5264

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

Д.А. Ламзин

ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОНОЛИТНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО

РЕБРИСТОГО ПЕРЕКРЫТИЯ МНОГОЭТАЖНОГО

ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ЗДАНИЯ

Учебно-методическое пособие

для выполнения курсовой работы по дисциплине «Основы проектирования строительных конструкций» для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль Организация инвестиционно-строительной деятельности

Нижний Новгород

2022

3

УДК 624.012.35 (075.8)

Ламзин, Д.А. Проектирование монолитного железобетонного ребристого перекрытия многоэтажного производственного здания: учебно-методическое пособие / Д. А. Ламзин; Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2022. – 20 с. : ил. – Текст : электронный.

Приведены рекомендации по выполнению курсовой работы на тему: «Проектирование монолитного железобетонного ребристого перекрытия многоэтажного производственного здания» со ссылками на литературные источники. Описан порядок расчета по первой группе предельных состояний балочной плиты и второстепенной балки. Приведены рекомендации по конструированию проектируемых элементов перекрытия, а также правила оформления рабочих чертежей.

Настоящее учебно-методическое пособие предназначено для студентов, обучающихся в ННГАСУ по направлению 08.03.01 Строительство, профиль Организация инвестиционностроительной деятельности, при выполнении курсовой работы по дисциплине «Основы проектирования строительных конструкций».

© Д.А. Ламзин, 2022

© ННГАСУ, 2022.

4

Содержание

5

Введение

В соответствии с разработанной, проверенной и согласованной рабочей программой дисциплины Б.1.В.45. «Основы проектирования строительных конструкций» в процессе ее освоения студент должен выполнить курсовую работу на тему «Проектирование монолитного железобетонного ребристого перекрытия многоэтажного производственного здания». По графику учебной работы данная курсовая работа оформляется в течение 6-го семестра с защитой до промежуточной аттестации. При ее выполнении студент должен соблюдать требования свода правил по назначению нагрузок, воздействий и их сочетаний

[1], требования свода правил по проектированию железобетонных конструкций

[2], требования ГОСТов к оформлению чертежей железобетонных конструкций

[3, 4], а также может использовать методические указания [5], учебно-

методические [6, 7] или учебные [8] пособия.

Целью выполнения курсовой работы является приобретение навыков по компоновке балочной клетки, определению размеров и выполнению расчёта сечений проектируемых элементов перекрытия, а также их конструированию. В

начале семестра студенту выдается задание на выполнение курсовой работы в виде заполненного преподавателем бланка (Приложение А) с указанием исходных данных, необходимого объема работы и рекомендуемой литературы.

Исходными данными для проектирования монолитного ребристого перекрытия

3...5-ти этажного производственного здания, которые варьируются в группе студентов, являются:

место строительства (город);

значение пролета поперек здания и число пролетов;

величина шага колонн вдоль здания и число шагов;

высота этажа и их количество;

величина временной нормативной нагрузки на междуэтажных перекрытиях;

6

значение коэффициента снижения временной нагрузки для второстепенных балок монолитного перекрытия;

класс бетона для монолитного перекрытия;

класс рабочей продольной арматуры второстепенной балки.

В состав курсовой работы входит расчёт по первой группе предельных состояний и конструирование только двух элементов перекрытия – балочной плиты и второстепенной балки.

Порядок выполнения расчета балочной плиты

1. Необходимо предварительно задаться размерами сечений элементов перекрытия (п. 11.3.1 [9]) и вычислить расчетные пролеты плиты. Минимальное значение толщины плиты междуэтажных перекрытий производственных зданий составляет 60 мм (п. 5.4 [10]). Для пролетов плит, поддерживаемых с обеих сторон монолитно с ними связанными ребрами или балками, расчетный пролет принимается равным пролету в свету. В случае плоского свободного опирания расчетный пролет увеличивается против пролета в свету на половину толщины плиты. Высота сечения второстепенных балок обычно составляет

1/12…1/20 их пролета, а главных – 1/8…1/15. Ширину сечения балок принимают равной 0,4…0,5 от их высоты.

2. Расчет нагрузки на плиту. Нагрузка на плиту принимается равномерно распределенной. Балочные плиты рассматриваются при расчете как полосы шириной 1 м, вырезанные из плиты параллельно ее коротким сторонам.

Поэтому полная расчетная нагрузка на 1 м2 площади плиты численно равна погонной нагрузке вдоль ее пролета. Постоянная расчетная нагрузка от собственного веса плиты подсчитывается по предварительно принятой ее толщине и удельному весу железобетона, равного 25 кН/м3, с учетом коэффициента надежности γf =1,1 (табл. 7.1 [1]). Вес пола и перегородок на 1 м2

площади перекрытия, включаемый в постоянную нагрузку, принимается

7

условно равным 2,5 кН/м2. Временная нагрузка указывается в задании на

курсовой проект.

3.Определение усилий (изгибающих моментов) в плите. Расчетная схема плиты – многопролетная неразрезная балка. Изгибающие моменты в расчетных сечениях определяются с учетом их перераспределения вследствие пластических деформаций бетона и арматуры [11].

4.Уточнение толщины плиты. При определении толщины плиты рекомендуется задаваться для опасного сечения значением ξ≈0,23-0,27 [5]. Если вычисленная толщина плиты не совпадает с предварительно принятой величиной, необходимо выполнить пересчёт полной нагрузки и соответствующих ей усилий в расчетных сечениях за счет изменения собственного веса плиты.

5.Вычисление и подбор арматуры в расчетных сечениях плиты.

Определение площади арматуры производят по формулам для расчета изгибаемого элемента прямоугольного сечения (п. 3.2.8 [10]) шириной 1 м. При наличии связей, препятствующих горизонтальным перемещениям, возникает усилие распора, которое повышает несущую способность и снижает деформативность элемента. Поэтому в балочных плитах с h/l ≥ 1/30,

окаймленных по всему контуру ребрами или балками, которые монолитно связаны с плитами, производится уменьшение площади арматуры на 20%

против найденной из расчета без учета распора. В крайних пролетах и над вторыми от края перекрытия опорами уменьшение сечения арматуры против данных расчета без учета распора не производится. Армирование плиты расчетной арматурой производится только в одном, рабочем направлении – перпендикулярно второстепенным балкам (параллельно расчетному пролету).

Подбирать диаметр и шаг стержней рабочей арматуры можно по таблице 4.8

[12].

8

Порядок выполнения расчета второстепенной балки

1. Вычисление расчетных пролетов второстепенной балки. Расчетный пролет равнопролётных балок для средних пролетов и для крайних пролетов при наличии по контуру перекрытия обвязочных балок принимается равным расстоянию между прогонами (или прогоном и обвязочной балкой) в свету. В

случае опирания равнопролётных балок на стену крайний расчетный пролет принимают равным расстоянию от боковой поверхности прогона до центра опоры на стене. Неравнопролетные второстепенные балки с пролетами,

отличающимися друг от друга не более чем на 10 %, разрешается рассчитывать как равнопролетные. При этом опорные моменты следует определять по большему смежному пролету.

2.Расчет нагрузки на второстепенную балку. Расчетная равномерно распределенная по длине пролета нагрузка на второстепенную балку слагается из нагрузки, которая передается плитой с ширины грузовой площади, равной шагу второстепенных балок, и веса ребра балки, расположенного ниже плиты.

3.Определение расчетных усилий: изгибающих моментов и поперечных сил. Расчетная схема второстепенной балки – многопролетная неразрезная балка. Изгибающие моменты в расчетных сечениях определяются с учетом их перераспределения вследствие пластических деформаций бетона и арматуры. При построении эпюры изгибающих моментов вводится приведенная постоянная нагрузка, приближенно учитывающая изменение отрицательных моментов в пролете второстепенных балок, обусловленное сопротивлением главных балок кручению [11].

4.Уточнение размеров второстепенной балки по опорному моменту на первой промежуточной опоре при ξ=0,35. На опоре действует отрицательный момент, плита оказывается в растянутой зоне и расчет выполняют как для прямоугольного сечения шириной, равной ширине ребра.

Если окончательно установленные унифицированные размеры сечения балки

не совпадают с предварительно принятыми, необходимо выполнить пересчёт

9

полной нагрузки и соответствующих ей усилий в расчетных сечениях за счет изменения собственного веса ребра балки, расположенного ниже плиты.

5. Вычисление требуемой площади продольной арматуры в четырех расчётных нормальных сечениях: в первом и средних пролетах – как для таврового сечения (п. 3.2.12 [10]), на первой промежуточной и средней опорах

– как для прямоугольного сечения (п. 3.2.8 [10]). На действие отрицательного момента в среднем пролете расчет выполняют как для прямоугольного сечения

(п. 3.2.8 [10]). По результатам расчета при помощи таблицы сортамента арматуры (приложение 3 [10]) подбираются диаметр продольных рабочих стержней, учитывая их количество и обеспечивая минимальный запас по площади.

6. Расчет балки на прочность при действии поперечных сил на основе модели наклонных сечений. Производятся проверки прочности по бетонной полосе между наклонными сечениями и по наклонному сечению. Поперечные стержни рассчитывают для трех наклонных сечений: у первой промежуточной опоры слева и справа, а также у крайней опоры. Расчет начинают с максимальной величины поперечной силы, для восприятия которой принимают необходимый шаг поперечных стержней определенного диаметра. Формулы для вычисления требуемой интенсивности хомутов приведены в п. 3.2.20 [10].

Далее производят увеличение шага поперечных стержней, обеспечивая при этом прочность оставшихся наклонных сечений и соблюдая конструктивные требования. Диаметр поперечной арматуры в вязаных каркасах принимают не менее 6 мм. В сварных каркасах диаметр поперечной арматуры принимают не менее диаметра, устанавливаемого из условия сварки с наибольшим диаметром продольной арматуры. Если поперечная сила по расчету не может быть воспринята только бетоном, следует предусматривать установку поперечной арматуры с шагом не более 0,5h0 и не более 300 мм. В средней части пролета балки, где поперечная сила по расчету воспринимается только бетоном, следует предусматривать установку поперечной арматуры с шагом не более 0,75h0 и не более 500 мм. Определяются длины приопорных участков второстепенной

10

балки (п. 3.2.21 [10]), на которых следует размещать поперечные стержни с учащённым шагом. Фактическая длина этих участков должна быть не менее расчётных значений и окончательно устанавливается при конструировании каркасов.

Оформление рабочих чертежей курсовой работы

После завершения расчетной части курсовой работы приступают к выполнению рабочих чертежей графической части в соответствии с [3, 4].

Основные принципы конструирования проектируемых элементов приведены в

[12, 13]. Примеры оформления чертежей элементов монолитного перекрытия,

рассчитываемых в курсовой работе, приведены в [7]. Многопролетные балочные плиты армируют в соответствии с характером эпюры моментов сварными сетками с продольным или поперечным расположением рабочей арматуры в зависимости от способа армирования (непрерывный или раздельный), а также отдельными стержнями. Второстепенные балки армируют сварными или вязаными каркасами. Длина пролетных сварных каркасов второстепенных балок назначается равной размеру пролета в свету, а за грань опор заводятся специальные стыковые стержни. На опорах в этом случае балки армируют гнутыми сетками с продольными рабочими стержнями. При действии на балку временной равномерно распределенной нагрузки, не превышающей утроенной постоянной, можно половину (по площади) верхних стержней заводить за грань средней опоры в смежный пролет на 1/3 пролета в свету, а половину – на 1/4.

Согласно [4] в состав чертежей монолитной железобетонной конструкции включают:

чертежи общего вида (при необходимости);

схему расположения элементов монолитной конструкции (при необходимости);