- •Проектирование конструкции перекрытия каркасного здания.
- •1 Общие данные для проектирования.
- •2 Компоновка конструктивной схемы сборного перекрытия.
- •3. Расчет и проектирование ребристой панели.
- •3.1 Определение нагрузок и усилий
- •3.2 Подбор сечений
- •3.3 Расчет по прочности нормальных сечений
- •3.4 Расчет по прочности наклонных сечений
- •3.5 Расчёт панели на монтажные нагрузки
- •3.6 Проверка панели по прогибам
- •3.7 Расчет панели по раскрытию трещин
- •4.Определение усилий в ригеле поперечной рамы.
- •4.1 Расчетная схема и нагрузки
- •4.2 Вычисление изгибающих моментов в расчетных сечениях ригеля
- •Схемы загружения ригелей.
- •Эпюры изгибающих моментов.
- •4.5 Расчёт прочности ригеля по сечениям, нормальным к продольной оси
- •4.5.1 Характеристики прочности бетона и арматуры
- •4.5.2 Определение высоты сечения ригеля. Подбор арматуры.
- •4.6 Расчет прочности ригеля по сечениям, наклонным к продольной оси
- •4.7 Конструирование арматуры ригеля
- •5.Определение усилий в колонне.
- •5.1 Определение внутренних усилий колонны от расчетных нагрузок
- •5.1.2 Характеристики прочности бетона и арматуры
- •5.2 Подбор симметричной арматуры. Проверка прочности поперечного сечения.
- •5.3 Расчёт консоли колонны
- •6. Расчет монолитного железобетонного перекрытия с балочными плитами.
- •6.1 Расчет и конструирование монолитной железобетонной плиты
- •6.1.1 Определение расчетных пролетов и нагрузок
- •6.1.2 Определение расчетных усилий
- •6.1.3 Определение толщины плиты
- •6.1.4 Подбор сечения арматуры
- •6.2 Расчет второстепенной балки
- •6.2.1 Определение нагрузок
- •6.2.2 Определение расчетных пролетов
- •6.2.3 Определение расчетных усилий
- •6.2.4 Определение размеров сечения второстепенной балки
- •6.2.5 Подбор сечения арматуры
- •Определение l0 для расчета эффективной ширины полки
- •6.2.6 Расчёт поперечной арматуры
- •6.2.7 Построение эпюры материалов
Проектирование конструкции перекрытия каркасного здания.
1 Общие данные для проектирования.
Пятиэтажное каркасное здание без подвала имеет размеры в плане 52,2х23,2 м и сетку колонн 5,8х5,8 м. Высота этажа 4,8 м. Здание с неполным каркасом. Наружные стены – несущие, выполнены из кирпича (толщина стены составляет 510 мм). Нормативное значение временной нагрузки Q=5,5 кН/м2. Снеговая нагрузка по III району. Класс по условию эксплуатации ХС4.
2 Компоновка конструктивной схемы сборного перекрытия.
Ригели поперечных рам четырёхпролётные, на опорах шарнирно соединённые со стенами и жёстко со средними колоннами. Плиты перекрытий – ребристые. Ребристые плиты принимаются с номинальной шириной, равной 1175 мм; связевые распорки шириной 1100 мм размещаются по рядам колонн и опираются на ригели и несущие стены.
Шаг колонн в продольном и поперечном направлениях составляет 5,8 м.
Рис.1. Компоновка перекрытия здания с неполным железобетонным каркасом.
3. Расчет и проектирование ребристой панели.
3.1 Определение нагрузок и усилий
Таблица 1 Нагрузки на сборное междуэтажное перекрытие
-
Вид нагрузки
Нормативная нагрузка, кН/м2
Коэффициент надежности по нагрузке, f
Расчетная нагрузка, кН/м2
Постоянная:
1.От собственного веса ребристой плиты перекрытия, δ=0,122 м, =2500кг/м3
2.От конструкции пола (δ=0,050 м, =2200кг/м3)
3,05
1,1
1,35
1,35
4,1175
1,485
Итого
∑Gk = 4,15
-
∑ = 5,6025
Временная
В том числе:
кратковременная
длительная
5,5
2,75
2,75
1,5
8,525
Итого
Qk=5,5
Qd=8,525
3.2 Подбор сечений
Для изготовления сборной панели принимаем бетон класса С
(согласно ТКП EN 1992-1-1-2009 , прил. Е, табл. Е.1N) для класса fc,cube=37MПа, fcm=38MПа, fctm=2,9MПa, fcd=fck/ =30/1,5=20МПа (где - коэффициент безопасности по бетону, принят равным 1,5 согласно табл.2 ТКП EN 1992-1-1-2009); продольную арматуру – из стали класса S400, fyd = ( - частный коэффициент для арматуры, согласно табл. 2.1N ТКП EN 1992-1-1-2009 =1,15), fyk=400МПа, fywd= МПа; поперечную арматуру – из стали класса S240, fyk=240 МПа; армирование сварными сетками и каркасами.
Минимальный защитный слой бетона (согласно п. 4.4.1.2 ТКП EN 1992-1-1-2009):
cmin = max { мм}, (4.2)
где cmin,b - минимальная толщина из условия сцепления ( п. 4.4.1.2 (3) ТКП EN 1992-1-1-2009), в нашем случае принимается не менее диаметра арматуры.
cmin,dur - минимальная толщина из условий защиты от влияния окружающей среды, (согласно таблице 4.4N для класса конструкции S4 принимаем cmin,dur=30мм) ;
cdur, - дополнительный элемент надежности (п. 4.4.1.2 (6) ТКП EN, принимаем равным нулю);
cdur,st - уменьшение минимальной толщины при использовании нержавеющей стали, (п. 4.4.1.2 (7) ТКП EN, принимаем равным нулю);
cdur,add - уменьшение минимальной толщины при использовании дополнительной защиты (п. 4.4.1.2(8) ТКП EN, принимаем равным нулю).
Принимаем cmin=cmin, dur=30мм.
Найдем требуемую высоту поперечного сечения ребристой плиты:
,
где:
- расчетный пролёт плиты,
и - длительная и кратковременная нормативные составляющие временной нагрузки соответственно,
с – коэффициент, принимаемый для ребристых панелей в пределах 30…34,
- коэффициент увеличения прогибов при длительном действии нагрузки (для ребристых плит с полкой в сжатой зоне принимается 1,5)
leff = lп+b = 5280+160 = 5440 мм. Здесь lп – расстояние между внутренними гранями полок ригелей, мм; b – величина опирания плиты на полку ригеля.
Рис.2. Схема пирания плиты для определения .
Окончательно принимаем высотуплиты:
h = 400 мм.
Для определения собственного веса плиты, отнесенного к единице площади, спроектируем поперечное сечение плиты с учетом известных конструктивных высоты и ширины плиты. Также изобразим её эквивалентное двутавровое сечение.
Рис.3. Геометрические параметры поперечного сечения плиты и его таврового эквивалента.
Приведённая толщина панели, мм:
где А=141094 мм2 - площадь поперечного сечения плиты,
=1160 мм - конструктивная ширина плиты.
Тогда:
.
Для расчета плиты по первой группе предельных состояний необходимо учитывать следующие сочетания нагрузок (приведенной к 1 метру плиты):
Где:
- коэффициент для комбинационного значения переменного воздействия;
- понижающий коэффициент
Согласно табл. А1 ТКП EN 1990-2011 принимаем =0,7
Тогда,
При расчете конструкции по эксплуатационной пригодности необходимо также учитывать практически постоянное сочетание нагрузок (п. 6.5.3 ТКП EN 1990-2011):
Здесь - коэффициент для практически постоянного переменного воздействия (принят равным 0,6 согласно табл.А1 ТКП EN 1990-2011);
- нормативное значение временной нагрузки, кН/м2;
- нормативное значение постоянной нагрузки, кН/м2;
- номинальная ширина плиты, равная 1175 мм.
Расчетный изгибающий момент и максимальная поперечная сила на опоре от первого сочетания нагрузок:
Расчетный изгибающий момент и максимальная поперечная сила для второй комбинации нагрузок:
То же, от третьей комбинации нагрузок:
Таким образом для расчета по первой группе предельных состояний будем использовать расчетные значения изгибающего момента и поперечной силы от второй комбинации нагрузок: