Розрахунок монолітно-каркасної споруди

вСТУП

За останні роки в Україні все більше уваги приділяється використанню монолітного залізобетону. Це обумовлено рядом переваг: будівлі може бути надана виразна архітектурна форма, підвищена жорсткість, монолітне з’єднання елементів, підвищена стійкість до агресивних впливів навколишнього середовища, використання матеріалів та обладнання з урахуванням можливостей будівельної організації, зменшення вартості у порівнянні  із збірними конструкціями.

Опрацьовані методичні вказівки призначені для використання студентами будівельних спеціальностей при виконані курсового проекту № 1 з дисципліни «Залізобетонні конструкції» та «Будівельні конструкції» і розділів дипломного проекту.

Вказівки вміщують приклад розрахунків та конструювання елементів перекриття з колоною і фундаментом, а також питання для самоконтролю.

Таблиця 1

Вихідні дані для проектування.

№	Назва параметру	Значення
1	Довжина приміщення в осях , м	42,4
2	Ширина приміщення в осях , м	30
3	Кількість поверхів
4	Висота поверху , м
5	Стіни з керамічної цегли, товщиною, м.	0,510
6	Вага підлоги з підготовкою (покрівлі з утеплювачем) , кН/м2 Тип П-54	1,6
7	Тимчасове (корисне) навантаження , кН/м2	7
8	Коефіцієнт надійності за навантаженням,	1,2
9	Коефіцієнт надійності за призначенням,	0,95
10	Снігове навантаження , кН/м2
11	Глибина закладання фундаменту , м	1,8
12	Бетон елементів перекриття, класу	В30
13	Бетон колон, класу
14	Бетон фундаменту, класу
15	Арматура плити, класу	А300С
16	Арматура балок, колон, фундаменту, класу	А400С
17	Розрахунковий опір ґрунту , МПа	0,28

 

 

 

1. Загальні відомості

В монолітних ребристих перекриттях робоча арматура розташована в ребрах головних та другорядних балок, які взаємно перетинаються під прямим кутом і з’єднані між собою монолітною плитою.

Рис. 1. Монолітне ребристе перекриття з балочними плитами: 1 – головні балки;  
2 – другорядні балки; 3 – колони; 4 – плита

За конструктивним рішенням варіанту розглядається ребристе перекриття з балочними плитами. Це означає, що відношення сторін опорного контуру плити повинно бути не менше двох (рис. 1)

,

де проліт плити;

 – проліт другорядної  балки;

Балочні плити перекриття працюють на згин в короткому напрямку. Величиною згинаючого моменту в поздовжньому напрямку нехтують через його незначну величину.

Проектування ребристого монолітного перекриття здійснюють в такій послідовності:

1. Виконують компоновку  перекриття в двох або трьох  варіантах.

2. Розраховують елементи  перекриття: плиту, другорядну та  головну балки,

 

колону першого поверху та фундамент обраного варіанту.

2. Вказівки до компоновки міжповерхового  Перекриття

Конструктивні схеми перекриття (компоновка) відрізняються величиною прольотів або напрямом головних балок, які можуть бути розташовані в поперечному чи поздовжньому напрямах будівлі. Другорядні балки розташовуються перпендикулярно до головних.

Основною несучою конструкцією ребристого перекриття є головні балки, які спираються на колони і сприймають навантаження від плити через другорядні балки.

Орієнтація головних балок приймається в залежності від призначення будівлі, вимог освітлення, просторової жорсткості, вентиляції та технології виробництва.

При розташуванні головних балок в поперечному напрямі будівлі підвищується її загальна жорсткість.

При розташуванні головних балок в поздовжньому напрямі жорсткість будівлі зменшується. Часте розташування другорядних балок обумовлює зменшення ширини віконних прорізів, а перехід до збільшених віконних прорізів вимагає використання перемичок з підвищеною несучою спроможністю.

Рекомендації до величин прольотів балок ребристого перекриття з балочними плитами:

головні балки – 6…8 м, другорядні балки – 5…7 м, плити – 1,7…2,7 м.

Величини крайніх прольотів плит другорядних і головних балок доцільно зменшити на 10-20 % по відношенню до середніх. В цьому випадку згинаючі моменти та поперечні сили в крайніх прольотах наближаються за величиною до розрахункових зусиль в середніх прольотах.

Товщину плит виробничих будівель рекомендується попередньо приймати в залежності від тимчасового навантаження та їх прольоту.

Мінімальну товщину плити монолітного перекриття приймають 6см із умови технології бетонування плитних конструкцій.

Попередню величину товщини плити призначають у відповідності до табл. 2, з урахуванням досвіду проектування і приймають з кратністю 1 см.

 

 

 

 

Таблиця 2

Тимчасове навантаження на перекриття, , кН/м2	Товщина плити перекриття, , см
5-10	6-8
10-15	8-10

 

 

Попередні розміри поперечного перерізу балок з урахуванням їх ваги на основі досвіду проектування приймаємо в залежності від прольоту:

- головних балок, ;

- другорядних балок, ;

- ширина ребер  .

Розміри поперечного перерізу балок варто приймати з кратністю 5см при см і з кратністю 10 см, при см.

Таблиця 3

Рекомендовані розміри перерізів:

висота балки , см	40	45	50	55	60	70	80
ширина ребра , см	15	20	20	25	25	30	30

3. Конструктивна схема перекриття

Відповідно до вказівок стосовно компоновки перекриття та з урахуванням вихідних даних на проектування приймаємо розташування головних балок в поперечному напрямі будівлі, а другорядних - у поздовжньому. Крайніми опорами головних балок є цегляні стіни а середніми - залізобетонні колони.

Крайніми опорами другорядних балок є також цегляні стіни, а середніми - головні балки.

Осі зовнішніх поздовжніх та поперечних стін розташовані на відстані 20 см від внутрішніх поверхонь стін. Змінюючи орієнтацію балок перекриття або

 

 величини польотів  в межах рекомендованих можна  скласти декілька варіантів конструктивних  схем.

Приймаемо прольоти головних балок :

- крайні проліт  lгб,сер=6,9м 

- середній проліт  lгб,сер=8,1м

Крайні прольоти менші від середнього на 14,8%  Умова виконується.

Приймаемо прольоти г балок :

-середній проліт  lгб,сер=6,32м 

-крайні прольоти  lгб,сер=5,4м

Крайні прольоти менші від середнього на 14,5%  Умова виконується.

4. Попереднє визначення товщини  плити і розмірів поперечного  перерізу балок

Для попереднього визначення товщини плити можемо скористатися

табл. 2 вказівок. За вихідними даними кН/м2. З урахуванням інтерполяції, попередньо прийнята товщина плити складає см.

Таблиця 4

Попередні розміри поперечного перерізу елементів перекриття

Назва елементу	Поперечний переріз елементу (ескіз)	Висота елемента, см	Ширина елемента, см
Плита		=10	=100
Другорядна балка		= =620/12=51,67	= =51,76/2,5=20,7
75Головна балка		= =780/10=78	= =78/2,5=31,2

 

Прийняті розміри поперечних перерізів елементів перекриття подано у табл. 5. З урахуванням рекомендацій приймаємо такі розміри поперечних перерізів елементів.

 

 

 

Таблиця 5

Прийняті розміри перерізів

товщина плити	см
розміри перерізу другорядної балки	см
розміри перерізу головної балки	см

 

 

Прийняті розміри є попередніми і в наступних розрахунках уточнюються в залежності від величини згинаючих моментів.

Рис. 2. Прив’язки ділянок опирання балок на зовнішні стіни

 

5. Розрахунок та конструювання плити

Залізобетонні плити – це плоскі конструкції, товщина яких , значно менша ширини та довжини .

 

Вихідні дані:

а) бетон класу В30; (МПа);

б) плита армується зварними сітками з поперечною робочою арматурою (в прийнятому варіанті, класу А300С; МПа,

в) тимчасове навантаження, кН/м2;

г) коефіцієнт надійності за призначенням будівлі ;

д) вага підлоги з підготовкою (покрівлі з утеплювачем) кН/м2

 

5.1. Вибір розрахункової схеми

Плити балочного перекриття опираються на другорядні та головні балки, є плитами опертими по контуру і розраховуються в напрямі коротшої сторони. При розрахунку плити розглядають смугу, шириною 1м, яка опирається на стіни (крайні опори) та другорядні балки (середні опори), (див. рис. 4)

Розрахункова схема плити – є нерозрізна багатопролітна балка, яка завантажена рівномірно розподіленим навантаженням, інтенсивністю , розрахунок навантаження приведено у п. 5.3 методичних вказівок.

Рис. 5. Розрахункова схема плити

 

5.2. Визначення розрахункових прольотів плити

Плита защемлена в цегляну стіну на величину см (рис. 6)

Рис. 6. До визначення розрахункових прольотів плити

Визначення розрахункових крайніх прольотів:

 см,

де см – крайній геометричний проліт плити;

см – ширина ребра другорядної балки;

 см – величина опирання плити на стіну.

 Визначення розрахункових середніх прольотів:

см,

де l2 – середній геометричний проліт плити;

 – відстань між гранями другорядних балок.

 

5.3. Визначення навантаження на плиту

Розрахунки зводимо до табл. 6. Розрахункове навантаження на 1м плити дорівнює навантаженню на 1м2, тому що ширина розрахункової смуги плити 1м. Щільність важкого бетону прийнята кН/м3

Таблиця 6

Навантаження на плиту

№ п/п	Вид навантаження	Нормативне навантаження, кН	Коефіцієнт надійності	Розрахункове навантаження, кН
	Постійне
1	Залізобетонна плита,	1,75	1,1	1,93
2	Підлога (П-54) (0.036*19)+(0,02*18)+(0,06*6)	1,6	1,3	2,08
	Всього постійне
	Тимчасове
3	Корисне навантаження,		1,2

 

Повне розрахункове навантаження на 1м2 плити, з урахуванням коефіцієнта надійності за призначенням :

кН.

 

5.4. Визначення  згинаючих моментів

Розрахункові зусилля з урахуванням їх перерозподілу внаслідок пластичних деформацій бетону визначаються таким чином:

- в крайніх прольотах:

кН∙м;

- на опорах В (перші проміжні опори):

кН∙м;

- в середніх прольотах:

кН∙м;

- на середніх опорах:

кН∙м;

 

Епюра згинаючих моментів в плиті приведена на рис. 7.

Рис. 7. Епюра згинаючих моментів у плиті

Поперечні сили по гранях опор не визначають, тому що завжди виконується умова міцності.

 

5.5. Визначення  товщини плити

Товщину плити попередньо прийняту для визначення її ваги уточнюємо з урахуванням дії найбільшого згинаючого моменту  82 кН∙м.

Робоча висота перерізу визначається за формулою:

,

де кН∙см – найбільший згинаючий момент у плиті;

 см – розрахункова  ширина плити.

Для визначення табличного коефіцієнта необхідно знайти відносну висоту стиснутої зони бетону, яка обчислюється за формулою: