Проектирование сборных железобетонных плит перекрытий многоэтажных производственных зданий

Федеральное агенство по образованию

ГОУ ВПО «Сибирская государственная

автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)»

 

Кафедра строительных конструкций

 

 

 

Пояснительная записка

к курсовому проекту

 

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СБОРНЫХ

ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЛИТ ПЕРЕКРЫТИЙ

МНОГОЭТАЖНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    Выполнила студентка 41 ЭУНз     Молотова

Зинаида

Ивановна

    Принял доцент кафедры

    строительных конструкций,

    кандидат с.-х. наук       Регер

Федор

Федорович

 

 

 

 

 

Омск-2011

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

1. Исходные данные ……………………………………………………… 3

2. Разработка  конструктивной схемы сборного  перекрытия ………….. 4

3. Проектирование  панели сборного перекрытия ………………………. 6

3.1. Конструктивная  схема ………………………………………… 6

3.2. Расчётная  схема и нагрузки …………………………………... 7

3.3. Статический  расчёт ……………………………………………. 7

3.4. Расчет по I группе предельных состояний …………………... 9

3.4.1. Исходные данные …………………………………………… 9

3.4.2. Расчет прочности нормальных сечений ……………………. 10

3.4.3. Расчет прочности наклонных сечений на действие

         поперечных сил ………………………………………………. 12

3.4.4. Армирование панелей ………………………………………. 15

3.5. Расчет панелей по предельным состояниям II группы ……… 16

3.5.1. Проверка трещиностойкости ……………………………….. 17

3.5.2. Проверка жесткости …………………………………………. 23

Библиографический список ……………………………………………… 25

 

 

 

 

 

 

1. Исходные данные

 

Курсовой проект включает расчет и конструирование сборной железобетонной круглопустотной плиты перекрытия многоэтажного производственного здания. Выполнен на основе задания с исходными данными, выданного доцентом Регером Ф.Ф.:

Намечено запроектировать несущие конструкции 3...5-этажного здания с наружными кирпичными стенами и железобетонными перекрытиями, поддерживаемыми внутренними железобетонными колоннами.

При этом рассматрено здание с жесткой конструктивной схемой, в котором горизонтальные нагрузки передаются через жесткие в своей плоскости диски перекрытий на поперечные и продольные стены, обеспечивающие пространственную жесткость здания в целом. В этом случае железобетонные конструкции здания рассчитываются только на действие вертикальных нагрузок – [1].

 

 

2. Разработка конструктивной  схемы сборного перекрытия

 

Требуется запроектировать плиту круглопустотную среднего пролёта трёхпролётного поперёк и пятипролётного вдоль производственного пятиэтажного здания с наружными кирпичными стенами (рис. 1).

Выполнение проекта начинаем с определения габаритных размеров в плане, привязки наружных стен к разбивочным осям и компоновки конструктивной схемы здания.

Размер ячейки вдоль l1 = 5,2 м.

Размер ячейки поперёк l2 = 6,9 м.

Длина здания в осях равна произведению продольного размера ячейки на число ячеек вдоль здания.

Длина здания в осях вдоль l1 · 5 = 5,2 · 5 = 26 м.

Длина здания в осях поперёк l2 · 3 = 5,2 · 3 = 20,7 м.

Номинальная ширина каждой панели принимается одинаковой для всего перекрытия и вычисляется путем деления длины средней ячейки поперек здания l2 на принятое количество панелей. Полученная номинальная ширина панелей должна быть в пределах 1,3...1,7 м:

bн = l2 / 5 = 5,2 / 5 = 1,38 м.

Раскладка панелей перекрытия показана на рис. 1. Участки, примыкающие к продольным стенам и имеющие ширину меньше номинальной ширины панелей, перекрываются доборными панелями. Конструктивная ширина панелей назначается на 20...30 мм меньше номинальной в соответствии с п.5.51 [2]:

bк = bн – 0,02 = 1,38 – 0,02 = 1,36 м.

Опалубочные размеры поперечного сечения панели принимаются в соответствии с рекомендациями табл. 1 и рис. 2 указаний [4].

Каждому конструктивному элементу присваивается марка, состоящая из буквенного индекса и порядкового номера. Например, плита перекрытия круглопустотная — ПК1.

 

Рис. 2. Поперечное сечение плиты перекрытия

с круглыми пустотами

 

По табл. 1 [4] при полной временной нагрузке 11,0 кН/м2 при l1 = 5,2 м принимаем высоту плиты перекрытия

h = 270 мм = 0,27 м.

Расстояние от края плиты до отверстия принимаем 35 мм = 0, 035 м.

Тогда диаметр отверстия-пустоты будет

d = 0,27 – 2·0, 035 = 0,2 м = 200 мм.

Принимаем 5 отверстий диаметром 200 мм с расстоянием от края плиты 80 мм и между ними (см. рис. 2)

Высота нижней уширенной части плиты h/2 = 0,27/2 = 0,135 мм.

 

 

3. Проектирование панели сборного перекрытия

 

3.1. Конструктивная схема

 

Производим расчет и конструирование панели перекрытия, опирающейся на ригель. Пустотная панель укладывается на полки крестовых ригелей по слою цементно-песчаного раствора (рис.3).

 

Рис. 3. К расчёту панели с круглыми пустотами

 

3.2. Расчётная схема и  нагрузки

 

Поскольку возможен свободный поворот опорных сечений, расчетная схема панели представляет собой статически определимую однопролетную балку (см. рис.3), загруженную равномерно распределенной нагрузкой, в состав которой входят постоянная, включающая вес пола и собственный вес панели, и временная.

Площадь поперечного сечения панели по номинальным размерам

Ап = bн·h = 1,38·0,27 = 0,373 м2.

Суммарная площадь отверстий-пустот в пределах сечения плиты

Нормативную нагрузку (кН/м2) от собственной массы панели определим так:

В задании на курсовой проект указаны нормативные значения эквивалентной равномерно распределенной нагрузки от 1 м2 пола и от временной на междуэтажное перекрытие здания: длительно действующей pдлн и кратковременно действующей pкрн в кН/м2.

Коэффициенты надежности по нагрузке для временных равномерно распределенных нагрузок на перекрытия принимаются согласно п.3.7[3]:

при pн > 2 кН/м2 γf  = 1,2.

Коэффициент надежности по нагрузке от веса пола принимается равным 1,3 [3].

Коэффициент надежности до нагрузке от собственного веса панели перекрытия принимается равным 1,1 [3].

Подсчет нормативных и расчетных нагрузок с подразделением на длительно и кратковременно действующие выполняется в табличной форме (табл.4) по рекомендациям методических указаний [4].

 

 

 

3.3. Статический расчет

 

Определение расчетного пролета показано на рис. 3. Принимается ар = 150 мм, предварительно принимается bр = 200мм. Тогда расчётный пролёт круглопустотной плиты

Для выполнения расчетов по первой и второй группам предельных состояний нужно вычислить следующие усилия:

- изгибающий момент (кН∙м) от полной  расчетной нагрузки

Таблица 4.

Нормативные и расчетные нагрузки на панель перекрытия

 

Нормативные нагрузки	На 1 м2 панели			bн, ,м	На 1 пог.м. длины панели
	Норматив-ная, кН/м2	Коэффициент надежности	Расчетная,  кН/м2		Нормативная, кН/м	Расчетная, кН/м
I.Постоянная (длительно действующая). 1.От собственного веса  панели. 2.От собственного веса конструкции пола.	gсвн=3,904   3,0	1,1   1,3	4,295   3,9	1,38	5,388   4,14	5,927   5,381
Итого			gпл+пол =8,195		gн=9,528	g=11,309
II. Временная нагрузка. 3.Длительно действующая часть  нагрузки.	pдлн=7,2	1,2	8,64		=9,936	11,923
4.Кратковременно действующая часть  нагрузки.	pкрн=3,8	1,2	4,56		5,244	6,293
Итого			pI=13,2		pH=15,18	P=18,216
Всего			qI=21,395		qH=24,708	q=29,525
В том числе длительная нормативная					qдлн=gн+ =19,464

 

Примечание: Нагрузки на один погонный метр панели определяются путем умножения нагрузки на 1м2 панели на ее номинальную ширину bн.

 

 

- изгибающий момент (кН∙м) от полной  нормативной нагрузки;

- изгибающий момент (кН∙м) от нормативной длительно действующей нагрузки;

- поперечная сила (кН) от полной  расчетной нагрузки

3.4. Расчет по I группе  предельных состояний

 

3.4.1. Исходные данные

 

Панели перекрытий запроектируем из тяжелого бетона класса В25 (по прочности на сжатие), подвергаемого тепловой обработке при атмосферном давлении.

В зависимости от принятого класса бетона В25 по табл.12, 13, 18 [2] определяем характеристики бетона, которые сводим в табл. 5 по форме [4].

 

Таблица 5.

Характеристики бетона

 

Класс бетона на сжатие	Коэффициент условий работы бетона γb2	Расчетные сопротивления для предельных состояний, МПа				Начальный модуль упругости, МПа Еb
			Первой группы		Второй группы
			Rb	Rbt	Rb,ser	Rbt,ser
В25	1,0	14,50	1,05	18,5	1,6	27∙103
		0,9	13,05	0,95	-		-

 

 

Примечание. При расчете по I группе предельных состояний Rb и Rbt следует принимать с коэффициентом γb2 = 0,9 .

Класс арматуры принимаем в соответствии с указаниями п. 2.19 а, б, в и п. 2.24 [2]. В зависимости от класса арматуры по таблицам 19, 20, 22, 23, 29 [2] определяем характеристики арматуры и заносим в табл. 6.

Таблица 6.

Характеристики арматуры

Класс арматуры, диаметры	Расчетные сопротивления для предельных состояний, МПа.				Модуль упругости арматуры, МПа, Еs
		Первой группы				Второй группы
		Rs	Rsw	Rsc		Rs,ser
А-I	225	175	225	235	210∙103
А-Ш 10...40мм	365	290	365	390	200∙103
Вр-1 5мм	360	260	360	-	170∙103

 

При расчете прочности нормальных и наклонных сечений поперечное сечение панели приводится к тавровому профилю в соответствии с рекомендациями рис.4.

 

а)

б)

в)

 

Рис. 4. К расчету прочности нормальных сечений

а – действительное сечение;

б – приведенное сечение;

в – варианты напряженного состояния.

 

 

Вводимая в расчет ширина полки приведенного сечения bf I для ребристых панелей не должна превышать [2, п. 3.16] Для пустотных панелей bf I = bкв.

Рабочая высота сечения панели h0 = h – a = 0,27 –  0,03 = 0,24 м,

где а — для пустотных панелей (расположение арматуры в один ряд по высоте) - 30...35 мм = 0,03 м.

 

3.4.2. Расчет прочности  нормальных сечений

 

Расчет прочности нормальных сечений производим в соответствии с п. 3.16 [2] (см. рис. 4). Предполагается, что продольной сжатой арматуры по расчету не требуется.

Требуемая площадь сечения растянутой арматуры определяется в зависимости от положения нейтральной оси

  (1)

Левая часть (1)

М = 86,813 кН·м.

Правая часть (1), принимая Rb = 13050 кПа по табл. 5,

Условие (1) выполнено, следовательно, нейтральная ось проходит в пределах полки (см. рис. 4в) и сечение рассчитываем как прямоугольное с шириной bf I, т.е. определив

                 (2)

находим по табл.7 методических указаний [4] коэффициент ν = 0,954 и подсчитываем требуемую площадь растянутой арматуры

 (3)

Затем по табл. 8 [4] принимаем для продольной рабочей арматуры в нижней части плиты 7 диаметров Ф14 А-III с фактической площадью сечения As = 10,77 см2.

Требуемая арматура, подсчитанная по формуле (3), подобрана с минимально возможным превышением по сортаменту (табл.8).

Размещение принятой арматуры проводим в соответствии с п. 5.12; 5.18 [2] и рис. 3. В многопустотных панелях обязательна установка стержней в крайних ребрах, в промежуточных возможна установка не в каждом ребре. Причем соблюдение симметрии не обязательно.

 

Проверка прочности нормального сечения

 

Для проверки прочности определяем положение нейтральной оси из условия

    (7)

где Rs·As = 365000·1,077·10-3 = 395,105 кН;

Rb·bf ·hf = 13050·1,33·0,035 = 607,478 кН,

то есть условие (7) выполнено и нейтральная ось находится в полке.