Проектирование монолитного ребристого перекрытия

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

(РОБОТА)

з

(назва дисципліни)

на тему:

семестр

Студента (ки) курсу групи

напряму підготовки_______________________

спеціальності____________________________

(прізвище та ініціали)

Керівник

(посада, вчене звання, науковий ступінь, прізвище та ініціали)

Національна шкала ________________

Кількість балів: __________Оцінка: ECTS _____

Члени комісії ________________ ___________________________

(підпис) (прізвище та ініціали)

________________ ___________________________

(підпис) (прізвище та ініціали)

________________ ___________________________

(підпис) (прізвище та ініціали

м. Дніпропетровськ – 201__ рік

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Количество пролетов главной балки – ______;

Количество пролетов второстепенной балки – ______;

Пролет главной балки, м – L_гб =______;

Пролет второстепенной балки, м – L_втб =______;

Временная нагрузка на перекрытие, кН/м² – ______;

Коэффициент надежности по нагрузке – γ_f = ______;

Коэффициент надежности по назначению здания – γ_n = ______;

Класс бетона монолитного перекрытия – ______;

Класс рабочей арматуры – ______.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОНОЛИТНОГО РЕБРИСТОГО ПЕРЕКРЫТИЯ

Монолитное ребристое перекрытие состоит из плит и системы взаимно перпендикулярных второстепенных и главных балок. При соотношении сторон плит l_sb/l_s ³ 2 изгибающие моменты возникают и действуют только в направлении короткой стороны. Такие плиты называются балочными. В этом случае конструктивная схема перекрытия представляет собой плиту, которая опирается на второстепенные балки. Второстепенные балки в свою очередь - на главные балки, а главные балки - на колонны и стены.

Класс бетона конструкций перекрытия – ______, поэтому характеристики бетона (додаток А1):

-характеристическое сопротивление бетона сжатию f_ck = ______ МПа;

-расчетное сопротивление бетона растяжению f_{ctk 0.005} = ______ МПа;

Плиты армируются плоскими сетками из арматуры класса Вр-І диаметром 3, 4 и 5; характеристическое сопротивление арматуры растяжению f_yk составляет соответственно (додаток А2) 410, 400 и 395 МПа.

Арматура второстепенных балок в пролетах в виде вязаных каркасов, рабочая арматура класса _______, расчетное сопротивление арматуры на растяжение (додаток А2) f_yk =_____ МПа.

1. Компоновка перекрытия

Монолитное ребристое перекрытие состоит из поперечных главных и продольных второстепенных балок (см. рис. 1). Второстепенные балки размещаются по осям колонн и в третях пролета главной балки; поэтому пролеты плиты между осями второстепенных балок принимаем: (м)

Рис.1. Конструктивная схема монолитного ребристого перекрытия с плитами балочного типа: 1 – главная балка; 2 – второстепенная балка; 3 – колонна;
4 – расчетная полоса плиты; 5 – расчетная полоса второстепенной балки

Предварительно задаемся размерами сечения балок:

а) главной балки

- высота сечения (м)

поэтому высоту сечения главной балки принимаем ____ м;

- ширина сечения (м)

поэтому ширину сечения главной балки принимаем ____ м;

б) второстепенной балки

- высота сечения (м)

поэтому высоту сечения второстепенной балки принимаем ____м;

- ширина сечения (м)

поэтому ширину сечения второстепенной балки принимаем ____ м;

Предварительно определяем толщину плиты перекрытия в зависимости от величины полезной нагрузки. Т. к. полезная нагрузка на перекрытие составляет _____ кН/м², то толщину плиты перекрытия предварительно принимаем δ=___ см.

2. Плита монолитного перекрытия

2.1. Определение нагрузок, действующих на плиту

Нагрузка	Характеристическое значение нагрузки, кН/м2	Коэфф. по нагр. γf	Граничная расчетная нагрузка, кН/м2
Постоянная а) плита, δ=___ мм, ρ=25 кН/м3 б) подготовка из шлакобетона, δ=70 мм, ρ=16 кН/м3 в) бетонный пол, δ=30 мм, ρ=24 кН/м3	δ·25/1000=____   1,12   0,72	1,1   1,1   1,1	____   1,232   0,792
Итого:	g=______
Временная	______	____	q=_____

Полная расчетная нагрузка на плиту перекрытия:

(кН/м²)

Для расчета многопролетной плиты берем полосу шириной 1 метр (рис. 1, поз. 3); при этом расчетная нагрузка на 1 метр длины составляет ________ кН/м^.п. С учетом коэффициента надежности по назначению здания (γ_n=1,05), нагрузка на 1 метр погонной длины составляет:

f=_______*______=_______ (кН/м.п.)

Т.к. соотношение сторон плиты:

>2

то плиту рассчитываем как многопролетную балку с пролетом S_вт.б= ____ м.

2.2. Статический расчет балочной неразрезной плиты

Определяем пролеты плиты в свету (рис. 2):

- для крайнего пролета l₁ = _____________ (м);

- для среднего пролета l₂ = __________________ (м).

Определяем изгибающие моменты при равномерно распределенной нагрузке:

- в средних пролетах и на средних опорах

(кН·м)

- в крайних пролетах плиты

(кН·м)

- для первой пролетной опоры

(кН·м)

а)   б)     в)

Рис. 2. Балочная плита: а – конструктивная схема; б – расчетная схема; в – эпюра изгибающих моментов

2.3. Подбор площади продольной арматуры

Рабочая высота сечения плиты:

d = h – c - Ø/2 = ____-0,015-0,004/2=_____ (м).

1) Определяем площадь арматуры в средних пролетах и на средних опорах. Определяем коэффициент для граничного состояния до перераспределения моментов:

Определяем коэффициент для граничного состояния после перераспределения моментов δ=0,85:

Проверяем условие: _____

Определяем плечо внутренней пары сил:

______________________________ (м)

и принимаем не более ________________ (м).

Площадь сечения арматуры вычисляется по формуле:

(см²)

Определяем минимальную площадь арматуры:

Принимаем сварную сетку С1(С3) _____________________

при этом фактическая площадь арматуры составляет =_____ см².

2) В крайних пролетах и над первыми промежуточными опорами укладываем сетку С2 (С4). Определяем коэффициент для граничного состояния до перераспределения моментов:

Проверяем условие: _____

Определяем плечо внутренней пары сил:

______________________________ (м)

и принимаем не более ________________ (м).

Площадь сечения арматуры вычисляется по формуле:

(см²)

С учетом минимальной площади арматуры

принимаем сварную сетку С2 (С4) _____________________

при этом фактическая площадь арматуры составляет =_____ см².

3. Расчет второстепенной балки монолитного перекрытия

3.1. Определение нагрузок, действующих на балку

Расчетная нагрузка на балку при ширине грузовой площади, равной шагу второстепенных балок S_вт.б= ____ м:

Постоянная

- от плиты и пола

g_пл= g*S_вт.б =________________ кН/м.п.;

- от железобетонной балки сечением ____х____ м (ρ=25 кН/м³, γ_f=1,1)

_____________________________ кН/м.п.

Итого, полная постоянная нагрузка, действующая на второстепенную балку, с учетом коэффициента надежности по назначению здания γ_n=1,05 составляет:

______________________ кН/м.п.

Временная

С учетом коэффициента надежности по назначению здания γ_n=1,05:

q₁=q* S_вт.б*γ_n=_____________________ кН/м.п.

Полная нагрузка f=g+ q₁=_______________________ кН/м.п.

3.2. Статический расчет второстепенной балки

Расчетная схема второстепенной балки (рис. 3) предполагается неразрезной с равными пролетами, или пролетами, которые отличаются не более чем на 20%.

Определяем размеры второстепенной балки в свету:

- в крайних пролетах l₁ = L_вт,б – b_гл,б/2 – 0,125 = ________________________ (м);

- в средних пролетах l₂ = L_вт,б – b_гл,б = ___________________________ (м);

Определяем изгибающие моменты, возникающие во второстепенной балке:

- в первом пролете

(кН·м);

- над первой промежуточной опоре

(кН·м);

- в средних пролетах и над средними опорами

(кН·м);

а)   б)   в)   г)

Рис. 3. Второстепенная балка: а – конструктивная схема; б – расчетная схема;
в – эпюра изгибающих моментов; г – эпюра поперечных сил

Определяем поперечные силы, возникающие во второстепенной балке:

- около грани крайней опоры

V₁ = 0,4*f*l₁ = _____________________________________ (кН)

- около грани первой пролетной опоры слева

V_2л = 0,6*f*l₁ = ____________________________________ (кН)

- около граней первой пролетной опоры справа и на остальных средних опорах: V_2п = V_3л = V_3п =…= 0,5*f*l₂ = __________________________ (кН)

3.4. Определение расчетного сечения балки

Рис. 4. Расчетные сечения второстепенной балки: а – в пролете; б – на опоре.

Рабочая высота сечения второстепенной балки:

- в пролете d_,пр = h – a = ____ - 0,03 = _____ (м);

- на опоре d_,оп = h – a = ____ - 0,05 = _____ (м).

В пролете сечение тавровое. Расчетная ширина полки:

b_eff = Σ b_eff,i + b_w = _____________________ (м)

Консольные свесы полок принимаются наименьшими из трех значений:

b_eff,i ≤ 0,2 b_i +0,1 l₀ = ____________________ (м)

b_eff,i ≤ 0,2 l₀ = ____________________ (м)

b_{eff, i} ≤ b_i= ____________________ (м)

b_i – половина пролета в свету

l₀ = 0,7·l_вт.б = ____________________ (м)

Для расчета прочности по нормальным сечениям в пролете второстепенной балки определяем положение нейтральной оси из условия:

_____ кН·м < 0,57*________________________________________________ кН·м,

условие выполняется, следовательно, нейтральная ось находится в пределах полки.

3.5. Расчет прочности сечений, нормальных к продольной оси

1) сечение в первом пролете (М₁=_________ кН·м)

Определяем коэффициент для граничного состояния до перераспределения моментов:

Проверяем условие: _____

Определяем плечо внутренней пары сил:

______________________________ (м)

и принимаем не более ________________ (м).

Площадь сечения арматуры вычисляется по формуле:

(см²)

принимаем (стержни поз. 1, 2) арматуру 4ø___ А_00С, A_s=_____ см².

2) сечение в среднем пролете (М₂=________ кН·м)

Определяем коэффициент для граничного состояния до перераспределения моментов:

Проверяем условие: _____

Определяем плечо внутренней пары сил:

______________________________ (м)

и принимаем не более ________________ (м).

Площадь сечения арматуры вычисляется по формуле:

(см²)

принимаем (стержни поз. 6, 7) арматуру 4ø___ А_00С, A_s=_____ см².

3) сечение на первой опоре на отрицательный момент М₃=-_____ кН·м сечение работает как прямоугольное с размерами _____ м х ______ м.

Определяем коэффициент для граничного состояния до перераспределения моментов:

Проверяем условие: _____ , условие не выполняется, необходима сжатая арматура

Определяем плечо внутренней пары сил:

______________________________ (м)

и принимаем не более ________________ (м).

Требуемая площадь сжатой арматуры:

= (см²)

Если требуемая площадь сжатой арматуры больше, чем 1/2 подобранной в 1-ом пролете, то увеличиваем диаметр продольной рабочей арматуры в 1-ом пролете; принимаем (стержни поз. 1, 2) арматуру 4ø___ А_00С, A_s=_____ см².

В противном случае растянутую арматуру на 1-ой опоре принимаем с учетом ранее подобранной арматуры в 1-ом пролете.

Площадь сечения растянутой продольной арматуры вычисляется по формуле:

(см²)

принимаем (стержни поз. 5) арматуру 2ø___ А_00С, A_s=_____ см².

4) сечение на средних опорах на отрицательный момент М₄=-_____ кН·м сечение работает как прямоугольное с размерами _____ м х ______ м.

Определяем коэффициент для граничного состояния до перераспределения моментов:

Проверяем условие: _____ , условие не выполняется, необходима сжатая арматура

Определяем плечо внутренней пары сил:

______________________________ (м)

и принимаем не более ________________ (м).

Требуемая площадь сжатой арматуры:

= (см²)

Если требуемая площадь сжатой арматуры больше, чем 1/2 подобранной во 2-ом пролете, то увеличиваем диаметр продольной рабочей арматуры во 2-ом пролете; принимаем (стержни поз. 3, 4) арматуру 4ø___ А_00С, A_s=_____ см².

В противном случае растянутую арматуру на средней опоре принимаем с учетом ранее подобранной арматуры во 2-ом пролете.

Площадь сечения растянутой продольной арматуры вычисляется по формуле:

(см²)

принимаем (стержни поз. 9) арматуру 2ø___ А_00С, A_s=_____ см².

3.6. Расчет прочности балки по сечениям, наклонным к продольной оси

Согласно конструктивным требованиям шаг поперечных стержней:

-на приопорных участках

S₁<=h/2=________________ (м); S₁<=h/3=________________ (м);

- в средней части пролета

S₂<=0,75*h=_______________________ (м).

Принимаем (кратно 0,05 м) S₁=______ м, S₂=_______ м.

Поперечную арматуру конструктивно принимаем 2ø___ А240С, A_s=_____ см².

Определяем угол наклона наклонной трещины

Определяем поперечную силу, которую воспринимает поперечная арматура:

(кН)

Проверяем условие

Если условие выполняется, прочность балки по сечениям наклонным к продольной оси обеспечена.

В противном случае увеличиваем диаметр поперечной арматуры, или уменьшаем шаг, или делаем и то и другое; и повторяем расчет.

3.7. Расчет длины анкеровки и напуска арматуры

Базовая длина анкеровки определяется по формуле:

где: Ø – диаметр арматуры которая анкерится;

- напряжения в арматуре;

- расчетное значение граничных напряжений сцепления:

где: – расчетное значение прочности бетона на растяжение;

- коэффициент, который связан с качеством условий сцепления и размещением арматуры во время бетонирования;

- коэффициент который зависит от диаметра арматуры.

Минимальная длина анкеровки арматуры принимается не менее чем:

- для анкеровки при растяжении (0,3·l_b,rqd; 10·Ø; 100 мм);

- для анкеровки при сжатии (0,6·l_b,rqd; 10·Ø; 100 мм);

Минимальная длина напуска арматуры принимается не менее чем:

(0,3·α₆·l_b,rqd; 15·Ø; 200 мм).