Министерство образования и науки,

молодежи и спорта Украины

Кафедра железобетонных и каменных конструкций

Расчетно-графическая работа «Расчет и проектирование элементов рабочей площадки под технологическое оборудование»

Выполнил: студент группы ПГС 310

Суховей В.И.

Проверил:

Стадник В. И.

Одесса 2011

Исходные данные:

1. Пролёт главных балок: L = 8 м,

2. Шаг главных балок: l₂ = 3,4 м,

3. Отметка уровня пола площадки: H = 5,2 м,

4. Длительная нагрузка: g₁ = 16 кН/м²,

5. Кратковременная нагрузка: g₂ = 8 кН/м²,

6. Материал металлических конструкций (главных, второстепенных балок и колонн) – сталь С235,

7. Тип настила – монолитная железобетонная плита, выполненная с использованием бетона класса В20 и арматуры класса А400С,

8. Фундаменты монолитные железобетонные, выполненные с использованием бетона класса В20 и арматуры класса А400С.

1. Компоновка рабочей площадки

Главные балки располагаем в направлении большего шага колонн, балки настила – в перпендикулярном к ним направлении (Рис.1)

Рис.1. Балочная клетка рабочей площадки.

Опирание балок настила на главные балки – этажное, опирание главных балок на оголовки колонн средних и крайних рядов – по пристроганным площадкам их нижних поясов.

Определим шаг балок настила: l = (1/3…1/5)L.

1. l = (1/3)L = (1/3)8=2,6м;

2. l = (1/4)L = (1/4)8=2м;

3. l = (1/5)L = (1/5)8=1,6м;

Так как шаг балок настила не должен быть более 2 м, принимаем l =1,6м (в каждом пролёте главной балки – 5 балок настила, оси балок настила смещаем на пол шага с осей колонн, (рис.1).

2. Расчёт и конструирование монолитной железобетонной плиты

Расчётная схема плиты - многопролётная неразрезная балка, загруженная равномерно распределённой нагрузкой (Рис.2). Принимаем расчётные пролёты плиты равными шагу балок настила: l =1,6 м.

Рис.2 Расчётная схема и эпюра изгибающих моментов многопролётной неразрезной плиты.

Определение усилий в плите

Зададимся толщиной плиты:

h=(1/20…1/30)l=(1/20…1/30)160 см=8…5,33м.

Принимаем, предварительно, h=7 см. После определения изгибающих моментов толщину плиты уточним.

Вычислим предельную расчётную погонную нагрузку на плиту шириной b=1м (МУ формула 2.3):

где:

g₁, g₂ – нагрузки, приведенные в задании, кН/м²;

_f1, _f2, _f3 – коэффициенты надежности по нагрузкам (табл.1 приложений):

_f1=1,05 – от стационарного оборудования;

_f2=1,2 – от кратковременной равномерно распределённой нагрузки;

_f3=1,1 – от веса железобетонной конструкции;

 = 25 кН/м³ – плотность тяжелого железобетона;

h – предварительная толщина железобетонной плиты, м;

_n – коэффициент надёжности по назначению конструкции, в курсовой работе может быть принят равным 0,95;

l – шаг балок настила, м.

(16×1,05+8×1,2+25×0,08 ×1,1) ×0,95 = 27,17 кН/м²

Определим изгибающие моменты в сечениях плиты рис.2:

• в крайних пролётах и над вторыми от края опорами:

6,32, кНм

- в средних пролётах и над средними опорами: 4,35, кНм.

Поперечные силы в плите не определяем, т.к. условия, обеспечивающие прочность плиты без развития наклонных трещин, в рассматриваемом случае выполняются.

Подбор арматуры в сечениях плиты

По найденным изгибающим моментам уточним толщину плиты. Задаёмся процентом армирования μ в пределах 0,5…0,8%. Принимаем μ=0,7%. Определим относительную высоту сжатой зоны бетона 

0,240

где

R_s = 355 МПа – расчетное сопротивление растяжению для арматуры класса А300С (табл.3 приложений МУ);

R_b = 11,5 МПа – расчетное сопротивление осевому сжатию для бетона класса В20 (табл.2 приложений МУ);

Зная величину =0,24, по табл.4 приложений МУ определяем _m=0,880.

Определим рабочую высоту сечения плиты:

5,38 см

Назначим окончательную толщину плиты:

5,38+1,5=6,88 см

Округляем в большую сторону кратно 0,5см, принимаем h = 9 см. Тогда фактическое значение рабочей высоты сечения плиты:

7-1,5=5,5 см

Определим требуемую площадь сечения арматуры для крайних пролетов плиты и вторых опор в следующей последовательности.

Находим коэффициент_m:

0,203

где

_R = 0,430 по табл.5 приложений МУ для бетона класса В20 и арматуры класса А400С.По табл.4 приложений МУ по _m = 0,203, интерполируя, определяем ν = 0,885.

Вычислим требуемую площадь сечения арматуры на рассматриваемой полосе плиты:

3,66 см²

Аналогично определим требуемую площадь сечения арматуры для средних пролетов и средних опор:

0,139

По табл.4 приложений МУ определяем ν = 0,925.

2,41 см²,

Подберём сварные сетки.

Требуемая площадь сечения арматуры для крайних пролетов плиты и вторых опор А_s = 3,66 см².

Определим площадь сечения одного стержня, задавшись шагом рабочих стержней s =200 мм (при таком шаге в 1м.п. поместится 5 стержней).

см²

По сортаменту стержневой и проволочной арматуры (табл.6 приложений МУ) по полученной площади находим диаметр стержней 10 мм класса А400С, для которого А_s¹=0,785 см² > 0,732 см². Диаметр нерабочих стержней (перпендикулярных к направлению рабочих) принимаем конструктивно 6 мм класса А240С, располагаем их с шагом s =300 мм.

Определим размеры сетки для крайних пролётов. С учётом конструктивных требований (Рис.3), ширину сетки принимаем равной ширине крайнего пролёта с учётом нахлёста:

В = l+2 мм=1600мм мм

длину сетки – с учётом нахлёста:

L = l ₂+2 = 3400+100 = 3500 мм

Определим размеры сетки для вторых опор.

Ширина сетки с учётом нахлеста:

В = 0,5l+2×45мм= 0,5×1690мм+ 2×45мм= 935 мм.

Длина сетки – с учётом нахлёста:

L = l ₂+2×50мм = 3400мм +2×50мм= 3500мм

Рис.4 Сетки крайних пролетов и вторых опор

Требуемая площадь сечения арматуры для средних пролетов плиты и средних опор А_s = 2,41 см².

Определим площадь сечения одного стержня, задавшись шагом рабочих стержней s =200 мм (при таком шаге в 1м.п. поместится 5 стержней).

см²

По сортаменту стержневой и проволочной арматуры (табл.6 приложений МУ) по полученной площади находим диаметр стержней 8 мм класса А400С для которого А_s¹=0.503 см² > 0,482 см². Диаметр нерабочих стержней (перпендикулярных к направлению рабочих) принимаем конструктивно 6 мм класса А240С, располагаем их с шагом s =300 мм.

Определим размеры сетки для средних пролётов. С учётом конструктивных требований (Рис.3), ширину сетки принимаем равной ширине среднего пролёта:

В = l+2 мм=1600мм мм

длину сетки – с учётом нахлёста:

L = l ₂+2 мм = 3400+2 мм = 3500 мм

Определим размеры сетки для средних опор.

Ширина сетки с учётом нахлеста:

В = 0,5l+2 мм= 0,5×1600мм+2 мм= 880 мм.

Длина сетки – с учётом нахлёста:

L = l ₂+2 мм = 3400+2 = 3500 мм

Рис.5 Сетки средних пролетов и опор

Для обеспечения связи железобетонной плиты со стальными балками устанавливаем конструктивные стержни диаметром 6 мм класса А240С, которые привариваются к балкам настила с шагом 1000 мм в направлении пролётов l₂ (рис.3,б) .