725 = 1,669 м

    Перерезывающие силы (у граней опор):

    - у опоры А:

    - у опоры В слева:

    - у опоры В справа и у остальных опор:

    Строим эпюру усилий (рисунок 1.6).

    Рисунок 1.6 - Эпюра усилий во второстепенной балке

    1.4.4 Расчет прочности нормальных сечений

    Характеристики материалов:

    Для бетона класса С30/37 :

    • нормативное сопротивление бетона по ТКП EN 1992-1-1-2009 (стр.12, табл.3.1) [6] - fck= 30 МПа;

    • расчетное сопротивление бетона при частном коэффициенте безопасности по бетону в соответствии с ТКП EN 1992-1-1-2009 (стр.18, п 3.1.6) [6]:

    (1.23)

    где - коэффициент, учитывающий влияние длительных эффектов на прочность бетона на растяжение и неблагоприятного способа приложения нагрузки в соответствии с национальным приложением ТКП EN 1992-1-1-2009 (стр.197, табл.НП.1, 3.1.6 (1)P) [6] ( );

    - частный коэффициент безопасности для бетона по ТКП EN 1992-1-1-2009 (стр.9, табл.2.1N, ) [6].

    Подставив в формулу (1.23) значения получаем:

    • значение предельной относительной деформации бетона при сжатии определяем по ТКП EN 1992-1-1-2009 (стр.12, табл.3.1) [6] -

    По методическим указаниям [1, табл. П7] для бетона С30/37 : ,К2 = 0,416,

    Расчетные характеристики арматуры класса S500:

    • расчётное сопротивление по методическим указаниям [1, табл. П3]: fyd = 435 МПа;

    • модуль упругости по ТКП EN 1992-1-1-2009 (стр.24, п 3.2.7 (4)) [6] Еs = 200 ГПа = 2·105 МПа.

    Определение требуемой площади сечения арматуры при действии положительного момента ведем как для таврового сечения с полкой в сжатой зоне. При действии отрицательного момента полка находится в растянутой зоне, следовательно, расчетное сечение будет прямоугольным.

    Определим эффективную ширину полки тавра по ТКП EN 1992-1-1-2009 (стр.40, п 5.3.2.1) [6]. Эффективную ширину плиты, как правило, необходимо определять на основании расстояния l0 между точками нулевых моментов (рисунок 1.7), где l’eff = 6725 мм и leff =6800 мм (стр. 7, п 1.3.2).

    Рисунок 1.7 – Определение l0 для расчёта эффективной ширины полки

    Определим l0 :

    Определим параметры эффективной ширины полки (рисунок 1.8), где bw = bsb = 180 мм ; b1 = 3362,5 мм; b2 = 3400 мм; b = ls = 2400 мм.

    Рисунок 1.8 – Параметры эффективной ширины полки

    Эффективная ширина полки beff для тавровых балок выводится из уравнения:

    (1.24)

    При этом

    (1.25)

    (1.26)

    Подставляя значения в формулу (1.25) получаем:

    Условие не выполняется, следовательно принимаем:

    Проверим условие (1.26):

    Условие выполняется.

    Определим эффективную ширину полки по формуле (1.24):

    Условие выполняется.

    Принятое расчётное сечение в пролёте рисунок 1.9

    Рисунок 1.9 – Сечение балки в пролёте принятое к расчёту

    Принятое расчётное сечение на опорах будет иметь вид (рисунок 1.10):

    Рисунок 1.10 – Сечение балки на опорах принятое к расчёту

    Размеры сечения, принятые для расчета:

    beff = 2275 мм; hsb = 440 мм; bsb = 180 мм; hf’ = 80 мм;

    Рабочую высоту сечения для таврового сечения и прямоугольного будем определять исходя из конструктивного размещения арматуры, минимального диаметра арматуры ( =12 мм) и вертикального расстояния в свету между параллельными стержнями, которое в соответствии с ТКП EN 1992-1-1-2009 (стр.107, п 8.2 (2)) [6] должно быть не менее чем максимальное значение из следующих: k1 – диаметр стержня, или (dg+k2) = 5+20 = 25 мм (где dg – диаметр наибольшего зерна заполнителя (dg = 20 мм (щебень)), или 20 мм. Значения k1 и k2 соответственно приведены в национальном приложении (стр.201, п 8.2 (2)) [6] (применяются значения k1 = 1 мм и k2 = 5 мм). Следовательно расстояние в свету между стержнями будет составлять 25 мм.

    Определим рабочую высоту прямоугольного сечения (рисунок 1.11):

    Рисунок 1.11 – К определению рабочей высоты

    Исходя из рисунка 1.11 рабочая высота d1 будет определяться как:

    Определим рабочую высоту таврового сечения (рисунок 1.12):

    Рисунок 1.12 – К определению рабочей высоты

    Исходя из рисунка 1.12 рабочая высота d2 будет определяться как:

    Расчет проводится по упрощенному деформационному методу в соответствии с методическими указаниями [1,стр. 16-17]. Предполагая, что нейтральная ось проходит по нижней грани полки, определяем область деформирования для прямоугольного сечения beff = 2275 мм и положение нейтральной оси при расчете тавровых сечений:

    Определяем величину изгибающего момента, воспринимаемую бетоном сечения, расположенного в пределах высоты полки:

    Так как , то нейтральная ось расположена в пределах полки. Сечение рассматривается как прямоугольное с .

    Для арматуры S500 (стр.11):

    В пролете 1. (нижняя арматура): MEd = 120,750 кН∙м, d2 = 391 мм, b = beff = 2275 мм.

    В пролете 2. (нижняя арматура): MEd = 84,793 кН∙м, d2 = 391 мм, b= beff = 2275 мм

    В опорных сечениях действуют отрицательные моменты, плита расположена в растянутой зоне, поэтому сечения балки рассматриваются как прямоугольные шириной b = 180 мм.

    На опоре В. (верхняя арматура): MEd = 94,875 кН∙м, d1 = 331 мм, b = bsb= 180 мм

    В пролете 2. (верхняя арматура): MEd = кН∙м, d1 = 331 мм, b = bsb= 180 мм

    Следовательно принимаем .

    На опоре С. (верхняя арматура): MEd = 84,793 кН∙м, d1 = 331 мм, b = bsb= 180 мм

    Результаты расчетов и подбор арматуры в расчетных сечениях сводим в таблицу 1.5.

    Таблица 1.5 - Определение площади сечения рабочей арматуры второстепенной балки

    Положение

    сечения

    Расположение

    арматуры

    М,

    kН м

    ,

    см2

    ,

    см2

    Принятое

    армирование

    1 пролет

    Нижняя

    120,750

    0,017

    0,991

    7,16

    7,35

    2 12

    2 18

    1 пролет

    Верхняя

    –

    Монтажная конструктивная арматура

    3,08

    2 14

    Опора В

    Верхняя

    -94,875

    0,241

    0,855

    7,71

    8,17

    2 14

    2 18

    2 пролет

    Нижняя

    84,793

    0,012

    0,994

    5,02

    5,34

    2 12

    2 14

    2 пролет

    Верхняя

    -9,497

    0,024

    0,988

    0,9

    2,26

    2 12

    Опора С

    Верхняя

    -84,793

    0,215

    0,874

    6,74

    7,35

    2 12

    2 18

    1.4.5 Построение эпюры материалов и определение мест обрыва арматуры второстепенной балки

    На огибающей эпюре MEd построим эпюру MRd, которая характеризует несущую сечений балки по арматуре. Несущая способность сечений балки по арматуре определяется по формуле:

    (1.27)

    где - уточненное значение рабочей высоты сечения, определяемое по формуле:

    (1.28)

    где и - расстояние до центра арматуры.

    - табличный коэффициент, определяемый:

    (1.29)

    (1.30)

    Подбор нижней продольной арматуры в первом пролете:

    As2 = 2,26 см2, As1 = 5,09 см2 ,b = beff = 2275 мм, , К2 = 0,416, fyd = 435 МПа, fсd = 20 МПа.

    Подбор нижней продольной арматуры во втором пролете:

    As2 = 2,26 см2, As1 = 3,08 см2 ,b = beff = 2275 мм, , К2 = 0,416, fyd = 435 МПа, fсd = 20 МПа.

    Подбор верхней продольной арматуры на опоре В:

    As1 = 3,08 см2, As2 = 5,09 см2,b = bsb = 180 мм, , К2 = 0,416, fyd = 435 МПа, fсd = 20 МПа.

    Подбор верхней продольной арматуры на опоре C:

    As1 = 5,09 см2, As2 = 2,26 см2,b = bsb = 180 мм, , К2 = 0,416, fyd = 435 МПа, fсd = 20 МПа.

    Подбор верхней продольной арматуры в первом и втором пролете:

    As1 = 3,08 см2 и As1 = 2,26 см2, b = bsb = 180 мм, , К2 = 0,416, fyd = 435 МПа, fсd = 20 МПа.

    Расчеты, необходимые для построения эпюры материалов сведены в таблицу 1.6.

    Анкеровку продольной арматуры определяем в соответствии с [6] (стр.109-112, п.8.4):

    Расчетное значение предельного напряжения сцепления fbd для стержней периодического профиля может быть рассчитано следующим образом:

    (1.31)

    где - расчетное значение предела прочности бетона при растяжении согласно (3.1.6 (2)Р,) [6];

    - коэффициент, учитывающий качество сцепления и положение стержней во время бетонирования (рисунок 8.2, стр.110) ( - для хороших условий; - для всех других случаев) [6];

    - для ;

    (1.32)

    где - частный коэффициент безопасности для бетона ( ) (стр.9 табл.2.1N) [6];

    - коэффициент, учитывающий влияние длительных эффектов на прочность бетона на растяжение и неблагоприятного способа приложения нагрузки (стр.197, 3.1.6 (2)P) ( ) [6];

    - характеристическое значение предела прочности бетона при осевом растяжении (стр.12, табл.3.1) ( ) [6];

    Требуемую базовую длину анкеровки lb,rqd для анкеровки усилия Asϭsd в прямом стержне при постоянном сцеплении fbd определяют по формуле:

    (1.33)

    где - расчетное напряжение стержня в месте, от которого измеряется анкеровка ( );

    - определяют по формуле (1.27);

    Расчётная длина анкеровки для сжатых стержней lbd составляет:

    (1.34)

    где - коэффициент, учитывающий влияние формы стержней при достаточном защитном слое (стр.112, табл.8.2) [6];

    - коэффициент, учитывающий влияние минимальной толщины защитного слоя бетона (стр.112, табл.8.2) [6];

    - коэффициент, учитывающий влияние усиления поперечной арматурой (стр.112, табл.8.2) [6];

    - коэффициент, учитывающий влияние одного или нескольких приваренных поперечных стержней вдоль расчетной длины анкеровки (стр.112, табл.8.2) [6];

    - коэффициент, учитывающий влияние поперечного давления плоскости раскалывания вдоль расчетной длины анкеровки (стр.112, табл.8.2) [6];

    (1.35)

    - определяют по формуле (1.29);

    - минимальная длина анкеровки, если не действует другое ограничение принимают:

    - для анкеровки при сжатии

    (1.36)

    Расчётная длина анкеровки в соответствии с [6] (п.8.4.4 (2) стр.111) для растянутых стержней lb,eq составляет:

    (1.37)

    Определим по формуле (1.32) расчетное значение предела прочности бетона при растяжении:

    Анкеровка сжатой арматуры

    Опора В:

    В сечении обрываются стержни Ø18 мм класса S500.

    Определим расчетное значение предельного напряжения сцепления по формуле (1.31):

    Определим требуемую базовую длину анкеровки по формуле (1.33):

    Определим минимальную длину анкеровки по формуле (1.36):

    Определим расчётную длину анкеровки по формуле (1.34):

    Принимаем .

    Опора С:

    В сечении обрываются стержни Ø18 мм класса S500.

    Определим расчетное значение предельного напряжения сцепления:

    Определим требуемую базовую длину анкеровки:

    Определим минимальную длину анкеровки:

    Определим расчётную длину анкеровки:

    Принимаем .

    Анкеровка растянутой арматуры

    1-ый пролёт нижняя арматура:

    В сечении обрываются стержни Ø18 мм класса S500.

    Определим расчетное значение предельного напряжения сцепления:

    Определим требуемую базовую длину анкеровки:

    Определим эквивалентную длину анкеровки по формуле (1.37):

    Принимаем .

    2-ой пролёт нижняя арматура:

    В сечении обрываются стержни Ø14 мм класса S500.

    Определим расчетное значение предельного напряжения сцепления:

    Определим требуемую базовую длину анкеровки:

    Определим эквивалентную длину анкеровки:

    Принимаем .

    Анкеровка арматуры на свободной опоре.

    Длинна анкеровки продольной арматуры Ø12 мм на свободной опоре (в зоне опирания второстепенной балки на наружную стену) должна быть не менее 5·Ø = 5·12 = 60 мм. При площадке опирания второстепенной балки на стену lsb,sup = 250 мм анкеровка продольной арматуры обеспечивается.

    Эпюра материалов представлена на рисунке 1.13.

    Таблица 1.6 - Вычисление ординат эпюры материалов для продольной арматуры

    и количество

    стержней

    dred, см

    As, см2

    fyd, МПа

    1-й пролет (нижняя арматура, b = 2275 мм)

    2 12

    2 18

    2 12; 2 18

    38,1

    2,26

    5,09

    7,35

    435

    0,0070

    0,016

    0,997

    0,993

    37,344

    83,769

    121,113

    1-й пролет (верхняя арматура, b = 180 мм)

    2 14

    38,1

    3,08

    435

    0,121

    0,950

    48,494

    2-й пролет (нижняя арматура, b = 2275 мм)

    2 12

    2 14

    2 12; 2 14

    38,7

    2,26

    3,08

    5,34

    435

    0,0069

    0,0094

    0,997

    0,996

    37,932

    51,643

    89,575

    2-й пролет (верхняя арматура, b = 180 мм)

    2 12

    38,7

    2,26

    435

    0,087

    0,964

    36,676

    Опорная арматура (опора B, b = 180 мм)

    2 14

    2 18

    2 14; 2 18

    38,1

    8,17

    435

    0,320

    0,867

    117,397

    Опорная арматура (опора С, b = 180 мм)

    2 12

    2 18

    2 12; 2 18

    38,7

    7,35

    435

    0,283

    0,882

    107,441

    Рисунок 1.13 – Эпюра материалов

    1.4.6 Расчет поперечной арматуры

    Расчет производится для сечения у первой промежуточной опоры слева, где действует наибольшая поперечная сила.

    кНм

    Расчет прочности железобетонных элементов на действие поперечных сил начинается в соответствии с п.6.2.1 (3) [6] проверкой условия , где - расчётное значение поперечной силы в сечении, возникающей от внешней нагрузки; - расчётное значение сопротивления поперечной силе элемента без поперечной арматуры определяемое по формуле (1.38) в соответствии с п.6.2.2, (6.2a) (1) [6].

    (1.38)

    но не менее в соответствии с п 6.2.2, (6.2b) (1) [6]:

    (1.39)

    где fck= 30 МПа;

    Рисунок 1.14 - К определению рабочей высоты

    (1.40)

    где Asl - площадь сечения растянутой арматуры, которая заведена не менее чем на lbd + d за рассматриваемое сечение (Asl = 7,35 см2);

    bw – наименьшая ширина поперечного сечения в пределах растянутой зоны (bw = 180 мм).

    , при отсутствии осевого усилия (сжимающей силы);

    - по национальному приложению таблица НП.1, 6.6.4 (1) [6];

    - по национальному приложению таблица НП.1, 6.6.4 (1) [6];

    - определяем по формуле (1.41) в соответствии с п.6.2.2, (6.3N) (1) [6]

    (1.41)

    Подставим все значения в формулы (1.38) и (1.39):

    Так как , необходим расчёт поперечной арматуры.

    Длина участка, на котором поперечное армирование необходимо устанавливать по расчёту, определяется по эпюре поперечных сил (рисунок 1.15).

    Рисунок 1.15 – К расчёту наклонных сечений

    Определим расчётный участок:

    Согласно п.6.2.3 (5) [6] в зонах без скачков и разрывов на эпюре поперечной силы VEd (например, при равномерно распределенной, приложенной по верхней грани элемента нагрузке) площадь поперечной арматуры на любом отрезке длины может быть рассчитана по наименьшему значению VEd в данном отрезке.

    Первое расчётное сечение назначим на расстоянии от опоры z1 = d = 330 мм.

    Поперечное усилие в данном сечении:

    Задаёмся углом наклона к горизонтали .

    В пределах длины расчётного участка поперечное армирование рассчитывают из условий:

    (1.42)

    (1.43)

    где - расчетное значение поперечной силы, которая может быть воспринята поперечной арматурой, достигшей текучести, определяем по формуле (1.44) в соответствии с п.6.2.3, (6.8) (3) [6];

    - расчетное значение максимальной поперечной силы, которая может быть воспринята элементом, из условия раздавливания сжатых подкосов определяем по формуле (1.45) в соответствии с п.6.2.3, (6.9) (3) [6].

    (1.44)

    (1.45)

    где - площадь сечения поперечной арматуры определяемая по формуле (1.43):

    (1.46)

    s – расстояние между хомутами;

    - расчётное значение предела текучести поперечной арматуры в соответствии с примечанием п.6.2.3, (3) [6] :

    - коэффициент понижения прочности бетона, учитывающий влияние наклонных трещин в соответствии с примечанием 1 п.6.2.3, (3) [6]:

    - коэффициент, учитывающий уровень напряжения в сжатом поясе в соответствии с примечанием 3 п.6.2.3, (3) [6] ( ).

    Плечо внутренней пары сил в соответствии с п.6.2.3 (1) [6]:

    Принимаем шаг хомутов s = 100 мм.

    Определим площадь поперечной арматуры по формуле (1.46):

    Принимаем по таблице П6 [1] 2ø8 (Asw = 101 мм2).

    Максимальная площадь эффективной поперечной арматуры следует из условия п.6.2.3, (6.12) (3) [6]:

    (1.47)

    Определим поперечную силу, которая может быть воспринята полосой бетона между наклонными трещинами по формуле (1.45):

    Расстояние от опоры до второго расчётного сечения:

    Действующее значение поперечной силы:

    Требуемый шаг поперечной арматуры:

    Максимальный шаг поперечной арматуры:

    Расстояние от опоры до третьего расчётного сечения:

    Действующее значение поперечной силы:

    Требуемый шаг поперечной арматуры:

    Расстояние от опоры до четвёртого расчётного сечения:

    Действующее значение поперечной силы:

    Требуемый шаг поперечной арматуры:

    Расстояние от опоры до пятого расчётного сечения:

    Действующее значение поперечной силы:

    Требуемый шаг поперечной арматуры:

    Расстояние от опоры до шестого расчётного сечения:

    Действующее значение поперечной силы:

    Требуемый шаг поперечной арматуры:

    Расстояние от опоры до седьмого расчётного сечения:

    Действующее значение поперечной силы:

    Требуемый шаг поперечной арматуры:

    Расстояние от опоры до восьмого расчётного сечения:

    Действующее значение поперечной силы:

    Требуемый шаг поперечной арматуры:

    Результаты расчётов сведены в таблицу 1.7

    Таблица 1.7 – Шаг стержней поперечной арматуры

    Расстояние от опоры до расчётного сечения

    Наименьшее значение поперечной силы в сечении VEd, кН

    Шаг поперечных стержней по расчёту s, мм

    Допустимый шаг, мм

    zi

    мм

    d

    330

    108,708

    114,4

    100

    d+z∙cotθ

    684

    98,321

    126,5

    d+2∙z∙cotθ

    1038

    87,935

    141,5

    d+3∙z∙cotθ

    1392

    77,549

    160,4

    d+4∙z∙cotθ

    1746

    67,168

    185,2

    d+5∙z∙cotθ

    2100

    56,783

    219,1

    200

    d+6∙z∙cotθ

    2454

    46,398

    268,1

    d+7∙z∙cotθ

    2808

    36,013

    345,4

    Таким образом на участке от грани опоры до сечения на расстоянии 2,1 м принят шаг хомутов s1 = 100 мм, а в середине пролёта s2 = 200 мм.

    2 Расчет сборного многопролетного ригеля

    2.1 Проектирование ригеля

    Ориентировочные размеры поперечного сечения ригелей прямоугольной формы могут назначаться следующими:

    - высота:

    (2.1)

    где l – пролет ригеля;

    Принимаем h = 500 мм.

    - ширина:

    (2.2)

    Принимаем b = 200 мм.

    Компоновочная схема представлена на рисунке 2.1.

    Рисунок 2.1 - Компоновка сборного ребристого перекрытия

    2.2 Определение расчетных пролетов

    Эффективный пролёт определяют по формулам (1.16) и (1.17) в соответствии с п.1.4.2, стр. 16. (рисунок 2.2):

    (2.3)

    (2.4)

    где - расстояние в свету между краями опор;

    - min{1/2h; 1/2b};

    - min{1/2hsb,sup; 1/2h}.

    • крайние:

    ;

    • средние:

    .

    Рисунок 2.2 - К определению расчетных пролетов ригеля

    2.4 Подсчет нагрузок

    Нагрузку на 1 м2 поверхности плиты в кН/м2 приведена в таблице 2.1.

    Таблица 2.1 - Нагрузки на 1м2 сборного перекрытия

    Вид нагрузки

    Нормативная нагрузка, кН/м2

    Коэффициент надежности по нагрузке

    Расчетная нагрузка, кН/м2

    Постоянные

    Бетонный пол ( = 0,04м,  = 18 кН/м3)

    0,72

    1,35

    0,97

    - от собственного веса плиты при

    Принимаем 350 мм

    2,4

    1,35

    3,24

    Переменная

    Функциональная нагрузка

    6

    1,5

    9

    2.5 Определение нагрузки на ригель

    Определим расчётные нагрузки на ригель с грузовой ширины 6800 мм, через сочетание нагрузок [2] (ст. 59, таблица А.2(А), примечание 2) при ширине грузовой площади 6,8 м и коэффициента воздействий kfi = 0,9 составят:

    - постоянная:

    gd = (0,97 + 3,24)∙ 6,8∙0,9 = 25,77 кH/м

    - суммарная (с учетом нагрузки от ригеля) постоянная нагрузка:

    g = 25,77 + (0,2 ∙ 0,5 ∙ 25 ∙ 6,8 ∙ 1,35∙0,9) = 46,43 кH/м

    25 кН/м3 – удельный вес железобетона.

    - переменная:

    qd = 9∙6,8∙0,9 = 55,08 кH/м

    Суммарная нагрузка бу­дет равна:

    (g+q)d = 46,43 + 55,08 = 101,51 кH/м

    2.6 Построение эпюр изгибающих моментов

    Ригель рассчитывается, как неразрезная 4-ех пролетная балка с шарнирным опиранием на колоны, с учетом перераспределения усилий.

    Значения M и V на опорах определяем в программе «Эспри 2.1», смотри Приложение А.

    Варианты схем загружения представлены на рисунке 2.3.

    Рисунок 2.3 - Варианты загружения ригеля

    Эпюры изгибающих моментов от загружений представлены на рисунке 2.4.

    Рисунок 2.4 - Эпюры изгибающих моментов

    Результаты расчётов сводим в таблицу 2.2.

    Таблица 2.2 - Изгибающие моменты в ригеле

    Вариант загруже-ния

    Сечения

    1-й пролёт

    Опора

    В

    2-й пролёт

    Опора

    С

    3-й

    пролёт

    Опора

    D

    4-й

    пролёт

    1

    151,956

    -216,033

    80,118

    -58,807

    -7,146

    -161,391

    147,154

    2

    174,154

    -161,391

    -7,146

    -58,807

    80,118

    -216,033

    151,956

    3

    59,869

    -124,453

    73,981

    -147,962

    73,981

    -124,453

    59,869

    4

    176,095

    -156,613

    -17,625

    -78,752

    101,421

    -141,032

    54,064

    5

    54,064

    -141,032

    101,421

    -78,752

    -17,625

    -156,613

    176,095

    Мmax

    176,095

    -216,033

    -17,625

    -147,962

    -17,625

    -216,033

    176,095

    101,421

    101,421

    Затем строим эпюру изгибающих моментов, строим эпюры перераспределения усилий (13%) и строим эпюру изгибающих моментов с учётом перераспределения усилий (рисунок 2.5).

    А) эпюра изгибающих моментов без распределения усилий; б) – г) эпюры перераспределение усилий; д) эпюра изгибающих моментов с учётом перераспределения усилий; е) эпюра поперечных сил

    Рисунок 2.5 - Эпюра усилий в ригеле

    2.7 Расчет прочности нормальных сечений

    Характеристики материалов приведены в пункте 1.4.4 стр. 18.

    Расчёт выполняем по алгоритму №1 методических указаний [1, стр. 9] упрощённым деформационным методом:

    В пролете 1 (нижняя арматура): MЕd = 187,505 кН∙м

    Рисунок 2.6 - К определению рабочей высоты сечения

    В пролете 2 (нижняя арматура): MEd = 124,803 кН∙м

    На опоре В (верхняя арматура): MEd = 187,953 кН∙м

    На опоре C (верхняя арматура): MEd = 128,727 кН∙м

    Результаты расчетов и подбор арматуры в расчетных сечениях сводим в таблицу 2.3.

    Таблица 2.3 - Определение площади сечения рабочей арматуры ригеля

    Положение

    сечения

    Расположение

    арматуры

    М,

    kН м

    ,

    см2

    ,

    см2

    Принятое

    армирование

    1 пролет

    Нижняя

    187,505

    0,230

    0,863

    11,07

    11,62

    2 16

    2 22

    1 пролет

    Верхняя

    -

    Монтажная конструктивная арматура

    4,02

    2 16

    Опора В

    Верхняя

    -187,953

    0,231

    0,862

    11,11

    11,62

    2 16

    2 22

    2 пролет

    Нижняя

    124,803

    0,153

    0,914

    6,96

    7,1

    2 14

    2 16

    2 пролет

    Верхняя

    -

    Монтажная конструктивная арматура

    4,02

    2 16

    Опора С

    Верхняя

    -128,727

    0,158

    0,911

    7,20

    8,04

    2 16

    2 16

    2.8 Построение эпюры материалов и определение мест обрыва арматуры ригеля

    На огибающей эпюре MEd построим эпюру MRd, которая характеризует несущую сечений балки по арматуре. Расчёт выполняем в соответствии с пунктом 1.4.5, стр. 25.

    Подбор нижней продольной арматуры в первом пролете:

    As2 = 4,02 см2, As1 = 7,6 см2 ,b = 200 мм, , К2 = 0,416, fyd = 435 МПа, fсd = 20 МПа.

    Подбор нижней продольной арматуры во втором пролете:

    As2 = 3,08 см2, As1 = 4,02 см2 ,b = 200 мм, , К2 = 0,416, fyd = 435 МПа, fсd = 20 МПа.

    Подбор верхней продольной арматуры на опоре В:

    As1 = 4,02 см2, As2 = 7,6 см2,b = 200 мм, , К2 = 0,416, fyd = 435 МПа, fсd = 20 МПа.

    Подбор верхней продольной арматуры на опоре C:

    As1 = 4,02 см2, As2 = 4,02 см2,b = 200 мм, , К2 = 0,416, fyd = 435 МПа, fсd = 20 МПа.

    Подбор верхней продольной арматуры в первом и втором пролете:

    As1 = 4,02 см2 и As2 = 4,02 см2, b = 200 мм, , К2 = 0,416, fyd = 435 МПа, fсd = 20 МПа.

    Расчеты, необходимые для построения эпюры материалов сведены в таблицу 2.4.

    Анкеровку продольной арматуры определяем в соответствии с [6] (стр.109-112, п.8.4):

    Расчетное значение предельного напряжения сцепления fbd для стержней периодического профиля может быть рассчитано следующим образом:

    (2.5)

    где - расчетное значение предела прочности бетона при растяжении согласно (3.1.6 (2)Р,) [6];

    - коэффициент, учитывающий качество сцепления и положение стержней во время бетонирования (рисунок 8.2, стр.110) ( - для хороших условий; - для всех других случаев) [6];

    - для ;

    (2.6)

    где - частный коэффициент безопасности для бетона ( ) (стр.9 табл.2.1N) [6];

    - коэффициент, учитывающий влияние длительных эффектов на прочность бетона на растяжение и неблагоприятного способа приложения нагрузки (стр.197, 3.1.6 (2)P) ( ) [6];

    - характеристическое значение предела прочности бетона при осевом растяжении (стр.12, табл.3.1) ( ) [6];

    Требуемую базовую длину анкеровки lb,rqd для анкеровки усилия Asϭsd в прямом сетржне при постоянном сцеплении fbd определяют по формуле:

    (2.7)

    где - расчетное напряжение стержня в месте, от которого измеряется анкеровка ( );

    - определяют по формуле (2.5);

    Расчётная длина анкеровки для сжатых стержней lbd составляет:

    (2.8)

    где - коэффициент, учитывающий влияние формы стержней при достаточном защитном слое (стр.112, табл.8.2) [6];

    - коэффициент, учитывающий влияние минимальной толщины защитного слоя бетона (стр.112, табл.8.2) [6];

    - коэффициент, учитывающий влияние усиления поперечной арматурой (стр.112, табл.8.2) [6];

    - коэффициент, учитывающий влияние одного или нескольких приваренных поперечных стержней вдоль расчетной длины анкеровки (стр.112, табл.8.2) [6];

    - коэффициент, учитывающий влияние поперечного давления плоскости раскалывания вдоль расчетной длины анкеровки (стр.112, табл.8.2) [6];

    (2.9)

    - определяют по формуле (2.7);

    - минимальная длина анкеровки, если не действует другое ограничение принимают:

    - для анкеровки при сжатии

    (2.10)

    Расчётная длина анкеровки в соответствии с [6] (п.8.4.4 (2) стр.111) для растянутых стержней lb,eq составляет:

    (2.11)

    Определим по формуле (2.6) расчетное значение предела прочности бетона при растяжении:

    Анкеровка сжатой арматуры

    Опора В:

    В сечении обрываются стержни Ø22 мм класса S500.

    Определим расчетное значение предельного напряжения сцепления по формуле (2.5):

    Определим требуемую базовую длину анкеровки по формуле (2.7):

    Определим минимальную длину анкеровки по формуле (2.10):

    Определим расчётную длину анкеровки по формуле (2.8):

    Принимаем .

    Опора С:

    В сечении обрываются стержни Ø16 мм класса S500.

    Определим расчетное значение предельного напряжения сцепления:

    Определим требуемую базовую длину анкеровки:

    Определим минимальную длину анкеровки:

    Определим расчётную длину анкеровки:

    Принимаем .

    Анкеровка растянутой арматуры

    1-ый пролёт нижняя арматура:

    В сечении обрываются стержни Ø22 мм класса S500.

    Определим расчетное значение предельного напряжения сцепления по формуле (1.27):

    Определим требуемую базовую длину анкеровки:

    Определим эквивалентную длину анкеровки по формуле (2.11):

    Принимаем .

    2-ой пролёт нижняя арматура:

    В сечении обрываются стержни Ø16 мм класса S500.

    Определим расчетное значение предельного напряжения сцепления:

    Определим требуемую базовую длину анкеровки:

    Определим эквивалентную длину анкеровки:

    Принимаем .

    Эпюра материалов представлена на рисунке 2.7.

    Таблица 2.4 - Вычисление ординат эпюры материалов для продольной арматуры

    и количество

    стержней

    dred, см

    As, см2

    fyd, МПа

    1-й пролет (нижняя арматура, b = 200 мм)

    2 16

    2 22

    2 16; 2 22

    43,8

    4,02

    7,6

    11,62

    435

    0,123

    0,233

    0,949

    0,903

    72,687

    130,757

    203,444

    1-й пролет (верхняя арматура, b = 200 мм)

    2 16

    43,8

    4,02

    435

    0,123

    0,949

    72,687

    2-й пролет (нижняя арматура, b = 200 мм)

    2 14

    2 16

    2 14; 2 16

    44,5

    3,08

    4,02

    7,1

    435

    0,093

    0,121

    0,961

    0,950

    57,296

    73,926

    131,222

    2-й пролет (верхняя арматура, b = 200 мм)

    2 16

    44,5

    4,02

    435

    0,121

    0,950

    73,926

    Опорная арматура (опора B, b = 200 мм)

    2 16

    2 22

    2 16; 2 22

    43,8

    11,62

    435

    0,356

    0,852

    188,629

    Опорная арматура (опора С, b = 200 мм)

    2 16

    2 16

    2 16; 2 16

    44,5

    8,04

    435

    0,243

    0,899

    139,915

    Рисунок 2.7 – Эпюра материалов

    2.9 Расчет прочности наклонных сечений по поперечной силе

    Расчет производится для сечения у первой промежуточной опоры слева, где действует наибольшая поперечная сила (рисунок 2.5).

    кНм

    Расчет прочности железобетонных элементов на действие поперечных сил начинается в соответствии с п.6.2.1 (3) [6] проверкой условия , где - расчётное значение поперечной силы в сечении, возникающей от внешней нагрузки; - расчётное значение сопротивления поперечной силе элемента без поперечной арматуры определяемое по формуле (2.12) в соответствии с п.6.2.2, (6.2a) (1) [6].

    (2.12)

    но не менее в соответствии с п 6.2.2, (6.2b) (1) [6]:

    (2.13)

    где fck= 30 МПа;

    Рисунок 2.8 - К определению рабочей высоты

    (2.14)

    где Asl - площадь сечения растянутой арматуры, которая заведена не менее чем на lbd + d за рассматриваемое сечение (Asl = 11,62 см2);

    b – наименьшая ширина поперечного сечения в пределах растянутой зоны (b = 200 мм).

    , при отсутствии осевого усилия (сжимающей силы);

    - по национальному приложению таблица НП.1, 6.6.4 (1) [6];

    - по национальному приложению таблица НП.1, 6.6.4 (1) [6];

    - определяем по формуле (2.15) в соответствии с п.6.2.2, (6.3N) (1) [6]

    (2.15)

    Подставим все значения в формулы (2.12) и (2.13):

    Так как , необходим расчёт поперечной арматуры.

    Длина участка, на котором поперечное армирование необходимо устанавливать по расчёту, определяется по эпюре поперечных сил (рисунок 2.9).

    Рисунок 2.9 – К расчёту наклонных сечений

    Определим расчётный участок:

    Согласно п.6.2.3 (5) [6] в зонах без скачков и разрывов на эпюре поперечной силы VEd (например, при равномерно распределенной, приложенной по верхней грани элемента нагрузке) площадь поперечной арматуры на любом отрезке длины может быть рассчитана по наименьшему значению VEd в данном отрезке.

    Первое расчётное сечение назначим на расстоянии от опоры z1 = d = 450 мм.

    Поперечное усилие в данном сечении:

    Задаёмся углом наклона к горизонтали .

    В пределах длины расчётного участка поперечное армирование рассчитывают из условий:

    (2.16)

    (2.17)

    где - расчетное значение поперечной силы, которая может быть воспринята поперечной арматурой, достигшей текучести, определяем по формуле (2.18) в соответствии с п.6.2.3, (6.8) (3) [6];

    - расчетное значение максимальной поперечной силы, которая может быть воспринята элементом, из условия раздавливания сжатых подкосов определяем по формуле (2.19) в соответствии с п.6.2.3, (6.9) (3) [6].

    (2.18)

    (2.19)

    где - площадь сечения поперечной арматуры определяемая по формуле (2.20):

    (2.20)

    s – расстояние между хомутами;

    - расчётное значение предела текучести поперечной арматуры в соответствии с примечанием п.6.2.3, (3) [6] :

    - коэффициент понижения прочности бетона, учитывающий влияние наклонных трещин в соответствии с примечанием 1 п.6.2.3, (3) [6]:

    - коэффициент, учитывающий уровень напряжения в сжатом поясе в соответствии с примечанием 3 п.6.2.3, (3) [6] ( ).

    Плечо внутренней пары сил в соответствии с п.6.2.3 (1) [6]:

    Принимаем шаг хомутов s = 100 мм.

    Определим площадь поперечной арматуры по формуле (2.20):

    Принимаем по таблице П6 [1] 2ø10 (Asw = 157 мм2).

    Максимальная площадь эффективной поперечной арматуры следует из условия п.6.2.3, (6.12) (3) [6]:

    (1.44)

    Определим поперечную силу, которая может быть воспринята полосой бетона между наклонными трещинами по формуле (2.19):

    Расстояние от опоры до второго расчётного сечения:

    Действующее значение поперечной силы:

    Требуемый шаг поперечной арматуры:

    Максимальный шаг поперечной арматуры:

    Расстояние от опоры до третьего расчётного сечения:

    Действующее значение поперечной силы:

    Требуемый шаг поперечной арматуры:

    Расстояние от опоры до четвёртого расчётного сечения:

    Действующее значение поперечной силы:

    Требуемый шаг поперечной арматуры:

    Расстояние от опоры до пятого расчётного сечения:

    Действующее значение поперечной силы:

    Требуемый шаг поперечной арматуры:

    Результаты расчётов сведены в таблицу 2.5

    Таблица 2.5 – Шаг стержней поперечной арматуры

    Расстояние от опоры до расчётного сечения

    Наименьшее значение поперечной силы в сечении VEd, кН

    Шаг поперечных стержней по расчёту s, мм

    Допустимый шаг, мм

    zi

    мм

    d

    450

    227,733

    115,8

    100

    d+z∙cotθ

    933

    178,703

    147,6

    d+2∙z∙cotθ

    1415

    129,775

    203,2

    d+3∙z∙cotθ

    1898

    80,746

    326,6

    300

    d+4∙z∙cotθ

    2381

    31,717

    831,4

    Таким образом на участке от грани опоры до сечения на расстоянии 1,415 м принят шаг хомутов s1 = 100 мм, а в середине пролёта s2 = 300 мм.

    3 Расчет колонны первого этажа

    3.1 Исходные данные

    В соответствии с табл. 2.1 и пунктом 2.1 вес от сборного перекрытия составит:

    (3.1)

    где 2,4 кН/м2 – собственный вес плиты;

    - ширина ригеля ( );

    - высота ригеля ( );

    - пролёт ригеля ( );

    - плотность железобетона ( )

    Подставив все значения в формулу (3.1) получим:

    Принимаем вес кровли рулонной «Изопласт» трехслойной в соответствии с методическими указаниями [8, стр. 43, табл.17.1]:

    gk2= 0,13 кН/м2

    Вес утеплителя (Минераловатные плиты жёсткие) на покрытии здания в соответствии с методическими указаниями [8, стр. 43, табл.17.2]:

    gk3= 1 кН/м2

    Вес от цементно-песчаной стяжки ( = 0,03 м,  = 18 кН/м3 [3] (приложение А, ст. 22)):

    gk4= 0,54 кН/м2

    Вес конструкции пола в соответствии с табл. 2.1 составит:

    gk5= 0,72 кН/м2

    Нормативная снеговая нагрузка для города Столина (1 снеговой район, подрайон 1в) по национальному приложению изменение №2 ТКП EN 1991-1-3-2009 (стр.4, рисунок НП.1) [9]. Определим снеговую нагрузку действующую на покрытие по следующей формуле ТКП EN 1991-1-3-2009 (стр.6, п.5.2, (5.1)) [10]:

    (3.2)

    где - коэффициент формы снеговых нагрузок ( ),(табл.5.2, стр.8, п.5.3.2) [10];

    - характеристическое значение снеговых нагрузок на грунт (стр.5, таблица НП.1.1) [9]

    - коэффициент окружающей среды (стр.7, п.5.2(7)) [9] ( ).;

    - температурный коэффициент (стр.7, п.5.2(8)) [9] ( ).

    (3.3)

    где - высота местности над уровнем моря ( ) по [11].

    Подставим значения в формулу (3.3):

    Подставим значения в формулу (3.2):

    Нормативная временная (полезная) нагрузка на сборное ме­ждуэтажное перекрытие qk = 6 кН/м2.

    Сечение колонн всех этажей здания в первом приближении назначаем 4040 см.

    Для определения длины колонны с разрезкой на два этажа Hс1 принимаем рас­стояние от уровня низа перекрытия первого этажа до обреза фундамента hф = 0,4 м.

    Тогда Hс1= Hfl + hф = 9 + 0,4 = 9,4 м.

    3.2 Подсчет нагрузок

    Рисунок 3.1 – Нагрузки на колонну

    Типовые колонны многоэтажных зданий имеют разрезку через 2 этажа.

    При подсчете нагрузок будем рассматривать колонну, размещенную по осям Б-2. Грузовая площадь колонны Агр=4,8х6,8=32,64 м2.

    Рисунок 3.2 – Схема к определению грузовой площади колонны

    Подсчет нагрузок на колонну выполняем в виде таблицы (табл. 3.1).

    Таблица 3.1 - Нагрузки на колонну первого этажа

    Наименование и подсчет нагрузок на уровне обреза фундамента (разрез 1-1, рисунок 3.1)

    Расчётная

    нагрузка, кН

    Нагрузка от конструкций покрытие:

    149,850

    Нагрузка от конструкций перекрытие:

    n – количество этажей с перекрытиями

    356,527

    Нагрузка от собственного веса колон всех этажей:

    25 кН/м3 – удельный вес железобетона

    73,6

    Временная нагрузка на перекрытие:

    n – количество этажей с перекрытиями

    587,52

    Снеговая нагрузка на покрытие:

    27,059

    Расчетную нагрузку на плиту будем считать по [2] (ст. 59, таблица А.2(А), примечание 2), через сочетание нагрузок, где учитываются постоянные неблагоприятные, доминирующие и прочие сопутствующие воздействия:

    (3.4)

    где - коэффициент воздействий, применяемый для дифференциации надёжности по [2] (ст. 59, таблица А.2 (А), примечание 3, );

    - частный коэффициент для постоянного воздействия j при определении верхних расчётных значений по [2] (ст. 59, таблица А.2 (А), примечание 2, );

    - верхнее характеристическое значение постоянного воздействия j по таблице 3.1 ( ;

    - частный коэффициент для доминирующего переменного воздействия по [2] (ст. 59, таблица А.2 (А), примечание 3, );

    - характеристическое значение доминирующего переменного воздействия 1 по таблице 1.1 ( );

    - частный коэффициент для переменного воздействия I по [2] (ст. 59, таблица А.2 (А), примечание 3, );

    - коэффициент для комбинационного значения переменного воздействия (стр.6, п. 4.2 (1), табл. НП.1.2) [9]. ( );

    - характеристическое значение сопутствующего переменного воздействия i по таблице 3.1 ( ).

    Подставив все значения в формулу (1.7) получаем:

    3.3 Расчет колонны на прочность

    3.3.1 Определение размеров сечения колонны

    Определим значение продольной сжимающей силы из условия равновесия:

    (3.5)

    Так как , тогда выражение (3.5) примет вид:

    (3.6)

    Минимальную площадь армирования определим в соответствии с п.9.5.2 (2) стр. 134 [6]:

    (3.7)

    Рассмотрим два случая, и , поочерёдно подставим в (3.7) и выразим и .

    Первый случай :

    (3.8)

    Подставив значения в формулу (3.8) получим:

    Второй случай :

    (3.9)

    Подставив значения в формулу (3.9) получим:

    Следовательно принимаем .

    Принимаем квадратное сечение колонны, размером . Тогда .

    3.3.2 Расчёт продольного армирования колонны первого этажа

    Величина случайного эксцентриситета в соответствии с [8, стр. 13, п.3.2]:

    (3.10)

    где h - высота сечения элемента в плоскости действия расчетного момента (h = 400 мм);

    - высота колонны (Hс1 = 9,4 м).

    Подставив значения в формулу (3.10), получим:

    Принимаем еa = 20 мм.

    Расчётная длина колонны:

    (3.11)

    где β – коэффициент, учитывающий условия закрепления; β =1 для колонн, в соответствии с учебным пособием (стр.192) [12];

    - высота колонны в свету (lw = 4,5 м).

    Подставив в (3.11) получим:

    Условная расчётная длина колонны:

    (3.12)

    где

    (3.13)

    где ;

    - предельное значение ползучести бетона, принимается равным 2,0 по учебному пособию (стр.192) [12].

    Подставив значения в формулу (3.13) получим:

    Подставим значения в формулу (3.12):

    Тогда гибкость колонны:

    (3.14)

    Подставим в (3.14):

    Относительная величина эксцентриситета:

    Отсюда по учебному пособию (стр.192) [12].

    Необходимая площадь продольной арматуры, которая в соответствии с п.9.5.2(3), стр.135 [6] не должна превышать :

    (3.15)

    Подставим значения в (3.15):

    В соответствии с п.9.5.2(1), стр.134 [6], минимальный диаметр продольной арматуры принимается 8 мм, следовательно:

    Принимаем 48

    В соответствии с п.9.5.3(1), стр.135 [6], диаметр поперечной арматуры должен быть:

    (3.16)

    Следовательно в качестве поперечной арматуры принимаем стержни 6 мм.

    Расстояние между поперечной арматурой вдоль колонны в соответствии с п.9.5.3(3), стр.135 [6], должно быть не более :

    (3.17)

    Принимаем расстояние между стержнями поперечной арматуры 160 мм.

    3.3.3 Расчет консоли колонны

    Консоль колонны воспринимает поперечную силу (рисунок 3.3) ригеля от одного междуэтажного перекрытия. Наибольшая поперечная сила действует на опоре B слева и равна .

    Минимально допустимая величина опирания ригеля из условия прочности бетона на смятие:

    (3.18)

    где - ширина ригеля.

    Подставив в (3.18) получим:

    Принимаем расстояние от торца сборного ригеля до грани колонны  = 6 см, тогда требуемый вылет консоли равен:

    (3.19)

    Рисунок 3.3 – К расчёту консоли колонны

    Подставим в (3.19):

    С учетом возможной неравномерности распределения давления по опорной поверхности, а также неточности при монтаже принимаем . При предварительно принятом , требуемая рабочая высота консоли у грани колонны из условия прочности наклонного сечения по сжатой полосе может быть определена как:

    (3.20)

    где - размер грани колонны

    Полную высоту консоли у её основания принимаем .

    Тогда:

    Проверим выполнение условия:

    (3.21)

    Подставим значения в (3.21):

    Условие выполняется, следовательно данная консоль относится к короткой.

    Нижняя грань консоли у ее основания наклонена под углом 450 . Тогда высота свободного конца консоли:

    (3.22)

    Подставим значения в (3.22) и получим:

    3.3.4 Армирование консоли

    Ригель опирается на консоль на длине площадки, равной 125 мм, так как зазор между торцом ригеля и гранью колонны принят 60 мм, а длина пластины по верху 125 мм (рисунок 3.3).

    Расчётный изгибающий момент силы относительно грани колонны:

    (3.23)

    где – расстояние от силы до грани примыка­ния консоли к колонне.

    Тогда определим момент:

    Требуемую площадь сечения продольной арматуры подбираем по изгибающему моменту , увеличенному на 25%.

    Определяем:

    Тогда:

    Принимаем 216 S500 с . Эти стержни привариваются к закладным деталям консоли.

    Так как поперечная сила ригеля приложена от грани колонны на расстоянии , то прочность наклонных сечений на действие главных растягивающих усилий можно не производить.

    При , то консоль армируется наклонными хомутами по всей высоте консоли в соответствии со справочным пособием стр.280 [7].

    Площадь сечения хомутов можно определить по эффективному коэффициенту армирования:

    (3.24)

    Подставим значения в формулу (3.24):

    Хомуты устанавливают в двух наклонных сечениях по пять хомутов в каждом сечении, то есть 105 S500 с . Шаг хомутов должен быть не более 15 см и не более в соответствии с стр.280 [7]. Принимаем шаг хомутов в пределах консоли 7 см.

    3.3.5 Конструирование стыка ригеля с колонной

    Узлы соединения ригелей с колонной должны обеспечивать восприятие опорных моментов и поперечных сил ригеля. Это достигается сваркой опорных закладных деталей понизу и приварка поверху стальных пластин или арматурных стержней.

    Типовым решением является стык со скрытой консолью и верхней монтажной соединительной пластиной (рисунок 3.3). Именно его примем в данном курсовом проекте. В этом случае ригель и колонна соединяются посредством закладных деталей, которые размещены на консоли колонны, на ригеле и на самой колонне. Поверху ригель соединяется с колонной посредством приваркой «рыбки» к закладным деталям ригеля и колонны.

    Пространство между колонной и ригелем заполняется раствором.

    Стыки с консолями воспринимают значительные моменты и поперечные силы и несложны при исполнении.

    3.3.6 Конструирование стыка колонн

    Из условия производства работ стыки колонн назначают на расстоянии 1÷1,2 м выше перекрытия. Cтыки сборных колонн в соответствии со стр.366 [7] рекомендуется выполнять ванной сваркой выпусков продольной арматуры, расположенных в специальных подрезках, с последующим замоноличиванием подрезок.

    Суммарную высоту подрезок принимают не более 300 мм и не менее стыкуемых стержней, .

    Торцы колонн выполняют плоскими. На одном из стыкуемых торцов устанавливают круглую или квадратную центрирующую прокладку, заанкеренную в колонну. Размеры прокладки (диаметр) принимают равными 0,2 - 0,25 размера сечения колонны, принимаем размеры прокладки 60х60 мм, толщину - 20 - 25 мм. Центрирование можно осуществлять и через бетонный выступ указанных размеров. Конпы продольной арматуры должны выступать над торпами колонн на 30 - 40 мм с тем, чтобы их можно было обрезатъ по месту (это облегчает совмещение выпусков при подготовке их к ванной сварке).

    Концы стыкуемых колонн усиливают поперечными сварными сетками из арматуры класса S500 диаметром 6 -14 мм.

    Размеры ячеек сеток назначают 60 - 100 мм. Шаг сеток следует принимать не менее 60 мм, не более 1/4 меньшей стороны сечения колонны за пределами подрезки и не более 100 мм. Первую сетку устанавливают на расстоянии, равном толщине защитного слоя от торца колонны. В пределах подрезки должно быть установлено не менее двух сеток; за ее пределами еще две-три. Если в стыке часть арматуры обрывается, количество сеток увеличивают вдвое.

    Сетки объединяют в пространственный каркас - привязывают или приваривают к четырем монтажным стержням. При этом продольная рабочая арматура за пределами подрезок должна проходить внутри контура сеток.

    После сварки выпусков в зоне стыка устанавливают один или два замкнутых хомута.

    Узел стыка колонн представлен в графической части лист 2.

    Список использованных источников

    1. Волик А.Р., Гаврильчик М.Н. Методические указания к выполнению курсового проекта «Многоэтажное каркасное здание» (Монолитное железобетонное ребристое прекрытие). Часть 1. – Гродно, ГрГУ, 2010. – 34с.

    2. ТКП EN 1990-2011 (02250). Еврокод 0. Основы проектирования строительных конструкций [Текст]. - Взамен СТБ ЕН 1990-2007; введ. 01.04.2015. – Минск: Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь: Минстройархитектуры, 2011. - 70 с.

    3. ТКП 45-2.04-43-2006 (02250). Строительная теплотехника [Текст]. - Взамен СНБ 2.04.01-97; введ. 29.12.2006. – Минск: Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь: Минстройархитектуры, 2007.- 35с.

    4. ГОСТ 10632-2007. Плиты древесностружечные. Технические условия [Текст]. - Взамен ГОСТ 10632-89; введ. 01.06.2008. – Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 2007.- 17с.

    5. ТКП EN 1991-1-1-2016 (33020). Еврокод 1. Воздействия на конструкции. Часть 1-1. Общие воздействия. Объёмный вес, собственный вес, функциональные нагрузки для зданий [Текст]. - Взамен СТБ ЕН 1991-1-1-2007; введ. 03.02.2016. – Минск: Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь: Минстройархитектуры, 2016. - 45 с.

    6. ТКП EN 1992-1-1-2009 (02250). Еврокод 2. Проектирование железобетонных конструкций. Часть 1-1. Общие правила и правила для зданий [Текст]; введ. 10.12.2009. – Минск: Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь: Минстройархитектуры, 2009. - 206 с.

    7. Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Харченко А.В., Руденко И.В. Справочное пособие. Проектирование железобетонных конструкций. Под ред. Голышева А.Б. – К.: «Будивельник», 1985.-496 с.

    8. Волик А.Р., Гаврильчик М.Н. Методические указания к выполнению курсового проекта «Проектирование железобетонных конструкций многоэтажного здания» (Сборный вариант). – Гродно, ГрГУ, 2012. – 45с.

    9. Изменение №2 ТКП EN 1991-1-3-2009 (02250). Еврокод 1. Воздействия на конструкции. Часть 1-3. Общие воздействия. Снеговые нагрузки [Текст]; введ. 01.07.2015. – Минск: Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь: Минстройархитектуры, 2015. - 16 с.

    10. ТКП EN 1991-1-3-2009 (02250). Еврокод 1. Воздействия на конструкции. Часть 1-3. Общие воздействия. Снеговые нагрузки [Текст]; введ. 10.12.2009. – Минск: Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь: Минстройархитектуры, 2009. - 48 с.

    11. http://22dx.ru/online/karta-vy-sot/

    12. Пецольд Т.М., Тур В.В. Железобетонные конструкции. Основы теории, расчёта и конструирования [Текст]; Под ред. проф. Пецольда Т.М. и проф. Тура В.В – Брест, БГТУ, 2003.-380 с.

    Приложение а Результаты расчётов в программном комплексе «Эспри 2.1»

    Рисунок А.1 – Первый вариант нагружения ригеля

    Таблица А.1 – Результаты нагружения

    Наименование

    Min

    Max

    Первый пролёт

    Изгибающий момент, [кН∙м]

    -216.033, при Х = 4.425 м

    151.956, при Х = 1.79766 м

    Поперечная сила, [кН]

    -273.412, при Х = 4.425 м

    175.77, при Х = 0 м

    Второй пролёт

    Изгибающий момент, [кН∙м]

    -216.033, при Х = 4.425 м

    80.1183, при Х = 6.84156 м

    Поперечная сила, [кН]

    167.942, при Х = 8.495 м

    245.203, при Х = 4.425 м

    Третий пролёт

    Изгибающий момент, [кН∙м]

    -161.391, при Х = 12.565 м

    -7.14632, при Х = 10.0212 м

    Поперечная сила, [кН]

    -119.69, при Х = 12.565 м

    69.2801, при Х = 8.495 м

    Четвёртый пролёт

    Изгибающий момент, [кН∙м]

    -161.391, при Х = 12.565 м

    174.154, при Х = 15.1923 м

    Поперечная сила, [кН]

    -188.118, при Х = 16.99 м

    261.063, при Х = 12.565 м

    Рисунок А.2 – Второй вариант нагружения ригеля

    Таблица А.2 – Результаты нагружения

    Наименование

    Min

    Max

    Первый пролёт

    Изгибающий момент, [кН∙м]

    -161.391, при Х = 4.425 м

    174.154, при Х = 1.79766 м

    Поперечная сила, [кН]

    -261.063, при Х = 4.425 м

    188.118, при Х = 0 м

    Второй пролёт

    Изгибающий момент, [кН∙м]

    -161.391, при Х = 4.425 м

    -7.14632, при Х = 6.96875 м

    Поперечная сила, [кН]

    -69.2801, при Х = 8.495 м

    119.69, при Х = 4.425 м

    Третий пролёт

    Изгибающий момент, [кН∙м]

    -216.033, при Х = 12.565 м

    80.1183, при Х = 10.1484 м

    Поперечная сила, [кН]

    -245.203, при Х = 12.565 м

    167.942, при Х = 8.495 м

    Четвёртый пролёт

    Изгибающий момент, [кН∙м]

    -216.033, при Х = 12.565 м

    151.956, при Х = 15.1923 м

    Поперечная сила, [кН]

    -175.77, при Х = 16.99 м

    273.412, при Х = 12.565 м

    Рисунок А.3 – Третий вариант нагружения ригеля

    Таблица А.3 – Результаты нагружения

    Наименование

    Min

    Max

    Первый пролёт

    Изгибающий момент, [кН∙м]

    -124.453, при Х = 4.425 м

    59.8688, при Х = 1.65937 м

    Поперечная сила, [кН]

    -130.851, при Х = 4.425 м

    74.6015, при Х = 0 м

    Второй пролёт

    Изгибающий момент, [кН∙м]

    -147.962, при Х = 8.495 м

    73.9808, при Х = 6.46 м

    Поперечная сила, [кН]

    -212.349, при Х = 8.495 м

    200.797, при Х = 4.425 м

    Третий пролёт

    Изгибающий момент, [кН∙м]

    -147.962, при X = 8.495 м

    73.9808, при X = 10.53 м

    Поперечная сила, [кН]

    -200.797, при X = 12.565 м

    212.349, при X = 8.495 м

    Четвёртый пролёт

    Изгибающий момент, [кН∙м]

    -124.453, при X = 12.565 м

    59.8688, при X = 15.3306 м

    Поперечная сила, [кН]

    -74.6015, при X = 16.99 м

    130.851, при X = 12.565 м

    Рисунок А.4 – Четвёртый вариант нагружения ригеля

    Таблица А.4 – Результаты нагружения

    Наименование

    Min

    Max

    Первый пролёт

    Изгибающий момент, [кН∙м]

    -156.613, при X = 4.425 м

    176.095, при X = 1.79766 м

    Поперечная сила, [кН]

    -259.984, при X = 4.425 м

    189.198, при X = 0 м

    Второй пролёт

    Изгибающий момент, [кН∙м]

    -156.613, при X = 4.425 м

    -17.6245, при X = 6.84156 м

    Поперечная сила, [кН]

    -75.3544, при X = 8.495 м

    113.616, при X = 4.425 м

    Третий пролёт

    Изгибающий момент, [кН∙м]

    -141.032, при X = 12.565 м

    101.421, при X = 10.4028 м

    Поперечная сила, [кН]

    -221.875, при X = 12.565 м

    191.271, при X = 8.495 м

    Четвёртый пролёт

    Изгибающий момент, [кН∙м]

    -141.032, при X = 12.565 м

    54.0636, при X = 15.4689 м

    Поперечная сила, [кН]

    -70.8548, при X = 16.99 м

    134.598, при X = 12.565 м

    Рисунок А.5 – Пятый вариант нагружения ригеля

    Таблица А.5 – Результаты нагружения

    Наименование

    Min

    Max

    Первый пролёт

    Изгибающий момент, [кН∙м]

    -141.032, при X = 4.425 м

    54.0636, при X = 1.52109 м

    Поперечная сила, [кН]

    -134.598, при X = 4.425 м

    70.8548, при X = 0 м

    Второй пролёт

    Изгибающий момент, [кН∙м]

    -141.032, при X = 4.425 м

    101.421, при X = 6.58719 м

    Поперечная сила, [кН]

    -191.271, при X = 8.495 м

    221.875, при X = 4.425 м

    Третий пролёт

    Изгибающий момент, [кН∙м]

    -156.613, при X = 12.565 м

    -17.6245, при X = 10.1484 м

    Поперечная сила, [кН]

    -113.616, при X = 12.565 м

    75.3544, при X = 8.495 м

    Четвёртый пролёт

    Изгибающий момент, [кН∙м]

    -156.613, при X = 12.565 м

    176.095, при X = 15.1923 м

    Поперечная сила, [кН]

    -189.198, при X = 16.99 м

    259.984, при X = 12.565 м