Исходные данные.

Разработать конструкции пятиэтажного каркасного здания без подвала, с размерами в плане 22,8×16,8 м и сеткой колонн 8,4×5,7 м. Высота этажей 3,2 м. Навесные стеновые панели из легкого бетона в торцах здания замоноличиваются с торцовыми рамами, образуя вертикальные связевые диафрагмы, которые совместно с лестничными клетками обеспечивают пространственную жесткость здания в поперечном направлении. Нормативное значение временной нагрузки на междуэтажное перекрытие v_n = 7,0 кН/м² (700,0 кг/м²), в том числе кратковременной части 2,5 кН/м². Здание относится ко второму уровню ответственности, коэффициент надежности по назначению здания γ_f = 0,95. Снижение расчетных нагрузок на плиты, ригели, колонны и фундаменты за счет неравномерности загрузки перекрытий и этажей в курсовом проекте учитывать не будем, принимая коэффициенты ψ_n1=ψ_n2= 1.

Место строительства – Мытищи. Район по снеговой нагрузки –ΙΙΙ, расчетная снеговая нагрузка 1,8 кН/м² (180 кг/м²), в том числе длительная 50% от полной и составляет 0,9 кН/м². Здание расположено в местности типа «В», коэффициент k, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, при максимальной отметке проектируемого здания +17,40 м принят равным 0,8. Скорость ветра 4 м/сек. Температурные условия обычные, влажность воздуха более 40% - 75%, грунты песчаные, средней плотности, маловлажностные, условное расчетное сопротивление R₀ = 0,3 МПа. Глубина промерзания 1,4 м.

Компоновочная схема сборного перекрытия представлена на рис. 1 приложения. Ригели располагаются поперек здания, номинальная длина ригеля 8,4 м, номинальная длина плит перекрытия 5,7 м. Номинальная ширина рядовых панелей 1,266 м; связевые плиты располагаются по осям колонн и принимаются такой же ширины; доборные (пристенные) плиты опираются на ригели и стальные опорные столики на крайних колоннах. В продольном направлении жесткость здания обеспечивается вертикальными связями, устанавливаемыми в одном среднем пролете по каждому ряду колонн. В поперечном направлении здания работает по связевой системе, где роль вертикальных связевых диафрагм выполняют торцевые стены и лестничные клетки.

Разрезные ригели поперечных рам таврового сечения с подрезкой соединяются с колоннами с помощью закладных деталей «рыбок». Колонны на два этажа, сечением 400×400 мм с жесткими прямоугольными консолями.

Железобетонные фундаменты под колонны – отдельные, ступенчатого типа;

2.1. Проектирование ребристой плиты перекрытия

Исходные данные. Плиты перекрытий изготавливаются в заводских условиях из тяжелого бетона В30, подвергнутого термовлажностной обработке (ТВО). Передаточная прочность бетона принимается не менее 50% от класса бетона и не менее 15 МПа. Распалубочная прочность принимается равной передаточной прочности. Отпускная прочность бетона в изделии принимается не менее передаточной прочности и не менее 80% от проектной прочности. Арматурные сетки и каркасы сварные или вязаные. Проектное положение арматуры обеспечивается пластмассовыми фиксаторами, установленными равномерно по площади изделия. Закладные детали фиксируются монтажной сваркой к каркасам или сеткам.

Арматура продольных ребер – преднапряженная класса А800 (сталь марки 23Х2Г2Т), с электротермическим натяжением на упоры форм см. рис. 7. Арматура каркасов – классов А240 или В500, закладные детали из стали Ст3пс, монтажные петли из стали класса А240, марки Ст3сп или класса А300 марки 10ГТ. Нормативное сопротивление арматуры А800, согласно таблице 5 приложения, R_sn = 800 МПа; расчетное сопротивление R_s = 695 МПа (695·10³ кН/м²); модуль упругости Е_s = 2,0 ·10⁵ МПа (2,0·10⁸ кН/м²).

Бетон тяжелый класса В30, согласно табл. 2 приложения R_b = 17 МПа (17·10³ кН/м²), Е_b = 32,5·10³ МПа (32,5·10⁶ кН/м²); R_bt,n = 1,75 МПа (1,75·10³ кН/м²); R_bt = 1,15МПа (1,15·10³ кН/м²).

Проектируемая плита должна рассчитываться по предельным состояниям первой и второй групп для работы конструкции в стадиях:

• изготовления, транспортирования, монтажа, эксплуатации.

К плите не предъявляются требования непроницаемости (категория 3 трещиностойкости). При арматуре А800 предельно допустимая ширина раскрытия трещин a_crc,ult не должна превышать 0,2 мм при продолжительном раскрытии и 0,3мм при непродолжительном раскрытии /9/.

2.1.1. Расчет ребристой плиты в стадии эксплуатации

При расчете плиты в стадии эксплуатации необходимо выполнить:

• расчеты прочности продольных ребер по нормальным и наклонным сечениям, расчет прочности полки при местном изгибе, проверку трещиностойкости продольных ребер, расчет прогибов.

• при необходимости рассчитать ширину раскрытия трещин и влияние появления начальных трещин (от усилия предварительного натяжения арматуры) на величины прогибов и ширины раскрытия трещин в стадии эксплуатации.

• Установление размеров и расчетного пролета плиты

Предварительно задаемся сечением ригеля:высота сечения h=600 мм, ширина сечения понизу b = 600 мм, ширина сечения ребра (поверху) b’_f=300 мм, вылет полки с = 150 мм.

Расчетный пролет плиты при ее опирании на полки ригеля определяется в соответствии с рис. 3 приложения.

см

Здесь – ширина ригеля поверху,

а – зазор между торцом плиты и ригеля, принимаем, а =1 см,

с – вылет полки ригеля, с = 150 мм,

с₁ - длина площадки опирания плиты, принята 14 см.

Конструктивная длина плиты

Высота плиты

Принимаем 30 см, ширину продольных ребер понизу 7 см; поверху 9 см; ширину верхней полки b’_f = 122,6см; толщину сжатой полки = 5 см. Толщина ребра расчетного таврового сечения без учета заделки швов между плитами принята 14 см.

Расчетная ширина свеса полки в каждую сторону от ребра при отсутствии поперечных ребер должна быть не более:

• 1/6 пролета плиты, 524/6 =87,33≈87см.,

• половины расстояния в свету между продольными ребрами

• (122,6 – 14)/2 =54,3 см, при h_f / h = 5/30 = 0,167 > 0,1.

Таким образом, минимальная ширина полки, вводимая в расчет, будет равна 54,3 2+7·2 = 122,6 см, то есть в расчет вводится вся ширина полки = 122,6 см.