РГР - Расчет конструкции перекрытия производственного здания - файл n1.doc

РГР - Расчет конструкции перекрытия производственного здания
скачать (267.3 kb.)
Доступные файлы (2):
n1.doc929kb.11.12.2010 16:42скачать
n2.cdw

n1.doc





Рассчитаем конструкцию перекрытия производственного здания.

Исходные данные:

  1. здание в плане имеет размеры - 16,8х60,8 м;

  2. сетка колонн - 5,6х7,6 м;

  3. количество этажей - 4;

  4. высота этажа - 4,8 м;

  5. место строительства - г. Сургут;

  6. степень агрессивности среды - неагрессивная;

  7. временная нагрузка на перекрытие - 9,5 кН/м2;

  8. класс монолитного бетона - В12,5.


1. Выбор расчетного варианта перекрытия
Компонуем монолитные перекрытия балочного типа:

IВ: Расположим главные балки поперек здания. В зависимости от величины временной нагрузки, которая равна 9,5 кН/м2, примем шаг второстепенных балок 2,1 м, при этом согласно таблице 2 МУ толщину плиты примем 8 см.



Рисунок 1 - монолитное балочное перекрытие I вариант

1 - главная балка, 2 - второстепенная балка, 3 - колонна
Определим размеры сечений второстепенной и главной балок.

Высоту второстепенной балки назначим в пределах:

h в.б.=·lв.б.=·7600=633,3422,2 мм

Принимаем hв.б.=450 мм.

Ширину второстепенной балки назначим:

bв.б.=·hв.б.=·450=225150 мм

Принимаем bв.б.=200 мм.



Высоту главной балки назначим в пределах:

hг.б.=·lг.б.=·5600=700466,67 мм

Принимаем hг.б.=600 мм.

Ширину главной балки назначим:

bг.б.=·hг.б.=·600=300200 мм

Примем: bг.б.=250 мм.



IIВ: Расположим главные балки вдоль здания. В зависимости от величины временной нагрузки, которая равна 9,5 кН/м2, примем шаг второстепенных балок 1,9 м, при этом согласно таблице 2 МУ толщину плиты примем 8 см.



Рисунок 2 - монолитное балочное перекрытие II вариант

1 - главная балка, 2 - второстепенная балка, 3 - колонна
Определим размеры сечений второстепенной и главной балок.

Высоту второстепенной балки назначим в пределах:

hв.б.=·lв.б.=·5600=466,67311,11 мм

Принимаем hв.б.=400 мм.

Ширину второстепенной балки назначим:

bв.б.=·hв.б.=·400=200133,3 мм

Принимаем bв.б.=200 мм.



Высоту главной балки назначим в пределах:

hг.б.=·lг.б.=·7600=633,3422,22 мм

Принимаем hг.б.=500 мм.

Ширину главной балки назначим:

bг.б.=·hг.б.=·500=250166,67 мм

Примем: bг.б.=200 мм.



Для выбора оптимального варианта определим требуемый расход бетона на все монолитное перекрытие.

IВ: Объем бетона плиты:

Vпл.=?пл.·L·В = 0,08·60,8·16,8=81,7 м3;

Объем бетона главной балки:

Vг.б.=hг.б.·bг.б.·lг.б.=(0,6-0,08)·0,25·5,6=0,728 м3;

Объем бетона второстепенной балки:

Vв.б.=hв.б.·bв.б.·lв.б.=(0,45-0,08)·0,2·7,6=0,562 м3;

Полный объем бетона по I варианту:

VI=Vпл.+Vг.б.·nг.б.+Vв.б.·nв.б.=81,7+0,728·3·7+0,562·8·8=132,956 м3.

IIВ: объем бетона плиты:

Vпл.=?пл.·L·В=0,08·60,8·16,8=81,7 м3;

Объем бетона главной балки:

Vг.б.=hг.б.·bг.б.·lг.б.=(0,5-0,08)·0,2·7,6=0,638 м3;

Объем бетона второстепенной балки:

Vв.б.=hв.б.·bв.б.·lв.б.=(0,4-0,08)·0,2·5,6=0,358 м3;

Полный объем бетона по II варианту:

VII=Vпл.+Vг.б.·nг.б.+Vв.б.·nв.б.=81,7+0,638·2·8+0,358·3·32=126,278 м3.

Примем II вариант, имеющий наименьший расход бетона, как наиболее экономичный, располагаем главные балки поперек здания.

2. Расчет монолитного перекрытия
2.1. Сбор нагрузки на перекрытие
Конструкцию пола принимаем в зависимости от степени агрессивности среды (по заданию среда неагрессивная), поэтому примем покрытие пола из штучного паркета на битумной мастике.


Таблица 1 - Нагрузка от веса перекрытия на 1 м2




Наименование нагрузки

Нормативная нагрузка qf (кН/м2)

Коэффициент надежности

?f

Расчетная нагрузка q (кН/м2)




А. Постоянная нагрузка










1.

паркет

(0,025*500):100 кН

0,125

1,2

0,15

2.

мастика

(0,005*600):100 кН

0,03

1,3

0,039

3.

цементно-песчаная стяжка

(0,05*2000):100 кН

1

1,3

1,3

4.

ж/б плита

(0,08*2500):100 кН

2

1,1

2,2




Итого:

3,155




3,689




Б. Временная нагрузка










1.

Временная полезная нагрузка

9,5

1,2

11,4




Всего:

12,655




15,089

§ 3 -колоннаторостепенная балка.ике.здания.2.2. Расчет монолитной ребристой плиты
Конструируем перекрытие:



Величина опорного контура плиты:

l1=lв.б.-bг.б.=5,6-0,2=5,4 м

l=а-bв.б.=1,9-0,2=1,35 м

=3,176 > 2 => плита должна рассчитываться как балка прямоугольного сечения, защемленная по двум длинным сторонам.

Нагрузка собирается с расчетной полосы шириной 1 м с учетом коэффициента надежности по назначению здания ?п = 0,95.



Полная погонная нормативная нагрузка:

q’fполн=qfполн·Агр.1··?п = 12,655·(1·1,7)·0,95=20,438 кН/м2

Полная погонная расчетная нагрузка:

q’полн=qполн·Агр.1··?п= 15,089·(1·1,7)·0,95=24,369 кН/м2

Изгибающие моменты от полной расчетной нагрузки в пролетах:

М1===6,031 кН·м

М2===4,402 кН·м

Изгибающие моменты на опорах:

Моп1==6,031 кН·м

Моп2==4,402 кН·м
2.3. Расчет плиты по нормальным сечениям
Согласно варианта для монолитного перекрытия примем бетон В12,5 с характеристиками Rb=0,725 кН/см2, Rbt=0,066 кН/м2, ?b2 = 0,9.

Для армирования плиты примем арматуру класса А400 с Rs=35,5 кН/см2, ?пл=8 см, b=100 см.



Примем толщину защитного слоя a=1,5 см, тогда рабочая высота сечения:

ho=8-1,5=6,5 см.

Определим требуемую площадь арматуры в средних пролетах:

?о===0,16

Граничная относительная высота сжатой зоны бетона при ?b2=0,9<1:

?R =

?R ==0,53 см

Относительная высота сжатой зоны:

? = == 0,18 см<0,53 см

Условие выполняется, сжатая зона бетона выдерживает сжимающее напряжение. Требуемая площадь в сечении арматуры:

Аs = ?·b·ho·=0,18·100·6,5·=2,15 см2

Примем шаг шириной 250 мм, тогда в 1 м погонном будет 4 стержня, площадь одного стержня: =0,538 см2.

Примем по сортаменту ф10А400 с As=0,789 см2.

Примем сетку С-1:

С-1

Определим требуемую площадь арматуры в крайних пролетах и на крайних опорах:

?о===0,219

?==0,25 см<0,53 см

Сжатая зона бетона выдерживает сжимающее напряжение; требуемая площадь арматуры:

Аs = ?·b·ho·=0,25·100·6,5·=2,988 см2

Примем шаг шириной 250 мм, тогда в 1 м погонном будет 4 стержня, площадь одного стержня: =0,747 см2.

Примем по сортаменту ф10А400 с As=0,789 см2.

Примем сетку С-2 и сетку С-3 .



Конструируем сетки:


Таблица 2 - Спецификация





Формат

Зона

Позиция

Обозначение

Наименование

Кол-во

Примечание

А-IV

МП







С-1







1

КЖИ 1001

?10A400 ГОСТ5781-82, l=1720

22

0,617·22·1,72=23,35

2

1002

?3В500 ГОСТ6727-80, l=5350

7

0,052·7·5,35=1,95







С-2







3

1003

?10A400 ГОСТ5781-82, l=1710

22

0,617·22·1,71=23,21

4

1004

?3В500 ГОСТ6727-80, l=5350

7

0,052·7·5,35=1,85







С-3







5

1005

?10A400 ГОСТ5781-82, l=780

22

0,617·22·0,78=10,59

6

1006

?3В500 ГОСТ6727-80, l=5350

4

0,052·4·5,35=1,11



3. Расчет второстепенной балки перекрытия
3.1. Сбор нагрузки на 1 м2 второстепенной балки
Нагрузка на второстепенную балку монолитного перекрытия собирается с прямоугольной грузовой площади Агр2. Погонная нормативная постоянная нагрузка с учетом коэффициента надежности по назначению:

q'fпост=(qfпост+Nо.в.б.)·Агр2·?п=(qfпост+bв.б.·hв.б.·?)Агр2·?п=(3,155+0,2·0,4·25)·1·1,9·0,95 = 9,3 кН/м'.

Погонная расчетная постоянная нагрузка:

q'пост=q=(qпост+bв.б.·hв.б.·?·?fгр2·?п=(3,689+0,2·0,4·25·1,1)·1·1,9·0,95=10,63 кН/м'.

Погонная расчетная временная нагрузка:

?=qв.р.·Aгр2·?п=11,4·1·1,9·0,95=20,58 кН/м2.
3.2. Статический расчет второстепенной балки
Второстепенная балка рассчитывается как многопролетная неразрезная балка с равномерно распределенной нагрузкой. Расчетным пролетом принимается: для крайних ребер – расстояние от центра опоры до ребра главной балки, для среднего ребра – расстояние в свету между главными балками.

Отношение расчетных значений временной и постоянной нагрузки:

==1,94

Примем =2.

Изгибающий момент в сечениях определим по формуле:

М=?i·(?+q)·l2

Изгибающие моменты в 1 пролете:

М1=?i·(20,58+10,63)·(5,35)2=893,31·?i кН·м

Во втором пролете:

М2=?i·(20,58+10,63)·(5,4)2=910,08·?i кН·м

Из таблицы методических указаний выписываем коэффициент ?i:

Для отрицательных моментов:

1 пролет ?5=-0,0715

2 пролет ?5=-0,0715, ?6=-0,03, ?7=-0,009, ?8=-0,006, ?9=-0,024, ?10=-0,0625.

Для положительных моментов:

1 пролет ?0=0, ?1=0,065, ?2=0,09, ?max=0,091, ?3=0,075, ?4=0, ?5=0

2 пролет ?5=0, ?6=0,018, ?7=0,058, ?max=0,0625, ?8=0,058, ?9=0,018, ?10=0



Поперечные силы в сечении определяем по формуле:

Qij=?i·(?+q)·l

Q0,1=0,4·(20,58+10,63)·5,35=66,79 кН

Q1,1=0,6·(20,58+10,63)·5,35=100,18 кН

Q1,2=0,5·(20,58+10,63)·5,4=84,27 кН

Q2,2=Q1,2=Q3,2=84,27 кН

3.3. Конструктивный расчет второстепенной балки
3.3.1. Расчет первого пролета

А Расчет нормальных сечений



Изгибающий момент в 1 пролете Мmax=81,29 кН·м. В пролете сечение балки тавровое с полкой сжатой зоны.

Расчетные характеристики сечения:

ho=h-a=400-(20+16+)=344 мм=44,4 см - рабочая высота сечения.

b'f=b+2bo=b+2·=20+2·=206,67 см > 170 см - ширина полки, вводимая в расчет.

Примем величину b'f=170 см.

Предположим, что имеем 1 случай работы сечения х ? h'f, тогда:

?о===0,062

Относительная высота сжатой зоны бетона:

? = см

т.к. , то высота сжатой зоны

предположение оправдано, имеем первый случай работы сечения.

Т.К. , Сжатая зона бетона выдерживает сжимающее напряжение; требуемая площадь арматуры:

Аs = ?·b·ho·=0,064·170·34,4·=6,88 см2

По сортаменту примем 4 стержня ф16А400 с As = 8,04 см2

Из условий свариваемости поперечные стержни конструктивно примем ?6В500.

Верхние продольные стержни каркаса примем ф10А240.



Б Расчет наклонных сечений

Поперечная сила в 1 пролете Q1max=100,18 кН. Проверим выполнение условия прочности наклонных сечений:

Q1max?b3·Rbt·?b2·b·ho

принимаем для тяжелого бетона 0,6, тогда

Q1max=100,180,6·0,0635·0,9·20·34,4=23,59 кН

Условие не выполняется, несущая способность бетонного сечения недостаточна, необходим расчет наклонных сечений.

1. Проверим прочность сечения по наклонной трещине.

Q?Qb+Qsw

Qb - поперечная сила, воспринимаемая бетоном в наклонном сечении



- коэффициент, учитывающий влияние бетона

- длина проекции наиболее опасного наклонного сечения на продольную ось элемента







68,8 см86 см



Должны выполняться условия:







Т.к. Q=100,18кН, то прочность бетона не обеспечивает прочность наклонных сечений элемента и поперечная арматура устанавливается по расчету.

Усилия в поперечной арматуре на единицу длины элемента определяют по формуле:

qsw =

Площадь сечения поперечных стержней:

Asw=nw·fw

Поперечные стержни первоначально приняты конструктивно: ф6В500 с площадью fw=0,283 см2, количество поперечных стержней в сечении: nw=2.

Таким образом:

Asw=2·0,283=0,566 см2

Для арматуры класса В500 с Rsw=30 кН/см2, конструктивно шаг поперечных стержней при h=40 см45 см принимаем:

Принимаем шаг стержней

S1 ===20 см



На концевых участках () принимаем шаг S1=10 см, в средней части пролета () принимаем шаг S1 ==.

qsw =

Условие выполняется - принятой арматуры достаточно.

Определим поперечные усилия, воспринимаемые стержнями поперечной арматуры:

Qsw=

- коэффициент, принимаемый 0,75

Qsw=

Т.к. Q=100,18 , то прочность по наклонной трещине обеспечена.

Проверим обеспечение прочности на действие поперечной силы по наклонной полосе между трещинами:

Q ?b1·b·ho·Rb·?b1

?b1 - коэффициент, принимаемый 0,3

Q=100,18?0,3·20·34,4·0,725·0,9=134,676 кН

Условие выполняется, прочность по наклонной полосе между трещинами обеспечена.

Конструируем каркас Кр-1 (2 шт.)


Таблица 2 - Спецификация





Формат

Зона

Позиция

Обозначение

Наименование

Кол-во

Примечание

А-IV

МП







Кр-1







7

КЖИ 1007

ф6В500 ГОСТ 6727-80, l=380

32

0,222·32·0,38=2,699

8

1008

ф10А240 ГОСТ 5781-82, l=5360

1

1,208·1·5,36=6,475

9

1009

ф16А400 ГОСТ 5781-82, l=

1

1,578·1· =

10

1010

ф16А400 ГОСТ 5781-82, l=5360

1

1,578·1·5,36=8,458


3.3.2. Расчет второстепенной балки на первой опоре


Расчетные характеристики сечения:

Примем толщину защитного слоя а=20 мм, рабочая высота сечения:

ho=h-a=400-20=380 мм=38 см,

сечение балки на опоре работает как прямоугольное с шириной ребра b=20 см.

Определим площадь сечения рабочей арматуры:

?о= = = 0,34

Относительная высота сжатой зоны балки:

? = = 0,43 < 0,53 см

Условие выполняется, сжатая зона бетона выдерживает сжимающее напряжение. Требуемая площадь в сечении арматуры:

Аs = ?·b·ho· = 0,43·20·38· = 6 см2

По сортаменту примем 2 стержня ф20А400 Аs=6,28 см2.

Поперечную арматуру примем из условия свариваемости ф6В500 с шагом:

S =h ==200 мм < 150 мм.

Примем шаг S = 150 мм.



Конструируем сетку С-4.


Таблица 3 - Спецификация





Формат

Зона

Позиция

Обозначение

Наименование

Кол-во

Примечание

А-IV

МП







С-4







11

КЖИ 1011

ф6В500 ГОСТ 6727-80, l=560

22

0,222·22·0,56=2,73

12

1012

ф20А240 ГОСТ 5781-82, l=

2

2,47·2·3,15=15,56


3.3.3. Расчет второго пролета
А Расчет нормальных сечений



Изгибающий момент в 1 пролете Мmax=56,88 кН·м. В пролете сечение балки тавровое с полкой сжатой зоны.

Расчетные характеристики сечения:

ho=h-a=400-(20+16+)=344 мм=44,4 см - рабочая высота сечения.

b'f=b+2bo=b+2·=20+2·=206,67 см > 170 см - ширина полки, вводимая в расчет.

Примем величину b'f=170 см.

Предположим, что имеем 1 случай работы сечения х ? h'f, тогда:

?о===0,043

Относительная высота сжатой зоны бетона:

? = см

т.к. , то высота сжатой зоны

предположение оправдано, имеем первый случай работы сечения.

Т.К. , Сжатая зона бетона выдерживает сжимающее напряжение; требуемая площадь арматуры:

Аs = ?·b·ho·=0,044·170·34,4·=4,73 см2

По сортаменту примем 4 стержня ф14А400 с As = 6,16 см2

Из условий свариваемости поперечные стержни конструктивно примем ф6В500.

Верхние продольные стержни каркаса примем ф12А240.



Б Расчет наклонных сечений

Поперечная сила во 2 пролете Q1max=84,27 кН. Проверим выполнение условия прочности наклонных сечений:

Q1max?b3·Rbt·?b2·b·ho

принимаем для тяжелого бетона 0,6, тогда

Q1max=84,270,6·0,0635·0,9·20·34,6=23,73 кН

Условие не выполняется, несущая способность бетонного сечения недостаточна, необходим расчет наклонных сечений.

1. Проверим прочность сечения по наклонной трещине.

Q?Qb+Qsw

Qb - поперечная сила, воспринимаемая бетоном в наклонном сечении



- коэффициент, учитывающий влияние бетона

- длина проекции наиболее опасного наклонного сечения на продольную ось элемента







69,2 см86,5 см



Должны выполняться условия:







Т.к. Q=84,27кН, то прочность бетона не обеспечивает прочность наклонных сечений элемента и поперечная арматура устанавливается по расчету.

Усилия в поперечной арматуре на единицу длины элемента определяют по формуле:

qsw =

Площадь сечения поперечных стержней:

Asw=nw·fw

Поперечные стержни первоначально приняты конструктивно: ф6В500 с площадью fw=0,283 см2, количество поперечных стержней в сечении: nw=2.

Таким образом:

Asw=2·0,283=0,566 см2

Для арматуры класса В500 с Rsw=30 кН/см2, конструктивно шаг поперечных стержней при h=40 см45 см принимаем:

Принимаем шаг стержней

S1 ===20 см



На концевых участках () принимаем шаг S1=15 см, в средней части пролета () принимаем шаг S1 ==.

qsw =

Условие выполняется - принятой арматуры достаточно.

Определим поперечные усилия, воспринимаемые стержнями поперечной арматуры:

Qsw=

- коэффициент, принимаемый 0,75

Qsw=

Т.к. Q=87,24, то прочность по наклонной трещине обеспечена.

Проверим обеспечение прочности на действие поперечной силы по наклонной полосе между трещинами:

Q ?b1·b·ho·Rb·?b1

?b1 - коэффициент, принимаемый 0,3

Q=87,24?0,3·20·34,6·0,725·0,9=135,459 кН

Условие выполняется, прочность по наклонной полосе между трещинами обеспечена.

Конструируем каркас Кр-2 (2 шт.)


Таблица 4 - Спецификация





Формат

Зона

Позиция

Обозначение

Наименование

Кол-во

Примечание

А-IV

МП







Кр-2







13

КЖИ 1013

ф6В500 ГОСТ 6727-80, l=380

32

0,222·32·0,38=2,699

14

1014

ф12А240 ГОСТ 5781-82, l=5400

1

1,208·1·5,36=6,475

15

1015

ф12А400 ГОСТ 5781-82, l=

1

0,888·1·3,04=2,69

16

1016

ф12А400 ГОСТ 5781-82, l=5400

1

0,888·1·5,36=4,759


3.4.4. Расчет второстепенной балки на второй опоре
Изгибающий момент на опоре М1оп=63,87 кН·м.

М2оп=63,87 кН·м=М1оп , т.е. расчет аналогичен расчету балки на первой опоре.

Конструируем сетку С-5.

Таблица 5 - Спецификация





Формат

Зона

Позиция

Обозначение

Наименование

Кол-во

Примечание

А-IV

МП







С-4







17

КЖИ 1017

ф6В500 ГОСТ 6727-80, l=560

22

0,222·22·0,56=2,73

18

1018

ф20А240 ГОСТ 5781-82, l=

2

2,47·2·3,15=15,56


3.3.5. Эпюра материалов
В целях экономии металла и более рационального использования несущей способности рабочей арматуры определим места теоретического и практического обрыва стержней в пролетах и на опорах.

А. На первой опоре



?2ф16А400===0,037 см.
?о=?(1-)=0,037(1-)=0,036

М2ф16А400=?о·b’f ·h2o·Rb·?b2=0,036·170·34,42·0,725·0,85=4462,98 кН·см=44,63 кН·м

?4ф16А400==0,075 см.

?о= 0,072(1-)=0,072

М4ф16А400=0,072·170·34,42·0,725·0,85=8925,97 кН·см=89,26 кН·м

?2ф10А240==0,015 см.

?о=0,015(1-)=0,015

М2ф12А240=0,015·170·34,42·0,725·0,85=1859,58 кН·см=18,58 кН·м
Б. На первой и второй опорах



?2ф20А400===0,058 см.

?о=?(1-)=0,058(1-)=0,056

М2ф20А400=?о·b’f ·h2o·Rb·?b2=0,056·170·34,42·0,725·0,85=6942,42 кН·см=69,42 кН·м

Б. На второй опоре



?2ф12А400===0,02 см.

?о=?(1-)=0,02 (1-)=0,019

М2ф14А400=?о·b’f ·h2o·Rb·?b2=0,019·170·34,62·0,725·0,85=2382,93 кН·см=23,82 кН·м

?2ф14А400===0,029 см.

?о=?(1-)=0,029(1-)=0,028

М2ф14А400=?о·b’f ·h2o·Rb·?b2=0,028·170·34,62·0,725·0,85=3511,68 кН·см=35,11 кН·м

?4ф14А400===0,057 см.

?о=?(1-)=0,057(1-)=0,055

М4ф14А400=?о·b’f ·h2o·Rb·?b2=0,055·170·34,62·0,725·0,85=6897,96 кН·см=68,97 кН·м

W1=20·d1=20·16=320 мм,

W2=20·d2=20·20=400 мм,

W3=20·d3=20·12=240 мм.








Лист







Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации