_materials_Mpos-2011-09(p1-p11)_p8

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Томский государственный архитектурно-строительный университет»

В.С. САМСОНОВ, Д.Ю. САРКИСОВ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ МНОГОЭТАЖНОГО ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ

Учебное пособие

Томск Издательство ТГАСУ

2011

2.1.1.Назначение размеров плиты перекрытия……........... 14

2.1.2.Сбор нагрузок и усилия, действующие на плиту перекрытия……………...……...……………………... 15

2.1.3. Расчетные характеристики материалов..…………… 18

2.1.4.Расчет прочности плиты по сечению, нормальному к продольной оси....…………………... 19

2.1.5. Расчет полки плиты перекрытия…...……………...… 21 2.1.6. Расчет прочности наклонных сечений…...…...…...... 23 2.2. Плита с овальными пустотами………………………… 27

2.2.1.Назначение размеров плиты перекрытия…..………. 27

2.2.2.Сбор нагрузок и усилия, действующие на плиту перекрытия…......……………………………………... 29

2.3.1.Назначение размеров плиты перекрытия…...………. 40

2.3.2.Сбор нагрузок и усилия, действующие на плиту перекрытия…...……...………………………………... 40

3.2.Расчетные характеристики материалов……………….. 54

3.3.Расчет прочности ригеля по сечениям, нормальным к продольной оси….…………………….. 55

3.4.Расчет прочности ригеля по сечениям,

4.2.Конструктивные особенности сжатых элементов……. 67

4.3.Нагрузки, действующие на колонну…………………... 68

4.4.Указания по расчету фундамента…………………........ 72

4.5.Расчет основания фундамента…………………………. 74

Библиографический список.……………………………... 79

Приложение 1. Основные сведения о бетонах..………….. 80 Приложение 2. Основные сведения

об арматурных сталях……………………..………………… 83

4

ВВЕДЕНИЕ

Учебное пособие составлено на основании типовой программы дисциплины «Конструкции городских зданий и сооружений» для специальности «Городское строительство и хозяйство». Пособие разработано на основании числового алгоритма автоматизированной системы управления (АСУ) «Курсовой проект» [8]. Оно рассчитано на самостоятельное выполнение студентами курсового проекта по дисциплине с эффективным использованием персонального компьютера (ПК) в режиме автоматизированного управления курсовым проектированием.

В пособии приведены основы теории расчета и конструирования основных несущих элементов многоэтажных зданий, алгоритмы и числовые примеры проектирования железобетонных конструкций.

При выполнении курсового проекта методологически закрепляются знания по основополагающей части дисциплины «Конструкции городских зданий и сооружений», развиваются навыки графического оформления чертежей строительных конструкций зданий и сооружений.

Исходные данные для проектирования каждому студенту выдаются индивидуально через автоматизированную систему управления курсовым проектом.

Последовательность изложения материала в пособии согласуется с поэтапным выполнением курсового проекта. Форма изложения материала отражает специфику выполнения проекта в режиме диалога с ПК. По ходу расчетов даются ссылки на нормативную и учебную литературу, расчеты поясняются рисунками.

Впособии обозначения и единицы измерения физических величин соответствуют основным нормативным документам по проектированию строительных конструкций.

Вприложениях приведены основные справочные данные, необходимые для проектирования и позволяющие экономить время при выполнении курсового проекта.

5

1. КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ МНОГОЭТАЖНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ

Многоэтажные промышленные здания (МПЗ) служат для размещения производств легкого машиностроения, приборостроения, радиотехнической, легкой и других видов промышленности [3]. Временные нагрузки на перекрытия составляют от 4 до 25 кН/м2, высоту МПЗ принимают от 3 до 7 этажей при общей высоте до 40 м.

Конструктивной основой многоэтажного здания служит пространственная несущая система, состоящая из вертикальных элементов (наружных стен, колонн, панелей), объединенных между собой горизонтальными несущими конструкциями (перекрытиями). Совместная работа вертикальных и горизонтальных элементов системы обеспечивает восприятие как вертикальных, так и горизонтальных нагрузок, пространственную жесткость, устойчивость системы в целом, а также ее отдельных элементов. Пространственная работа системы проявляется в том, что при загружении одного из ее элементов в работу включаются и другие элементы.

По конструктивной системе различают многоэтажные здания – каркасные и панельные (бескаркасные). Каркасная система преимущественно применяется для промышленных, общественных и административных зданий, при этом каркас может быть полным (с навесными или самонесущими наружными стенами) или неполным (с несущими наружными стенами). Бескаркасная система, как правило, применяется в жилищном строительстве.

Прочность, устойчивость и жесткость каркаса при действии горизонтальных нагрузок обеспечивается по одной из следующих конструктивных схем: рамной, связевой или рамно-

связевой.

6

При рамной схеме все вертикальные и горизонтальные нагрузки, действующие на здание, воспринимаются рамами с жесткими узлами сопряжения колонн и ригелей перекрытий и передаются на фундаменты. Главным недостатком рамной схемы является трудность реализации принципов унификации каркаса, стандартизации и типизации конструктивных элементов и узлов сопряжений.

Всвязевой схеме рамы каркаса рассчитываются на действие только вертикальных нагрузок, а все горизонтальные нагрузки передаются на систему вертикальных диафрагм жесткости, устанавливаемых в продольном и поперечном направлениях и связанных с примыкающими к ним колоннами; стыки ригелей с колоннами в такой схеме обычно выполняются шарнирными или с частичным защемлением. Поскольку каркас воспринимает только вертикальные нагрузки, то появляется возможность применять на всех этажах одни и те же ригели перекрытий и типовые узлы сопряжений их с колоннами, т. е. унифицировать каркас.

Врамно-связевой схеме горизонтальные нагрузки воспринимаются как вертикальными элементами жесткости, так и рамами каркаса совместно и пропорционально их изгибным жесткостям.

Впромышленных многоэтажных зданиях пространствен-

ная жесткость обычно обеспечивается по смешанной схеме: в поперечном направлении – рамами с жесткими узлами, т. е. по рамной схеме, в продольном – вертикальными стальными связями по колоннам, т. е. по связевой схеме.

Перекрытия многоэтажных каркасных зданий бывают балочные и безбалочные в сборном, монолитном или сборномонолитном исполнении. Сборные балочные перекрытия обычно состоят из пустотных или ребристых плит, опирающихся на ригели каркаса. Общий принцип проектирования сборных плит перекрытий состоит в максимальном удалении бетона из растянутой зоны; оставляются лишь узкие ребра для размещения арматуры и объединения сжатой и растянутой зон сечения.

7

1.1.Задачи проектирования и исходные данные

Вкурсовом проекте рассматривается многоэтажное промышленное здание жесткой конструктивной схемы с неполным каркасом. В зданиях такой конструктивной схемы их перемещения от горизонтальных нагрузок пренебрежимо малы, что исключает возникновение изгибающих моментов в колоннах внутреннего каркаса от таких перемещений. Поэтому внутренний каркас многоэтажных зданий работает преимущественно на восприятие только вертикальных нагрузок. Пособие состоит из подробных числовых примеров с необходимыми методическими указаниями. В соответствии с индивидуальным заданием требуется разработать проект железобетонных несущих конструкций этажного перекрытия и выполнить расчеты:

1) предварительно напряженной плиты перекрытия по предельным состояниям I группы;

2) многопролетного неразрезного ригеля перекрытия;

3) сборной железобетонной колонны 1-го этажа;

4) центрально нагруженного фундамента под колонну. Данные для выполнения курсового проекта подготовлены

сиспользованием специальной программы для ПК методами случайной выборки чисел. Пример исходных данных представлен ниже в табл. 1.

8

Окончание табл. 1

1.2.Компоновка конструктивной схемы перекрытия

Вработе необходимо запроектировать междуэтажное перекрытие в сборном варианте.

Вуказанном варианте должно быть запроектировано сборное балочное перекрытие, которое состоит из сборных плит перекрытия, сборных ригелей, выполненных по неразрезной системе, сборных колонн и монолитных фундаментов.

На первом этапе проектирования сборного балочного перекрытия необходимо выполнить компоновку сборного балочного перекрытия.

Компоновка конструктивной схемы перекрытия заключается в выборе направления ригелей и определении размеров плит перекрытий, привязке кирпичных наружных стен к координационным осям.

При проектировании многоэтажных зданий возможны две схемы компоновки сборного балочного перекрытия: с продольным (рис. 1, а) и с поперечным (рис. 1, б) расположением ригелей относительно длины здания. Однако при выполнении курсо-

9

вого проекта в режиме работы с ПК направление ригелей всегда должно быть поперек здания. При таком расположении ригелей здание обладает наибольшей поперечной жесткостью, имеет лучшую освещенность потолков, а следовательно, и всего помещения в целом.

Тип плиты перекрытия принимается в соответствии с индивидуальным заданием: РЕБР. – ребристая с ребрами вниз; КРУГ. – многопустотная с круглыми пустотами; ОВАЛ. – многопустотная с овальными пустотами.

В настоящее время применяется новый тип многопустотных плит перекрытий с вертикальными пустотами безопалубочного формования по экструзивной технологии. Этот тип сборных перекрытий внедряется в практику строительства высокими темпами и в больших объемах, что обусловлено их технологичностью, меньшим расходом арматуры и более высоким качеством изделий. Поскольку автоматизированная система была разработана в период, когда указанные панели еще не производились на предприятиях стройиндустрии России, то проектирование названной панели в режиме диалога с ПК не предусмотрено.

При этом следует отметить, что методика проектирования указанной плиты в полной мере соответствует методике проектирования рассмотренных ниже указанных панелей.

При назначении номинальной ширины плит перекрытия необходимо руководствоваться следующими рекомендациями:

–ширину проектируемых плит перекрытия принимать размерами от 1,2 до 2,4 м;

–высоту сечения ребристых плит принимать равной 350 мм;

–высоту сечения многопустотных плит – 220 мм. Примеры компоновки конструктивных схем балочного

сборного перекрытия приведены на рис. 2.

Количество типоразмеров панелей перекрытия в проекте должно быть по возможности минимальным, желательно не более трёх: первый тип (П-1) – связевые панели (панели-

10