Веселов_Жуков_Новожилова_Хегай_Проектирование четырехэтажного промышленного здания_учеб_пособ_2013

Проектирование четырехэтажного промышленного здания

Так как qsw = 430,35 > 0,25Rbt b = 50,625кН/м,

M b =1,5Rbt bh02 =1,5 0,675 1000 0,3 0,7152 =155,3 кНм [3].

Определяем длину проекции невыгоднейшего наклонного сечения c:

Принимаем длину проекции невыгоднейшего наклонного сече-

ния c = 0,715 м.

Длину проекции наклонной трещины c0 принимают равной c, но не более 2h0 = 2 0,715=1,43м (см. п. 3.31 [3]).

Принимаем длину проекции наклонной трещины c0 = c = 0,715м. Тогда

Qsw = 0,75qswc0 = 0,75 430,35 0,715= 230,8кН.

Поперечная сила, воспринимаемая бетоном (п. 3.31 [3]):

Qb = Mcb = 1550,715,3 = 217,2 кН,

но не более

Qb,max = 2,5Rbtbh0 = 2,5 0,675 103 0,3 0,715 = 362кН

и не менее

Qb,min = 0,5Rbt bh0 = 0,5 0,675 103 0,3 0,715 = 72,4кН, 70,4кН < Qb = 217,2 кН < 352кН.

Глава 2. Проектирование сборного железобетонного перекрытия

Принимаем Qb = 217,2 кН.

Изгибаемые элементы по наклонному сечению расчитывают из условия Q ≤ Qb + Qsw (см. п. 3.31 [3]), где Q – поперечная сила

внаклонномсечениисдлинойпроекцииc;привертикальнойнагрузке, приложенной к верхней грани элемента, значение Q принимается

внормальном сечении, проходящем на расстоянии c от опоры; при этом следует учитывать возможность отсутствия временной нагрузки на приопорном участке длиной c:

Q = QВгр,л −vc = 369,0 − 25,4 0,715 = 350,8кН.

При Qb +Qsw = 230,8+ 217,2 = 448кН > Q = 350,8кН, т. е. проч-

ность наклонных сечений на приопорных участках у опоры B и C обеспеченаприустановкепоперечнойарматурыдиаметром8ммкласса А400 с шагом 100 мм на приопорных участках, равных четверти пролета у опор В и С.

Расчет прочности на действие момента по наклонному сечению

На средних опорах В и С концы стержней неразрезного ригеля приварены к надежно заанкеренным закладным деталям, поэтому расчетпрочностинаклонныхсеченийна действиемомента непроиз-

водим (см. п. 3.44 [3]).

Определение шага поперечной арматуры в средней части пролета

Поперечные стержни устанавливаем с расчетным шагом s =100 мм. В средней части пролета

Определяем поперечную силу, воспринимаемую бетоном:

M b =1,5Rbt bh02 =1,5 0,675 1000 0,3 0,6952 =146,7кНм.

Проектирование четырехэтажного промышленного здания

Длина проекции невыгоднейшего наклонного сечения c:

но не более 3h0 = 3 0,695 = 2,08м.

Принимаем длину проекции невыгоднейшего наклонного сече-

ния c = 1,16 м.

Поперечная сила, воспринимаемая бетоном (п. 3.31 [3]):

Qb = Mcb 1461,16,7 =126,5кН,

но не более

Qb,max = 2,5Rbtbh0 = 2,5 0,675 103 0,3 0,695 = 352кН

и не менее

Qb,min = 0,5Rbt bh0 = 0,5 0,675 103 0,3 0,695 = 70,4кН,

70,4кН < Qb =126,5кН < 352кН.

Принимаем Qb =126,5кН < Q1 = 200,8кН, т. е. поперечная сила

не может быть воспринята только бетоном.

Максимально допустимый шаг поперечных стержней при h0 = 750−55= 695мм:

s ≤ 0,5h0 = 0,5 695 = 347мм; s ≤ 300 мм;

Шаг поперечных стержней принимаем s = 300 мм.

qsw = Rsw s Asw = 285 103 0,000151 =143,5кН/м.

0,3

Глава 2. Проектирование сборного железобетонного перекрытия

Так как qsw =143,5 > 0,25Rbtb = 50,6кН/м, то хомуты учитыва-

ются в расчете и M b =1,5Rbt bh02 =146,7кНм [3].

Определяем длину проекции невыгоднейшего наклонного сечения c:

но не более 3h0 = 3 0,695= 2,08м.

Принимаем длину проекции невыгоднейшего наклонного сечения c = 0,82м.

Длину проекции наклонной трещины c0 принимают равной c, но не более 2h0 = 2 0,695=1,39м. Принимаем длину проекции на-

клонной трещины c0 = c = 0,82м. Тогда

Qsw = 0,75qswc0 = 0,75 143,5 0,82 =88,3 кН.

Поперечную силу, воспринимаемую бетоном, определяют по формуле

Qb = Mcb ,

но не более

Qb,max = 2,5Rbtbh0 = 2,5 0,675 103 0,3 0,695 = 352кН

и не менее

Qb,min = 0,5Rbt bh0 = 0,5 0,675 103 0,3 0,695 = 70,4кН.

70,4кН < Qb = Mcb =1460,82,7 =179кН < 352кН.

Принимаем Qb =179кН.

Проектирование четырехэтажного промышленного здания

При Qsw +Qb =88,3 +179= 267,3 кН > Q1 = 200,8кН, т. е. проч-

ность наклонных сечений в средней части пролетов между опорами обеспечена при шаге поперечных стержней 8 мм класса А400

с шагом s = 300 мм.

Схема армирования неразренного ригеля приведена на рис. 24.

Определение мест обрыва стержней продольной арматуры

В соответствии с п. 3.96–3.97 [5] в целях экономии арматуры часть стержней пролетной арматуры разрешается обрывать, не доводядо опор.Присварныхкаркасахвбалкахширинойболее150ммдо опор доводят не менее двух стержней. Места обрыва стержнейопределяются расчетом в соответствии с эпюрами моментов присоответствующих схемах загружения ригеля временной нагрузкой.

Расстояние от опор до мест теоретического обрыва стержней разрешается определять графически по эпюрам моментов в масштабе при условии, что эпюры вычерчены не менее чем по пяти ординатам в каждом пролете с помощью лекала.

Из условия обеспечения надежной анкеровки обрываемые стержни должны быть заведены за место теоретического обрыва на величину

где Q – поперечная сила от расчетных нагрузок в месте теоретиче-

ского обрыва стержней при соответствующей схеме загружения: ds –

диаметр обрываемых стержней; qsw = RswsAsw ; Rsw – расчетное со-

противление поперечной арматуры.

Кроме того, должны быть соблюдены конструктивные требова-

ния п. 5.32 и 5.33 (см. п. 3.47 [3]):

базовую (основную) длину анкеровки, необходимую для передачи усилия в арматуре с полным расчетным значением сопротивления Rs на бетон, определяют по формуле

Глава 2. Проектирование сборного железобетонного перекрытия

Рис. 24. Схема армирования неразрезного ригеля

Проектирование четырехэтажного промышленного здания

где η1 – коэффициент, учитывающий влияние вида поверхности арматуры, принимаемыйравным 2,5 для арматурыклассов А300, А400, А500; η2 – коэффициент, учитывающий влияние размера диаметра

арматуры, принимаемыйравным 1,0при диаметре арматурыds 32 мм; As и us – соответственно площадь поперечного сечения анкеруемого стержня арматуры и периметр его сечения, определяемые по номинальному диаметру стержня;

требуемую расчетную длину анкеровки арматуры с учетом конструктивного решения элемента в зоне анкеровки определяют по формуле

lan = αl0,an As,col , As,ef

где As,col и As,ef – требуемая площадь поперечного сечения армату-

ры по расчету с полным расчетным сопротивлением и фактически установленная; – коэффициент, учитывающий влияние на длину анкеровки напряженного состояния бетона и арматуры и конструктивного решения элемента в зоне анкеровки, принимаемый равным 1,0 при анкеровке растянутых стержней периодического профиля

спрямыми концами.

Вкрайних пролетах ригеляв нижней зоне обрываемтри стержня диаметром 20 мм у опорыВ, расположенных во втором ряду. Тогда

Всредних пролетах в нижней зоне обрываем три стержня диаметром 18 мм, расположенных во втором ряду.

ВверхнейзонеуопорыВсостороныкрайнегопролета обрываем сначала два стержня диаметром 25 мм, а затем – один стержень

Глава 2. Проектирование сборного железобетонного перекрытия

диаметром 22 мм, заменив их после обрыва стержнями диаметром 16 мм из стали класса А400. Соединение стержней диаметром 25 и22 ммсостержнямидиаметром16ммвыполняетсяконтактнойстыковой или ванной сваркой (см. п. 6–13 табл. 38 [4]).

В верхней зоне уопоры Всо стороны среднего пролета и у опоры С и со стороны обоих пролетов обрываем два средних стержня диаметром25мм изаменяемихстержнямидиаметром14 ммсостыком стыковой или ванной сваркой (см. п. 6–13 табл. 38 [4]).

Расчеты по определению несущей способности ригеля после обрыва в нем части рабочей арматуры, необходимые для построения эпюрыматериалов,сведенывтабл.11;расчетыпоопределениюмест обрыва стержней – в табл. 12.

Проектирование четырехэтажного промышленного здания

Принцип построения эпюры материалов и определения мест обрыва стержней показан на рис. 25.

Рис. 25. Эпюра материалов

2.4. Расчет разрезного ригеля

Согласноразбивочнойсхемеригельпредставляетсобойразрезнуюмногопролетную конструкциюсосвободным опираниемконцов на кирпичные стены здания.

Рассчитаем средний пролет ригеля.

Глава 2. Проектирование сборного железобетонного перекрытия

За расчетный пролет разрезного ригеля принимается расстояние между центрами площадок опирания ригеля на консоли колонн

(см. рис. 18).

l0 = lср − hc − a /2 − a /2 = 6,48−0,4−0,25/2 −0,25/2 = 5,83м.

Нагрузка от сборных панелей передается продольными ребрами в виде сосредоточенных сил. Для упрощения расчета без большой погрешности при четырех и более сосредоточенных силах разрешается заменять такую нагрузку эквивалентной (по прогибу), равномерно распределенной по длине ригеля. Расчетная схема ригеля представлена на рис. 26.

v g

l0

М

Q

Q

Рис. 26. Расчетная схема разрезного ригеля

Статический расчет

По рекомендациям [12] принимаем ригель сечением 3070 см

(табл. 13).

Погонная нагрузка на ригель:

полная расчетная нагрузка

(g + v) lп =18 6,14 =115,15кН/м;

постоянная и временная длительная расчетная нагрузка

(g + v) lп =17,0 6,14 =104,1кН/м, где lп = 6,14м.

Проектирование четырехэтажного промышленного здания

h= 200 −50 =150мм,

ρ= 2500 кг/м3

Глава 2. Проектирование сборного железобетонного перекрытия

Поперечные силы на опорах ригеля

Для более точного определения Qmax за расчетный пролет принимаем lср = 6,48м, так как нагрузка от сборных панелейпередается продольными ребрами в виде сосредоточенных сил.

Определение размеров поперечного сечения ригеля

Ригель проектируем из бетона класса В20. При γb1 = 0,9

и γb1Rb = 0,9 11,5=10,35МПа, γb1Rbt = 0,9 0,9 = 0,81МПа, арматура класса А500 с Rs = 435МПа. Рабочую арматуру располагаем в трех плоских сварных сетках:

Необходимую расчетную высотусечения ригеля определяем по максимальному изгибающему моменту.

Задаемся: ширина сечения ригеля b = 300 мм, ξ = 0,45< ξR ,

αm = 0,349 (прил. 1).

h = 750мм, b = 300 мм. Тогда h0 = h −a = 750−60 = 690мм.

Проектирование четырехэтажного промышленного здания

Расчет прочности нормальных сечений

ξ =1 − 1 − 2αm =1 − 1 − 2 0,315 = 0,392 < ξR = 0,493,

As = ξRbbh0 = 0,392 10,35 300 690 =1931мм2 .

Rs 435

Принимаем в растянутой зоне 322+320 A500 с As =1140+

+942 = 2082мм2 .

Монтажную арматуру назначаем: 312 класса A240.

Расчет ригеля на действие поперечных сил

ПринимаемпоперечнуюарматуруклассаA400с Rsw = 285МПа

(табл. 2.6 [3]). В каркасахприпродольных стержнях диаметром22 мм поперечные стержни из условия технологии сварки принимаем диа-

метром 8 мм (dw ≥ 0,25d , см. п. 9. ГОСТ 14098–91):

Asw = 50,3 3 =151мм2 (38 А400), Q = 354,5 кН.

Максимально допустимый шаг поперечных стержней у опор в соответствии с п. 5.21 [3] при h0 = 750−55= 690мм:

s ≤ 0,5h0 = 0,5 690 = 345мм; s ≤300 мм;

Принимаем шаг поперечных стержней в сетках на приопорном участке, равном четверти пролета, s =150мм.

Глава 2. Проектирование сборного железобетонного перекрытия

Расчет прочности по полосе между наклонными сечениями

Прочность по наклонной полосе между наклонными сечениями рассчитываем из условия (3.43) [3]:

Q ≤ 0,3Rbbh0 ,

где Q принимается на расстоянии не менее h0 от опоры:

0,3Rbbh0 = 0,3 10,35 103 0,3 0,690 = 642,7кН,

Q = Q −qh0 = 354,5−115,15 0,690= 279кН,

279 кН < 642,7кН.

Прочность наклонной полосы на сжатие обеспечена.

Расчет прочности на действие поперечной силы по наклонному сечению

При Asw = 50,3 3 =151мм2 (38 А400) с шагом s =150мм

то M b =1,5Rbt bh02 =1,5 0,81 1000 0,3 0,692 =173,5кНм [3].

Определяем длину проекции невыгоднейшего наклонного сечения c.

Проектирование четырехэтажного промышленного здания

но не более 3h0 = 3 0,69 = 2,07м и не менее h0 = 0,69м. Принимаем длину проекции невыгоднейшего наклонного сече-

ния c = 0,73 м.

Длину проекции наклонной трещины c0 принимают равной c, но не более 2h0 = 2 0,69 =1,38м (см. п. 3.31 [3]).

Принимаем длину проекции наклонной трещины c0 = c = 0,715м. Тогда

Qsw = 0,75qswc0 = 0,75 286,8 0,73=157кН.

Поперечная сила, воспринимаемая бетоном (п. 3.31 [3]),

Qb = Mcb = 1730,73,5 = 237,7кН,

но не более

Qb,max = 2,5Rbtbh0 = 2,5 0,81 103 0,3 0,69 = 419,2 кН

и не менее

Qb,min = 0,5Rbt bh0 = 0,5 0,81 103 0,3 0,69 = 83,8кН,

83,8кН < Qb = 237,7кН < 419,2 кН.

Принимаем Qb = 237,7кН.

Изгибаемыеэлементыпонаклонномусечениюрассчитываемиз условия Q ≤ Qb + Qsw , где Q – поперечная сила в наклонном сече-

нии с длиной проекции c; при вертикальной нагрузке, приложенной к верхней грани элемента, значение Q принимается в нормальном

Глава 2. Проектирование сборного железобетонного перекрытия

сечении, проходящем на расстоянии c от опоры; при этом следует учитывать возможность отсутствия временной нагрузки на приопорном участке длиной c:

Q = Q +Q −vc = 354,5−88,42 0,73 = 289,95кН.

При Qb +Qsw =157+ 237,7 = 394,7кН > Q = 336кН, т. е. проч-

ность наклонных сечений у опоры обеспечена.

Определение шага поперечной арматуры в средней части пролета

Q1 = Q − q lср4 = 354,5−115,15 0,956,448 =177,3 кН.

Определяем поперечную силу, воспринимаемую бетоном:

но не более 3h0 = 3 0,69 = 2,07м (см. п. 3.32 [3]).

Принимаем длину проекции невыгоднейшего наклонного сече-

ния c = 1,26 м.

Поперечная сила, воспринимаемая бетоном (п. 3.31 [3]),

Qb = Mcb = 1731,26,5 =137,7кН,

но не более

Qb,max = 2,5Rbtbh0 = 2,5 0,81 103 0,3 0,69 = 419,2 кН

Проектирование четырехэтажного промышленного здания

и не менее

Qb,min = 0,5Rbt bh0 = 0,5 0,81 103 0,3 0,69 = 83,8кН,

83,8кН < Qb = 237,7кН < 419,2 кН.

Принимаем Qb =137,7кН.

Qb =137,7кН < Q1 =177,3 кН, т. е. поперечная сила не может

бытьвоспринятатолькобетоном.Поэтомупредусматриваемустановку поперечной арматуры с шагом не более

Принимаем шаг поперечных стержней в сетках на приопорном участке, равном четверти пролета, s =300 мм:

qsw = Rsw s Asw = 285 10 3 0,000151 =143,5кН/м.

0,3

Так как qsw =143,5 > 0,25Rbtb = 60,75кН/м, то в расчете

M b =1,5Rbt bh02 =1,5 0,81 1000 0,3 0,692 =173,5 кНм [3].

Определяем длину проекции невыгоднейшего наклонного сечения c.

Глава 2. Проектирование сборного железобетонного перекрытия

но не более 3h0 = 3 0,69 = 2,07м и не менее h0 = 0,69м. Принимаем длину проекции невыгоднейшего наклонного сече-

ния c = 0,89 м.

Длину проекции наклонной трещины c0 принимают равной c, но не более 2h0 = 2 0,69 =1,38м(см. п. 3.31 [3]).

Принимаемдлинупроекциинаклоннойтрещины c0 = c = 0,89м. Тогда

Qsw = 0,75qswc0 = 0,75 143,5 0,89 = 95,8кН.

Поперечная сила, воспринимаемая бетоном (п. 3.31 [3]),

Qb = Mcb =1730,89,5 =194,9кН,

но не более

Qb,max = 2,5Rbtbh0 = 2,5 0,81 103 0,3 0,69 = 419,2 кН

и не менее

Qb,min = 0,5Rbt bh0 = 0,5 0,81 103 0,3 0,69 = 83,8кН,

83,8кН < Qb =194,9кН < 419,2 кН.

Принимаем Qb =194,9кН.

Изгибаемые элементы по наклонному сечению рассчитывают из условия Q ≤ Qb + Qsw , гдеQ – поперечная сила в наклонном се-

чении с длиной проекции c; при вертикальной нагрузке, приложенной к верхней грани элемента, значение Q принимается в нормальном сечении, проходящем на расстоянииc от опоры; при этом следу-