2166

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

_________________________________

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Пензенский государственный университет архитектуры и строительства» (ПГУАС)

ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ

МЕТОДИКА РАСЧЕТА КОНСТРУКЦИЙ МНОГОЭТАЖНЫХ КАРКАСНЫХ ЗДАНИЙ

Методические указания по выполнению курсовой работы (проекта)

для направления подготовки 08.03.01 «Строительство»

Под общей редакцией доктора технических наук, профессора Ю.П. Скачкова

Пенза 2015

1

УДК 624.012.45 (076.2) ББК 38.626.1 Я73

Ж51

Методические указания подготовлены в рамках проекта «ПГУАС – региональный центр повышения качества подготовки высококвалифицированных кадров строительной отрасли» (конкурс Министерства образования и науки Российской Федерации – «Кадры для регионов»)

Рекомендовано Редсоветом университета Рецензент – кандидат технических наук, профессор кафедры «Строительные конструкции»

И.С. Гучкин (ПГУАС)

Железобетонные конструкции. Методика расчета конструкЖ51 ций многоэтажных каркасных зданий: методические указания по выполнению курсовой работы (проекта) для направления подготовки 08.03.01 «Строительство» / О.В. Лаврова, С.А. Толушов, С.А. Болдырев; под общ. ред. д-ра техн. наук, проф.

Ю.П. Скачкова. – Пенза: ПГУАС, 2015. – 40 с.

Приведены сведения о расчёте и конструировании железобетонных несущих конструкций каркаса многоэтажного здания. Рассмотрены примеры расчёта панели перекрытия с круглыми пустотами, разрезного ригеля, центрально нагруженной колонны и фундамента.

Методические указания подготовлены на кафедре «Строительные конструкции» и базовой кафедре ПГУАС при МУП «Пензгорстройзаказчик» и предназначены для использования студентами, обучающимися по направлению подготовки 08.03.01 «Строительство» при выполнении курсовой работы по дисциплине «Железобетонные конструкции».

©Пензенский государственный университет архитектуры и строительства», 2015

©Лаврова О.В., Толушов С.А.,

Болдырев С.А., 2015

2

ПЛИТА С КРУГЛЫМИ ПУСТОТАМИ

Плита междуэтажного перекрытия с номинальными размерами в плане 2,2 6 м эксплуатируется при положительной температуре и влажности окружающей среды 40-65 %.

Временная нормативная нагрузка на перекрытие – 5 кН/м2. Способ изготовления – заводской по агрегатно-поточной технологии с натяжением арматуры на упоры. Бетон тяжёлый, с объёмным весом 24 кН/м2.

Расчётный пролёт плиты (рис. 1) при опирании на ригель перекрытия поверху

l0 l b2 6000 2502 5875 мм = 5,875 м.

a

б

Рис. 1. Геометрические размеры (а) и расчётная схема (б) плиты

Подсчёт нагрузок на 1 м2 перекрытия приведён в табл. 1.

4

Таблица 1

Нагрузки на 1м2 перекрытия

Определяется расчётная нагрузка на 1 м длины плиты при ширине 2,2 м с учётом коэффициента надёжности по назначению здания n 0,95 (класс

ответственности здания II):

– для расчета по прочности

– для расчета по второй группе предельных состояний полная qtot 8,8 2,2 0,95 18,39 кНм ,

длительная ql 7,3 2,2 0,95 15,257 кНм .

Расчётные усилия:

– для расчета по прочности

– для расчета по второй группе предельных состояний

Назначаются геометрические размеры поперечного сечения плиты (см.

рис. 1).

Расчётные характеристики материалов:

– бетон – тяжелый класса В35.

Rb 19,5МПа,Rbt 1,3МПа,Rbn Rb,ser 25,5МПа, Rbtn 1,95МПа, Eb 34500 МПа

5

(определяется в соответствии с прил. 1);

–арматура – напрягаемая класса А1000Ø10 мм.

Rsn 1000 МПа, Rs 830 МПа, Rsw 300 МПа, Es 200000 МПа

Расчет прочности нормальных сечений плиты

Проверяется положение нейтральной оси:

228 кН м М 92,52 кН м,

т.е. граница сжатой зоны проходит в полке – расчет производится как для прямоугольного сечения шириной b b'f 2160 мм.

Определяется значение коэффициента αm:

R принимается согласно прил. 3.

Следовательно, сжатая арматура по расчету не требуется. Сечение рассчитывается с одиночной арматурой.

Вычисляется относительная высота сжатой зоны

0,062 0,174 .

R 0,357

R определяется согласно приложению 3.

Условие R соблюдается, расчетное сопротивление напрягаемой арматуры Rs можно увеличить путем умножения на коэффициент условной работы s 3 , учитывающий увеличение сопротивления напрягаемой арматуры выше условного предела текучести

6

Так как пустот в плите 11, согласно прил. 4 принимается 8Ø10 А1000.

Aspф 6,28 см2 .

В многопустотных плитах в соответствии с [2]наибольшее расстояние между осями стержней продольной арматуры не должно превышать 2h (2 220 440 мм) и не должно быть более 400 мм.

Выполняется проверка расстояния между осями стержней продольной арматуры.

плиты понизу до оси крайнего продольного стержня.

2180 2 70,5 254,875 400 мм, 8

следовательно, расчет выполнен верно.

Расчет прочности наклонных сечений плиты

В соответствии с [1] в многопустотных плитах высотой менее 300 мм, на участках, где поперечная сила воспринимается только бетоном, поперечную арматуру можно не устанавливать. Выполняется проверочный расчет.

= 21,44 кНм – полная,

где qv = 12,54 кНм – временная нагрузка. Расчет выполняется из условия

Q Qb Qsw ,

где Q – поперечная сила в рассматриваемом сечении; Qb – поперечная сила, воспринимаемая бетоном; Qsw – поперечная сила, воспринимаемая хомутами.

Вычисление поперечной силы, воспринимаемой бетоном Qb

Предварительно назначается усилие преднапряжения с учетом всех потерь.

7

sp принимается до 700 МПа для стержневой арматуры и округляется до 10 МПа.

P sp Asp 700 103 6,28 10 4 439,6 кН.

Вычисляется коэффициент, учитывающий влияние предварительного напряжения на прочность наклонного сечения

n 1 1,6 RPb A1 1,16 RPb A1 2 1 0,3984 0,072 1,33 ,

где А1 – площадь бетонного сечения без учета свесов сжатой полки

Нагрузка приводится к эквивалентной равномерно распределенной и определяется в соответствии с формулой

Наиболее выгодное расположение проекции наклонного сечения при действии эквивалентной равномерно распределенной нагрузки определяется по формуле, указанной выше. При этом должны выполняться условия

При вычислении Qb должны выполняться следующие условия

Qb,min Qb Qb,max ;

Qb,min 0,5Rbtbh0 0,5 1,3 103 0,411 0,19 50,76 кН; Qb,max 2,5Rbtbh0 2,5 1,3 103 0,411 0,19 253,79 кН.

Условия выполняются, для дальнейших расчетов принимается Qb.

8

Вычисление поперечной силы, воспринимаемой хомутами Qsw

Усилие Qsw определяется по формуле Qsw 0,75qswc0 в зависимости от величины

Qb1 2 Mb q1 2 38,48 15,17 48,32 кН.

Проверяем условие

условие не выполняется.

Q Qb Qsw , 62,98 67,5 Qsw ,

Qb Q, следовательно, установка поперечной арматуры не требуется по расчету.

Расчет плиты по предельным состояниям второй группы

Согласно [1] к заданной плите предъявляются требования, соответствующие 3-й категории трещиностойкости, т.е. допускается непродолжительное

раскрытие трещин шириной acrc1 0,3 мм и продолжительное acrc2 0,2 мм.

Геометрические свойства:

Находится площадь приведенного сечения

Ared bf hf bf hf b h Asp ,

где α – коэффициент приведения арматуры к бетону

Es 200000 5,8 . Eb 34500

Ared 2160 39 2160 38 586 143 5,8 628 2538 102 мм.

Принимается толщина защитного слоя бетона а=30 мм.

Определяется статический момент приведенного сечения относительно нижней грани

30 5,8 628 2773,4 104 мм3.

а

9