Расчет и конструирование элементов монолитного ребристого перекрытия. Методические указания к выполнению курсовой работы №1 по дисциплине «Железобетон

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра архитектуры

РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ МОНОЛИТНОГО

РЕБРИСТОГО ПЕРЕКРЫТИЯ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению курсовой работы № 1 по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции»

для студентов, обучающихся по специальности "Промышленное и гражданское строительство" и «Проектирование зданий»

Суслов И.А.

Липецк Липецкий государственный технический университет

2015

УДК 624.012(07) С 901

Рецензент - д-р техн. наук, проф. Скляднев А.И.

Суслов, И.А.

С901 Расчет и конструирование элементов монолитного ребристого перекрытия [Текст]: метод. указания к выполнению курсовой работы №1 по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции» для студентов, обучающихся по специальности "Промышленное и гражданское строительство" и «Проектирование зданий» / И.А. Суслов. – Липецк: Изд-во Липецкого государственного технического университета,

2015. – 34 с.

В данной работе приводятся указания по расчету и конструированию элементов монолитного ребристого перекрытия (балочной плиты и второстепенной балки).

Дан алгоритм ручного счета прочности нормальных сечений, а также приведены конкретные примеры.

Методические указания предназначены студентам, обучающимся по специальности "Промышленное и гражданское строительство" и «Проектирование зданий» при выполнении курсовой работы №1 по железобетонным конструкциям.

Табл.8 Ил.4 Библиогр.: 6 назв.

© ФГОБУ ВПО «Липецкий государственный технический университет»,2015

1. Общие указания

Данные методические указания составлены с учетом требований СП

63.13330.2012 /1/ и предназначены в помощь студентам-строителям при выполнении первого курсового проекта по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции».

Несмотря на широкое применение в современном строительстве конструкций из сборного железобетона, во многих случаях применение монолитного железобетона может оказаться более целесообразным.

В настоящих указаниях рассматриваются вопросы проектирования элементов монолитного железобетонного междуэтажного перекрытия с балочными плитами. Приводится алгоритм расчета прочности нормальных сечений изгибаемых элементов прямоугольного и таврового (двутаврового)

сечений. Рассмотрены также конкретные примеры расчета железобетонной балочной плиты и второстепенной балки.

В указаниях использована международная система единиц СИ, а также стандарт СТ СЭВ 1565-79 «Нормативно-техническая документация в строительстве. Буквенные обозначения».

2. Указания по проектированию элементов железобетонного монолитного ребристого перекрытия с балочными плитами

2.1. Компоновка конструктивной схемы перекрытия

Ребристые железобетонные перекрытия с балочными плитами состоят из плиты и системы балок – второстепенных и главных, соединенных в монолитное целое и выполняемых из бетона класса не ниже В15 (рис.1). Схемы расположения балок в плане и соответственно сетка колонн, поддерживающих перекрытие, могут быть различными. В процессе проектирования компоновка конструктивной схемы перекрытия производится в зависимости от ряда факторов. Следует принимать во внимание конфигурацию и размеры

3

перекрываемого помещения, назначение здания, требования по освещенности,

величину полезной нагрузки, технические требования по расстановке оборудования. Расположение балок и колонн должно быть выбрано так, чтобы получилось наиболее экономичное перекрытие, имеющее наименьший расход арматуры и бетона.

Работа над проектом перекрытия начинается с выбора схемы расположения балок и колонны (рис.1). Для этого необходимо составить 2÷3

варианта схем с различными направлениями главных и второстепенных балок и различной сеткой колонн.

Рис. 1. Варианты компоновки монолитного перекрытия с балочными плитами

При этом следует учитывать, что пролет главных балок должен быть больше пролета второстепенных балок и принимается в пределах 6÷8м.

4

Второстепенные балки размещаются так, чтобы ось одной из них всегда совпадала с осью колонны. Пролет второстепенной балки может составлять

5÷7м, пролет плиты (шаг второстепенных балок) – 1,7÷2,7м.

Пролеты балок, а также плит следует делать одинаковыми. Однако крайние пролеты могут быть и меньше средних. При этом необходимо следить за тем, чтобы разница в значениях расчетных пролетов (крайнего и среднего) не превышала 10÷20%. В этом случае М и Q разрешается определить по табличным данным.

Расчет технико-экономических показателей по каждому из вариантов выполняется на ЭВМ.

Принятые к рассмотрению варианты должны быть проанализированы в пояснительной записке, выявлены и описаны их преимущества и недостатки.

Вариант, выбранный для детального проектирования, утверждается руководителем проекта. Планы перекрытий по каждому из вариантов должны приводится в пояснительной записке.

2.2.Расчет и конструирование балочной плиты перекрытий

2.2.1.Расчетная схема и сбор нагрузок

Вкурсовом проекте рассчитывается балочная плита перекрытия как многопролетная неразрезная балка прямоугольного сечения шириной 1м,

расположенная поперек второстепенных балок, которые служат её опорами

(рис.1). Расчетные пролеты крайних плит принимаются равными расстоянию от середины площадки опирания на стене до грани второстепенной балки, а

средних – расстоянию между гранями второстепенных балок. Для установления расчетных пролетов плиты необходимо вначале задаться размерами сечения второстепенных балок. При этом их высоту сечения (hsb) можно принять равной пролета второстепенной балки, а ширину сечения bsb=(0.3…0.5)hsb.

5

Сбор нагрузок на 1м.п. плиты следует выполнить в табличной форме по проектным размерам конструкции перекрытия и объемной плотности материала. Конструкция полов перекрытия принимается в соответствии с заданием на проектирование. Для определения нагрузки от собственного веса плиты необходимо задаться ее толщиной. Минимальная толщина плиты составляет 50 мм для гражданских и 60 – для промышленных зданий.

2.2.2. Статический расчет

Расчетные изгибающие моменты в балочной плите определяют с учетом перераспределениния усилий из-за образования пластических шарниров по формулам:

для средних пролетов и опор:

для крайних пролетов и вторых от краев опор:

где (q+p) – полная расчетная нагрузка на 1м2 плиты; los – расчетный пролет плиты.

Вычисленные по указанным формулам пролетные и опорные моменты принимают для балочных плит с любым числом равных пролетов или отличающихся друг от друга по величине не более чем на 20%.

Для балочных плит, окаймленных по всему контуру монолитно связанными с ними балками, величины изгибающих моментов в сечениях средних пролетов и на средних опорах необходимо уменьшить на 20%.

Указанное снижение приближенно учитывает влияние распора у оконтуренных балками пролетов. Поперечные силы определяются по следующим формулам:

на крайней свободной опоре:

6

на первой промежуточной опоре слева:

на первой промежуточной опоре справа и на средних опорах:

2.2.3. Расчет арматуры и конструирование

Сечение продольной рабочей арматуры плиты подбирают так же, как для изгибаемых элементов прямоугольного сечения с одиночной арматурой шириной b=100 см и высотой hs по изгибающим моментам, вычисленным согласно приведенным выше формулам.

Для этого сначала необходимо определить коэффициент статического момента сжатой зоны бетона по формуле

где Rb – расчетное сопротивление бетона осевому сжатию, используется в расчетных формулах с учетом соответствующих коэффициентов условий работы бетона. Затем по табл. 1 настоящих указаний находят ζ – относительное расстояние между равнодействующей усилий в сжатом бетоне и растянутой арматуре, и ξ – относительную высоту сжатой зоны бетона, которую сравнивают с граничным значением:

где ω – характеристика сжатой зоны бетона, определяемая по формуле

ω=α-0,008∙Rb,

коэффициент α для тяжелого бетона принимается равным 0,85;

σscu – предельное напряжение в арматуре сжатой зоны, принимаемое при коэффициенте условий работы бетона γb2 ≥ 1 равным 400 МПа, а при γb2 < 1 –

равным 500 МПа. Рекомендуют к применению элементы, для которых ξ ≤ ξR.

7

При соблюдении данного условия требуемую площадь сечения рабочей арматуры определяют по формулам:

Армирование плиты следует производить сварными рулонными или плоскими сетками.

Таблица 1

Значения ξ, ζ, αm

2.3. Расчет и конструирование второстепенных балок

2.3.1. Расчетная схема и сбор нагрузок

Второстепенная балка рассчитывается как многопролетная неразрезная балка, промежуточными опорами которой служат главные балки.

Расчетный пролет второстепенных балок losb принимается равным расстоянию в свету между главными балками, а при опирании на наружные стены – расстоянию от оси опоры на стене до грани главной балки (рис. 1). Для установления величины расчетных пролетов предварительно необходимо задаться размерами сечения главных балок. При этом их высоту сечения (hmb)

можно принять равной пролета главной балки, а ширину сечения

bmb = 0,4+0,5hmb .

Сбор нагрузок на 1 м.п. второстепенной балки следует производить в табличной форме. Для определения погонной нагрузки необходимо временную и постоянную нагрузку на 1 м2 перекрытия умножить на их шаг и добавить собственный 1 м.п. второстепенной балки.

2.3.2. Статический момент

Расчет заключается в построении огибающей эпюры моментов от расчетной нагрузки с учетом перераспределения усилий. Ординаты верхней и нижней границы огибающей эпюры определяют с помощью рис. 2 и табл. 2.

Зависимости от соотношения расчетных значений временной и постоянной нагрузок.

Поперечные силы для второстепенной балки находят по тем же формулам, что и для балочной плиты.

2.3.3. Расчет арматуры

Вначале необходимо установить размеры поперечного сечения, принятые ранее приближенно, по отрицательному моменту на первой промежуточной опоре:

9

где αm = 0,289 при ξ = 0,35 (для элементов, рассчитываемых с учетом перераспределения внутренних усилий).

Полная высота сечения балки принимается равной hsb = h0 + 3 см и

округленной до размера, кратного 5 см. Для принятых размеров поперечного сечения αm в первом пролете не должно превосходить αR из табл. 3.

где φb1 = 1-0.01∙Rb для тяжелого и мелкозернистого бетонов. Из этого условия

Здесь - поперечная сила на первой промежуточной опоре слева. При

- прочность сжатой наклонной полосы между наклонными трещинами обеспечена и без учета поперечной арматуры. При необходима поперечная арматура, а при следует увеличить размеры сечения и класс бетона /1/.

10