Разработка конструкции многоэтажного здания с неполным каркасом (комбинированная система) с несущими наружными стенами и внутренним железобетонным каркасом

Задание на курсовой проект.

В курсовом проекте предлагается разработать конструкции многоэтажного здания с неполным каркасом (комбинированная система) с несущими наружными стенами и внутренним железобетонным каркасом.

Исходные данные для проектирования.

Параметры здания: L₁=31.5м, L₂=95.7м, l₁=6.3м, l₂=8.7м. Привязка с=0,25м.

Количество этажей: 8. Высота этажа 4,3м.

Место строительства: г. Партизанск.

Значение временной нормативной нагрузки на 1м² перекрытия: 10.8кн/м²; из них кратковременная часть 60%

1-Плита, 2-Второстепенные балки, 3-Главные балки,

4-Колонны, 5-Грузовая полоса плиты, 6-Грузовая полоса второстепенной балки, 7- Грузовая полоса главной балки, 8-Грузовая площадь второстепенной балки, 9- Грузовая площадь колонны.
1. Компоновка конструктивной схемы монолитного перекрытия.

Монолитное ребристое перекрытие образовано системой, состоящей из плит, второстепенных и главных балок. Направления, пролеты и размеры поперечных сечений элементов перекрытия определяются по технологическим, архитектурным и конструктивным требованиям. Все элементы перекрытия монолитно взаимосвязаны.

Толщина плиты перекрытия производственного здания принимается как

hпл=(1/20…1/30)*а,   hпл=а*((g+pl)*a)^1/2, где а – пролет плиты (расстояние между второстепенными балками) принимается в пределах 1200 – 2000 мм (в нашем случае примем а=1450мм).

hпл=(1/22)*1450=70 (мм).  hпл=((7.542)*1.45)^(1/2)*1.45=50 (мм). 

Берём hпл=60 (мм). 

Глубина опирания плиты на кирпичную стену назначается равной 120 мм. Высота сечения второстепенных балок принимается

hвт.б.=(1/12…1/20)*lвт.б.

hвт.б.=(1/16)*6300=400 (мм)

ширина

bвт.б.=(0.4-0.5)*hвт.б.

bвт.б.=( 0.5)*400=200 (мм).

Длина площадки опирания второстепенных балок на кирпичную стену принимается равной 250 мм. Главные балки воспринимают нагрузку от второстепенных балок и передают ее на колонны и стены. Высота сечения назначается в пределах

hгл.б.=(1/8…1/15)*lгл.б.

hгл.б.=(1/12.5)*8700=700 (мм).

Ширина сечения

bгл.б.=( 0.4-0.5)*hгл.б.

bгл.б.=( 0.41)*700=300 (мм).

Длина площадки опирания на кирпичную стену 380 мм. При компоновке перекрытия назначают направление главных и второстепенных балок и их пролеты, а также пролет плит, т.е. количество второстепенных балок по длине главной. При этом ось одной из второстепенных балок должна совпадать с осью колонны.

2. Расчет и конструирование плиты.

1.  Статический расчет.

Для расчета плиты, условно, вырезается полоса шириной 1 м поперек второстепенных балок. Эта полоса рассматривается как многопролетная балка, загруженная равномерно распределенной прогонной нагрузкой q (кН/м), численно равной нагрузке на 1 м². Расчетные пролеты плиты определяются следующим образом:

для средних пролетов l02 пл=a-b вт.б., где а – расстояние между осями второстепенных балок, b – ширина второстепенной балки;

l02 пл =1450-200=1250 (мм);

для крайних пролетов  l01 пл =a-(b вт.б /2)-с+( d_nл/2), здесь с – привязка оси к внутренней грани стены; l01 пл =1450-(200/2)-250+120/2=1160(мм).

Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка кН/м2	Коэф-т надежности	Расчетная нагрузка кН/м2
постоянная:
собственный вес плиты t=60 (мм) p=2500(кг/м^3)	1.5	1.1	1.65
Собственный вес пола:
Плитка(натуральный мрамор на фарфоровой основе) Litoceramika     t=10 (мм) p=2720(кг/м^3)	0.272	1.2	0.3264
цементный раствор p=1800(кг/м^3) t=20(мм)	0.36	1.2	0.432
Шлакобетон марки 25 p=1050(кг/м^3) t=80(мм)	0.84	1.2	1.008
Итого	2.972		3.4164
временная:
кратковр-ная часть	6.48	1.2	7.776
длительная часть	4.32	1.2	5.184
Итого	10.8		12.96
Итого	13.772		16.3764
Полезная нагрузка Полная пост. + длит. временная	7.292		8.6004

Наименование нагрузки	Нормативня кН/м2	Коэффициент надежности g1	Расчетная кН/м2
Постоянная: 1. Собственный вес плиты hпл=60 мм, g=25кН/м3.                                                2. Кровля: –  СЛАВЯНКА® обмазочная гидроизоляция        d=6 мм, g=9,81кН/м3 -   изол   d=3мм, g=4,42кН/м3 -   пенобетон d=200мм, g=4кН/м3; -  пароизоляция (битумно-каучуковая мастика) d=1мм, g=12кН/м3;	1,5 0,059                                                 0,013                 0,8               0,012	1,1 1,2 1,2                         1,2                        1,2	1,65 0,0712      0,0132            0,96      0,0144
Итого постоянная	gn=2,385		g=2,7088
Временная:(снеговая) -  длительная; -  кратковременная.	0,6                 0,6	1,4                           1,4	0,84                       0,84
Итого временная	pn=1,2		p=1,68
Полная нагрузка	gn+pn=3,585		g+p=4,3888
Постоянная и длительная	2,985		3,5488

h_пл=60мм;  h_вб=400мм;   b_вб=200мм;  а=1450мм.

l₀₁=1160мм; l₀₂=1250мм;  С=250мм.

Так как hпл/L02>1/30 то моменты уменьшаем на 20% и расчёт ведём как пластического шарнира.                                                                           Изгибающие моменты определяются по формулам, учитывающим пластические свойства железобетона и перераспределение изгибающих моментов:

для средних пролетов и промежуточных опор q=(g+p)*0,95*1=16,3764*1*0,95=15,56кН/м

М2= +  (q*l²02)/16*0.8      М2= +  (15,56*1,25²)/16*0.8= + 1.22(кН*м);

для крайних пролетов и первой от края опоры                                                  М1= +  (q*l²01)/11              М₁= +  (15,56*1,16²)/11= + 1,903(кН*м)

2.  Расчет прочности нормальных сечений.

Расчет прочности нормальных сечений сводится к определению площади продольной арматуры для прямоугольного сечения высотой hпл и шириной 1000 мм:

в средних пролетах и над средними опорами;

в крайнем пролете и над крайней опорой.

Вычисляем табличные коэффициенты при h0= hпл-12,5 мм, где 10 мм – защитный слой бетона; 2,5 мм – половина диаметра арматуры

h0= 60-12,5=47,5 (мм).

Принимаем класс арматуры Вр-1.

Для средних:

α м =М2/(Rb*b* h²0*Yb2)

α м =1,22 *10⁶/(11,5*10³*47,5²*0.9)=0,052

относительная высота сжатой зоны ξ=x/h₀=1-√(1-2*α м) =1-√(1-2*0,052)=0,0534

Для сечений, в которых предусмотрено образование пластического шарнира, должно выполняться условие:

ξ<0,37; 0,0534<0,37, условие выполняется.

x= ξ*h₀=0,0534*47,5=2,54(мм)

Определяем требуемую площадь сечения арматуры:

Аs= (R_b*b*x)/ Rs

Аs= 10,35*1000*2,54/410=64,12(мм²).

Принимаем для сетки с площадью A_s1=98.2 мм²  и числом стержней 5 шт.

Т.к. µ=A_s/(b*h)=98.2/(1000*47,5)=0,00159>µ_min=0,0005

Конструктивные требования соблюдены.

Проверяем прочность при подобранной арматуре:

X=R_s*A_s/(R_b*b)=410*98.2/(10,35*1000)=3,89 мм

M_u=R_b*b*x*(h₀-0,5*x)=10,35*1000*3,89*(47,5-0,5*3,89)=

=1,83*10⁶ H*мм>M₂=1,22*10⁶ H*мм

Прочность обеспечена.

Для крайних:

α м =(М1-M2)/(Rb*b* h²0)                                                                                                   α м =0,073*10⁶/(10,35*1000*47,5²)=0,00312                                                             ξ=x/h₀=1-√(1-2*α м) =1-√(1-2*0,0292)=0,00312

Для сечений, в которых предусмотрено образование пластического шарнира, должно выполняться условие:

ξR =w/(1+σsr/ σsc,u*(1-w/1.1))=0.708/(1+410/500*(1-0.708/1.1))=0.55

w=α-0.008*Rb=0.8-0.008*11.5=0.708(характеристика сжатой зоны бетона)  α-коэффициент для бетона; σsr-напряжение в арматуре              σsc,u- предельное напряжение в арматуре сжатой зоны бетона

ξ<0, 55; 0,00312<0, 55, условие выполняется.                                                   x= ξ*h₀=0, 0296*47,5=0,148мм

Определяем требуемую площадь сечения через моменты:

Rs* Аs*( h0-x/2)=M1-M2         Аs=0.073*10^3/(47.5-0.148/2)/410/1000=3.75(мм² )

Поскольку шаг стержней не должен превышать 250 мм, принимаем сетку