В.А. Тесля Многоэтажные промышленные здания

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра строительных конструкций

МНОГОЭТАЖНЫЕ ПРОМЫШЛЕННЫЕ ЗДАНИЯ

Методические указания по выполнению курсового проекта «Расчет и конструирование монолитного ребристого и сборного перекрытий многоэтажного промышленного здания»

для студентов специальности 290300 – «Промышленное и гражданское строительство» всех форм обучения

Составители В.А.Тесля Б.П.Хозяинов

Утверждены на заседании кафедры Протокол №1 от 11.11.1999

Рекомендованы к печати учебнометодической комиссией специальности 290300 Протокол №7 от 16.06.2000

Электронная копия хранится в библиотеке главного корпуса КузГТУ

Кемерово 2000

1

ВЫПОЛНЕНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ МОНОЛИТНОГО РЕБРИСТОГО

И СБОРНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ МНОГОЭТАЖНОГО ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ

1. Некоторые указания по проектированию монолитного перекры-

тия.

При монолитном исполнении перекрытие состоит из плоской плиты и системы перекрестных балок. Монолитную плиту можно предусмотреть балочную или работающую в двух направлениях, т.е. опертой по контуру в зависимости от соотношения сторон. Плита монолитно соединена с системой главных и второстепенных балок в плане. Расположение главных и второстепенных балок зависит от многих факторов:

конфигурации и размеров помещений в плане, размещения опор и технологического оборудования, требований к освещенности потолка и т.д. Но основным показателем, характеризующим экономичность перекрытий, является расход материала. Поэтому необходимо произвести сравнение вариантов. Об объеме железобетона можно судить по приведенной толщине всех элементов монолитного перекрытия. Определение приведенной толщины элементов перекрытия можно произвести по формулам, приведенным в пособии [1].

Соответственно пролеты плит, второстепенных и главных балок принимаются по размерам шага колонн в осях, ширине и длине перекрытия. При этом один из вариантов имеет направление главных балок вдоль здания, а второй поперек. Тогда второстепенные балки располагаются: по первому варианту в поперечном направлении, а по второму

–вдоль, как это показано на рис.1.

Вобщих вариантах главные балки опираются на ж.б. колонны, а второстепенные на главные балки и колонны. Для зданий с полным каркасом по периметру здания (по крайним осям) необходимо предусмотреть окаймляющие балки, которые монолитно связаны с второстепенными балками и плитой. Таким образом, расположение и количество главных балок легко определяется, количество второстепенных балок будет определяться размером пролетов монолитных плит. Определение расстояния между осями второстепенных балок можно произвести по табл.1 в зависимости от нагрузки и принимаемой толщины плиты. Толщина плиты не должна быть менее требований норм, см. п.5.3 [2].

2

Рис.1. Вариантное расположение балок:

1 - ж.б. колонна; 2 - главная балка; 3 - второстепенная балка; 4 - стеновая сборная панель

Таблица 1

Нагрузка				Пролет плиты
кН/м2
		Расстояние между второстепенными балками
	1,6	1,8	2,0	2,2	2,4	2,6	2,8	3,0	3,2
4,0
4,5
5,0		6…7	см
5,5				7…8	см
6,0							8…9	см
7,0
8,0
9,0
10,0

3

В таблице указана толщина плит и граничные расстояния между осями второстепенных балок. Расчетный пролет плиты будет равен расстоянию между балками за минусом ширины сечения второстепенной балки.

Теперь, когда известны размеры пролетов плит и балок, можно по формулам, приведенным в [1], предварительно определить размеры поперечных сечений элементов перекрытия. Ширину сечений балок следует принимать не менее 0,4…0,5 их высоты и не менее 15 см.

Расчет монолитного ребристого перекрытия по принятому варианту (когда соблюдается минимальный расход материала, о котором можно судить по суммарной приведенной толщине всех элементов перекрытия) состоит из последовательных расчетов плиты, второстепенных и главных балок. В большинстве случаев можно ограничиться расчетом по несущей способности, т.к. при соблюдении указанных выше рекомендаций по определению размеров поперечных сечений жесткость элементов, как правило, достаточна.

Таким образом, при проектировании монолитного перекрытия необходимо выполнить как минимум два объема работ – вариантное проектирование и непосредственное проектирование монолитной плиты и второстепенных балок. С целью уменьшения излишнего объема проектирование главной балки в курсовом проекте не выполняется. Рассмотрим проектирование монолитного ребристого перекрытия на примере расчета и конструирования монолитной плиты и второстепенных балок первого и второго пролетов здания с полным железобетонным каркасом.

2. Вариантное проектирование.

Требуется запроектировать монолитное ребристое перекрытие промышленного здания с полным железобетонным каркасом при количестве 5ти поперечных осей с расстояниями между ними в 6 м и 4 продольных осей при расстояниях между ними 5 м. Кроме постоянной нагрузки от собственного веса конструкций перекрытие загружено полезной нагрузкой в 8 кН/м2, в том числе 4 кН/м2 длительного действия. Просчитывается два варианта. Согласно рекомендацям табл.1 определяются расстояния между второстепенными балками, остальные размеры пролетов балок принимаются в соответствии с планом перекрытия.

			4
1. Расстояние между второстепенными					I вариант	II вариант
балками - ls					150 см	167 см
2. Пролет второстепенных балок - lsb					500 см	600 см
3. Пролет главных балок – lmb					600 см	500 см
Определяем приведенную толщину плиты hs,red , второстепенных
балок hsb,red , главных hmb,red по формулам
hs,red = l s l s+ pn ;			l2sb
hsb,red = 0,001(0,45 lsb + pn)				ns ± 1;
	l2mb		l ns
hmb,red = 0,024 lmb (0,4		+	pn )nsb ± 1		,
	lsb			nsb

где ls , lsb и lmb – пролеты соответственно плиты, второстепенной и главной балок в м; pn – нормативное значение временной нагрузки на перекрытие в кН/м2; ns , nsb и nmb – количество пролетов соответственно плиты, второстепенной и главной балок. При этом знак "+" принимают для перекрытий зданий с полным каркасом и "–" для зданий с неполным каркасом. В нашем случае необходимо принять знак "+". Тогда приве-

денная толщина по каждому из вариантов.
1. Приведенная толщина			I вариант	II вариант
-		монолитной плиты	4,62 см	5,19 см
-		второстепенной балки	1,78 см	2,56 см
-		главной балки	2,09 см	2,16 см
	- "суммарная" приведен-		8,49 см	9,91 см
		ная толщина элементов

Итак, для дальнейшей разработки принимается первый вариант. По принятому варианту необходимо предварительно определить попереч-

ные размеры сечений.

1. Толщина плиты: hs = 2,8 ls	ls pn = 2,8 1,5	1,5 8	= 3,28см.
	Rb	11,5

Но согласно требованиям норм, см.п. 5,3[2] необходимо принять толщи-

			5
ну в 6 см.
2.	Высота второстепеной балки:
	hb = 5,54 lsb		0,45 lsb + pn = 5,54 5 0,45 5+ 8			= 23,70см.
			11,5		11,5
Для дальнейшего расчета принимаем hb = 26 см и b = 15 см.
3.	Высота главной балки:
	hm = 7,78	(0,4 l2 +	pn lsb)lmb = 7	,78	(0,4 62 + 8 5)	6	= 41,45см.
		nb	Rb		11,5

Для расчета принято hm= 44 см, b = 22 см.

При определении принят бетон класса В20 при gb2 = 1, в этом случае Rb=11,5 МПа.

3. Расчет и конструирование монолитной плиты.

Необходимо определить отношение l2/l1, где l2>l1. В нашем случае 5/1,5=3,33, что больше 2. В этом случае плиту рассчитывают по балочной схеме при ширине в 1 метр. На рисунке 2 приведены расчетная схема и все необходимые размеры.

Рис.2. Конструктивная и расчетная схемы монолитной плиты

										6
При этом моменты определяются:
М A = −		0,75	(g	+ p) l2p			; М1 =				(g + p) l2p
				11						11
М Б =	−	(g + p) l2p			;	М2 =		(g	+ p) l2p
		11								16
М В =	−	(g + p) l2p
		16
																Таблица 2
п/п							Нормативная				gn		Расчетная, кН/м		gf >1		чания
													gf = 1	gf
N		Вид нагрузки															Приме-
1			2					3			4		5	6	7		8
											А. Постоянная – g
1	Керамическая						0,3				0,95		0,285	1,1	0,314
	плитка
	Цементный
2	раствор						0,417				-		0,396	1,3	0,515
	0,025× 1,7× 9,81
3	Слой руберои-						0,03				-		0,0285	1,1	0,0314
	да
	Ж.б. плита
4	t = 6 см						1,475				-		1,398	1,2	1,678
	0,06× 2,5× 9,81
				Итого									2,108		2,538
											Б. Временная – р
	Временная					по		8			0,95		7,6	1,2	9,12
	заданию
1
	В том числе							4			-		3,8	1,2	4,56
	длительного
	действия
		Итого всего											9,708		11,658
	В том числе												5,908		7,098
	продолжитель-
	ного действия

				7
Определяем моменты:
М А = −		11,658 1,352
	0,75		11	= − 1,44864 кН м= − 144864 Н см ,
	11,658 1,352
М1 = +		11	= + 1,93152 кН м= + 193152 Н см,
	11,658 1,352
М Б = −		11	= − 1,93152 кН м= − 193152 Н см,
	11,658 1,352
М2 = +		16	= + 1,32792 кН м= + 132792 Н см,
М В = −	11,658 1,352			− 1,32792 кН м= − 132792 Н см.
		16	=

Имея значения моментов, можно определить и потребное количество арматуры. Для этого необходимо задаться классом бетона и арматуры, определить рабочую высоту плиты при изгибе. Класс бетона уже принят ранее В20. Его расчетные характеристики при gb2 = 1 –

Rb = 11,5 МПа, Rbt = 0,90 МПа, модуль упругости естественного твердения Eb=27 103 МПа.

Класс арматуры проволока ВрI диаметром 4 или 5 мм. Тогда расчетные характеристики для 4ВрI Rs = 365 МПа, для 5ВрI Rs = 360 МПа. Потребное количество арматуры определяют на 100 см ширины плиты при рабочей высоте hо = 4,5 см.

Решение:

1. Определяем α m =		Mi	и производим сравнение am c aR, которое
	R b h2
	b	o

при В20 и ВрI равно 0,416, см. табл.18 [3].

2.По am из таблицы 20 [3] находим значение h.

3.Потребное количество арматуры ВрI определяют по формуле

	As =	M
		R s ho η .

Расчет выполняем в табличной форме.

8

														Таблица 3
					M				Кол-во арматуры, см2			Требуемое коли-
№	Мi		m =									чество		стержней,
		α					aR	η		4ВрI	5ВрI
				Rb	b h0
п/п	Н см								RS=365		RS=360					2
												их площадь в см
										МПа	МПа		4			5
1	MA=144864		0,0622					0,967		0,912	0,925	6	4		5	5
												AS-1,13			AS- 0,982
2	M1=193152		0,0829					0,957		1,229	1,246	8	4		6	5
												AS-2,01			AS-1,41
							16
3	MБ=193152		0,0829					0,957		1,229	1,246	8	4		6	5
							0,4					AS-2,01			AS-1,41
4	M2=132792		0,0570					0,970		0,833	0,844	6	4		5	5
												AS-1,13			AS- 0,982
5	MВ=132792		0,0570					0,970		0,833	0,844	6	4		5	5
												AS-1,13			AS- 0,982
	Из приведенных данных видно, что экономичнее применять для ар-

мирования проволоку диаметром 5 мм, когда количество стержней меньше (а значит меньше потребуется сварки) и площади поперечного сечения близки к расчетным. Сетки можно применять обычные сварные или машинные рулонные по сортаменту в табл. 5.6 [1]. Рассмотрим эти варианты:

3.1. Армирование сварными рулонными сетками – необходимо выбрать сетку при продольных стержнях 5 с шагом 200 мм, поперечные стержни при этом должны иметь минимальный диаметр и максимальный шаг. Однако для восприятия моментов М1 и МБ потребуется дополнительное армирование, так как 5 5ВрI дают 0,982 см2 площади, а

	требуется 1,246 см2, разница составляет 0,264 см2 . По сортаменту ос-
	новная сетка может быть марки	5ВрI − (× 200)+ 100 2940 L	c1	, здесь при-
			20
		3ВрI 200

нято:

–продольная рабочая арматура 5ВрI c расстоянием по осям стержней проволоки 200 мм, крайний стержень расположен на расстоянии 100 мм.

–поперечные монтажные стержни – 3ВрI расположены по длине сетки с шагом 200 мм

–ширина сетки 2940 мм

–концы поперечных стержней расположены нарасстоянии c1= 20 мм.

9

Рис.3. Схема рулонной сетки

Добавочная сетка подбирается по разнице 0,264 см2 – это может

быть сетка с продольными стержнями 3ВрI при расстоянии между ни-
ми 200 мм (5 проволок на 100 см ширины), тогда АS = 0,353 см2. Этому
положению соответствует сетка марки	3ВрI −	(× 200) + 100	2940 L	c1
	3ВрI −	(× 200) + 100			.
				20

Армирование монолитной плиты рулонными сетками приведено на рис.4.

Рис.4. Армирование плиты сварными рулонными сетками

На рис. 4 основная сетка С-1 имеет продольные стержни 5ВрI, а сетка С-2 - стержни 3ВрI, о чем было сказано выше. Сетки вдоль своей длины стыкуются внахлестку с длиной нахлестки 100 мм, что соответствует требованиям норм стыковки в нерабочем направлении.