Компоновка здания и несущих конструкций

Компоновка здания и несущих конструкций

В проекте рассматривается гражданское здание с неполным каркасом, с наружными самонесущими кирпичными стенами толщиной 510 мм. Внутренние несущие элементы – монолитные колонны, ребристое монолитное перекрытие.

Исходные данные:

Длина здания - 40 м.

Ширина здания – 17,2 м.

Количество этажей - 4.

Высота этажа – 4.8 м.

Назначение здания – Залы собраний

 

Назначаем:

• расположение каркаса в продольном направлении;

• шаг колон (пролет главных балок) – 5 м, главные балки опираются на торцовые поперечные стены и на колонны;

• пролет второстепенных балок – 5 м, второстепенные балки опираются на продольные стены и на главные балки;

• шаг второстепенных балок (пролет плиты)– 2,15 м

 

 

План перекрытия

 

 

Назначаем геометрические размеры сечений.

Плита:

Плита прямоугольного сечения. Назначаем толщину плиты = 100 мм

Второстепенная балка:

Второстепенная балка таврового сечения в пролете и прямоугольного сечения на опоре.

Высота второстепенной балки:

Ширина второстепенной балки:

Главная балка:

Главная балка таврового сечения в пролете и прямоугольного сечения на опоре.

Высота главной балки:

Ширина главной балки:

Колонна:

Сечение колонны 400*400

Принимаем:

=

=

=

=

Материалы для монолитного перекрытия.

Принимаем класс прочности бетона для всех конструкций В20.

В качестве рабочей арматуры для плиты принимаем сетку из холоднотянутой проволоки класса Вр-I (В500). В качестве рабочей арматуры для балок принимаем горячекатаную стержневую арматуру класса А-III (А400). Конструктивная и монтажная арматура, а также поперечная горячекатаная стержневая класс А-I (А240).

 

 

Расчет и конструирование монолитной плиты перекрытия

Плита загружена распределённой нагрузкой по всей площади, опирается на балки, имеет прямоугольное сечении: ширина = 1м, высота сечения (толщина) мм = 100мм.

Выбор расчетной схемы.

 

 

Плита – многопролётная неразрезная. Опорами плиты является стены и второстепенная балка.

 

Размер крайнего пролета

Размер рядового пролета

Сбор нагрузок

Плита загружена равномерно распределенной нагрузкой.

 

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка кН/	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка кН/
Постоянная нагрузка	3	4	5
Пол: Бетон t=20мм,		1,3	0,52
Монолитная плита		1,3	3,25
Итого
Временная нагрузка
Длительная нагрузка (Пониженная)	1,4	1,2	1,68
Кратковременная нагрузка (Полная)	4	1,2	4,8
Итого полная временная:
Итого пониженная временная:

Статический расчёт плиты.

 

Максимальные значения момента по приведённым данным справочника [3]. С учетом возникновения пластического шарнира момент в первом пролете и на первой опоре:

 

Момент в последующих пролетах и на опорах:

 

 

 

Расчёт армирования плиты

Назначаем расстояние а=15 мм

 

Принимаем расчетные характеристики материала:

табл.23 [1, стр.37]

табл.12 [1, ст.25] 

табл.13 [1, ст.26]

табл.23 [1]

Определяем граничную относительную высоту сжатой зоны:

 – характеристика сжатой зоны бетона

α = 0,85 – для тяжёлого бетона;

 

Расчет рабочей арматуры:

В первом пролёте и на первой опоре, а так же в последнем пролёте и на последней опоре назначаем:

 

 При количестве стержней n=5 Ø5, шаг стержней 200 мм

 

 

Определение процента армирования:

 

Размеры сетки С-1 в первом пролёте:

 

Ширина сетки:

, где

 

Примем ширину сетки 2,2 м

 

Длину сетки принимаем 5 м

 

Поперечное армирование: назначаем арматуру 9Ø3Вр-I (В500), шаг 250 мм.

Размеры сетки С-2 на опоре:

Примем ширину сетки 1,2 м

Длину сетки принимаем 5 м.

 

Поперечное армирование: назначаем арматуру 4Ø3Вр-I (В500), шаг 300

 

В остальных пролётах, а так же на оставшихся опорах назначаем:

 При количестве стержней n=5 Ø4, шаг стержней 200 мм

Определение процента армирования:

Размеры сетки С-3 в пролётах:

Ширина сетки:

Примем ширину сетки 2,1 м

Длину сетки принимаем 5 м

Поперечное армирование: назначаем арматуру9Ø3Вр-I, шаг 250мм.

 

 

Размеры сетки С-4 на опоре:

Примем ширину сетки 1 м

Длину сетки принимаем 5 м.

Поперечное армирование: назначаем арматуру4Ø3Вр-I, шаг 250

 

 

(С-1) С

(С-2) С

(С-3) С

(С-4) С

 

Сбор нагрузок

 

- постоянные нагрузки

- кратковременные нагрузки (полная), равномерно распределенные в пролете:

где Р=4- полная временная нагрузка на перекрытие;

коэффициент надежности по нагрузке (п.3.7/2/).

- временно длительные нагрузки (пониженные), равномерно распределенные в пролете:

Р=1,4- пониженное значение полной

Статический расчёт

Расчёт неразрезной балки производится по правилам строительной механики. При определении расчётных усилий используем справочник проектировщица [5] (прил.8), при этом эпюры моментов строятся из условия упругой работы сечений.

По результатам расчёта от всех комбинаций загружения строится, огибаются эпюры результаты всех расчётов наносятся на одну эпюру.

 

Постоянная нагрузка

кНм

кНм

кНм

кН

кН

кН

кН

кН

кН

 

Временная нагрузка (полная),вариант 1

кНм

кНм

кНм

Н

Н

Н

кН

НкН

Н

 

 

Временная нагрузка (пониженная), вариант 2.

кНм

кНм

кНм

Н

Н

Н

кН

Н

кН

 

Временная нагрузка, вариант 3

 кНм

кНм

кНм

кНм

кН

Н

кН

кНм

 

 

 

 

 

Временная нагрузка вариант 4

 кНм

кНм

кНм

кНм

кНм

кН

кН

 кН

 кН

кН

 

Временная нагрузка, вариант 5

 кНм

кНм

кНм

кН

кН

 

Временная нагрузка (вариант 6)

 кНм

кНм

кНм

кНм

кН

кН

 

Эпюра изгибающих моментов М [кНм]

Проверка прочности.

Из условия равновесия сил определяется высота сжатой зоны бетона:

1,32см

см

<

<

Нм

Назначение поперечного армирования по конструктивным требованиям

25 20=5,0 принимаем Ø6ВрI (В500); с площадью сечения  см²;

Шаг в пролётной части S₂=1/2h= 300мм Принимаем 300мм.

25 =2,5 принимаем Ø6ВрI (В500); с площадью сечения  см²;

Шаг в пролётной части S₁= 1/4= 150мм Принимаем 150мм.

Выбор расчетной схемы

Главная балка считается загруженную распределённой нагрузкой от собственного веса, и сосредоточенными силами от второстепенной балки.

Статический расчёт

Главная балка представляет из себя 2-ух пролётную неразрезную балку загруженную распределённой нагрузкой от собственного веса, и сосредоточенными силами от второстепенной балки. Опорные реакции, изгибающие моменты и значения поперечной силы определяем в табличной форме и строим огибающим эпюру моментов.

 

кН/м

кНм

кНм

кНм

кН

кН

кНм

кН/м

 

кНм

кНм

кНм

кН

кН

кНм

/м

 

 

кНм

кНм

кНм

кН

кН

кНм

кНм

кН/м

кНм

кНм

кНм

кН

кН

кН/м

кНм

кНм

кНм

кН

кН

 

 

 

 

 

Эпюра изгибающих моментов М [кНм]

 

Проверка прочности сечения.

Из условия равновесия сил определяется высота сжатой зоны бетона:

м

<

136408Нм

Конструирование армирования

Эпюра материалов

- Определение фактического изгибающего момента относительно сжатой зоны, который воспринимается стержнями принятой арматуры

кНм

где - плечо внутренней пары, ≈0,85 характеристика высоты сжатой зоны бетона.

      - Определяется длина заделки обрываемых стержней за сечение теоретического обрыва.

              мм    

мм

                                                         

Где - коэффициенты характеризующие напряженное состояние бетона, поверхность арматуры (табл.37/1/);  =200, 250 мм- минимальная длина анкеровки (табл.37/1/); d - диаметр арматуры, мм.

   Принимаем

Обрыв стержней за сечением, где они не требуются по расчету производится, также при выполнении условия:

 – усилие в хомутах на единицу длины элемента в пределах наклонного сечения

      (ур.81/1/)

мм                               

Где:Q - поперечное усилие в местах теоретического обрыва арматуры, кН;

– усилие в хомутах на единицу длины элемента в пределах наклонного сечения.

Принимаем мм

4.8. Армирование сечения ригеля

 

Ригели армируют двумя сварными каркасами в пролете. В опорной части ригеля устанавливается два каркаса, которые располагаются между каркасами пролета.

Компоновка здания и несущих конструкций

В проекте рассматривается гражданское здание с неполным каркасом, с наружными самонесущими кирпичными стенами толщиной 510 мм. Внутренние несущие элементы – монолитные колонны, ребристое монолитное перекрытие.

Исходные данные:

Длина здания - 40 м.

Ширина здания – 17,2 м.

Количество этажей - 4.

Высота этажа – 4.8 м.

Назначение здания – Залы собраний

 

Назначаем:

• расположение каркаса в продольном направлении;

• шаг колон (пролет главных балок) – 5 м, главные балки опираются на торцовые поперечные стены и на колонны;

• пролет второстепенных балок – 5 м, второстепенные балки опираются на продольные стены и на главные балки;

• шаг второстепенных балок (пролет плиты)– 2,15 м

 

 

План перекрытия