KP1_Zhigna_Litovchenko
.pdfМИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КРЫМСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. В.И. ВЕРНАДСКОГО
АКАДЕМИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ МОНОЛИТНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ МНОГОЭТАЖНОГО ЗДАНИЯ
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
Симферополь, 2014
УДК 624.012.45.04
Расчет и конструирование монолитных железобетонных конструкций многоэтажного здания [Текст]: Учебное пособие / Сост. Жигна В.В., Литовченко С.П., КФУ им В.И.Вернадского, АСА. – Симферополь, 2014 – 115с.
Рекомендовано к использованию в учебном процессе на заседании кафедры железобетонных конструкций АСА, КФУ им. В.И. Вернадского
«30» декабря 2014. Протокол № 4
Составители:
кандидат технических наук, доцент Жигна Валерий Васильевич ассистент Литовченко Сергей Павлович
Рецензенты:
Доктор технических наук, профессор Кукунаев Владимир Сергеевич Кандидат технических наук, доцент Синцов Владимир Петрович
Учебное пособие содержит примеры расчета и конструирования монолитных железобетонных конструкций, подлежащих расчету в курсовом проекте в соответствии с программой курса.
Приведены рекомендации по компоновке элементов монолитного перекрытия, даны необходимые ссылки на учебную и нормативную литературу, примеры расчета выполнены в соответствии с требованиями нормативных документов по проектированию железобетонных конструкций СП 63.13330.2012.
Предназначено для студентов всех специальностей направления подготовки «Строительство».
2
СОДЕРЖАНИЕ |
|
Введение |
4 |
1. Компоновка конструктивной схемы монолитного ребристого |
6 |
перекрытия |
|
2. Расчет и конструирование плиты перекрытия |
12 |
2.1. Определение нагрузок |
12 |
2.2. Определение усилий |
14 |
2.3. Расчет сечений продольной арматуры |
19 |
2.4. Конструирование плиты |
23 |
3. Расчет и конструирование второстепенной балки |
35 |
3.1. Расчетная схема |
35 |
3.2. Определение размеров сечения второстепенной балки |
40 |
3.3. Расчет прочности нормальных сечений |
41 |
3.4. Расчет прочности второстепенной балки по наклонным |
48 |
сечениям на действие поперечной силы |
|
3.5. Построение эпюры материалов второстепенной балки |
52 |
4. Расчет и конструирование главной балки |
60 |
4.1. Расчётная схема, расчетные пролеты и нагрузки |
60 |
4.2. Определение изгибающих моментов и поперечных сил |
62 |
4.3. Проверка размеров сечения балки |
73 |
4.4. Расчет на прочность по нормальным сечениям |
74 |
4.5. Расчет прочности главной балки по наклонным сечениям на |
78 |
действие поперечной силы |
|
4.6. Конструирование главной балки |
81 |
5. Расчёт и конструирование колонны |
88 |
5.1. Конструктивные особенности сжатых элементов |
88 |
5.2. Определение действующих нагрузок и усилий |
89 |
5.3.расчет армирования колонны |
92 |
6. Расчет центрально нагруженного монолитного железобетонного |
95 |
фундамента |
|
6.1. Конструктивные особенности столбчатых фундаментов |
95 |
6.2. Определение размеров подошвы фундамента |
97 |
6.3. Определение высоты плитной части монолитного фундамента |
98 |
6.3. Расчет рабочей арматуры подошвы фундамента |
99 |
Список используемой литературы |
103 |
Приложение 1 |
104 |
Приложение 2 |
106 |
Приложение 3 |
107 |
Приложение 4 |
108 |
Приложение 5 |
115 |
Приложение 6 |
116 |
3
ВВЕДЕНИЕ
При изучении курса «Железобетонные конструкции» студенты, обучающиеся по направлению «Строительство», выполняют контрольные работы и курсовые проекты с целью овладения особенностями проектирования железобетонных конструкций.
Во введенном в действие СП 63.13330.2012 многие положения расчета железобетонных конструкций по предельным состояниям первой и второй группы отличаются от методики расчета по ранее действовавшим нормам СНиП 2.03.01-84*. Однако в указанных нормативных документах приводятся только основные положения расчета и конструирования, что не дает полного представления о работе конструкции в целом и взаимной увязке элементов здания.
Настоящее учебное пособие имеет целью компенсировать отсутствие учебной литературы, подготовленной с учетом основных положений СП 63.13330.2012, что поможет студентам, которые делают первые шаги в освоении методики проектирования железобетонных конструкций.
Учебное пособие содержит примеры расчета и конструирования монолитных железобетонных конструкций многоэтажного здания, подлежащих расчету в курсовом проекте. При подготовке примеров приведены рекомендации по компоновке элементов монолитного перекрытия и даны необходимые ссылки на учебную или нормативную литературу, примеры расчета выполнены в соответствии с требованиями нормативных документов по проектированию железобетонных конструкций СП 63.13330.2012.
Исходным документом, на основании которого выполняется курсовой проект, является задание, которое выдается руководителем проекта.
В задании устанавливается тип здания, основные его размеры (длина, ширина, высота этажа), район строительства и некоторые другие данные, необходимые для проектирования.
Задание предусматривает разработку конструкций многоэтажного здания с неполным каркасом.
4
Элементы каркаса рассчитываются только на действие вертикальных нагрузок. Так как балки шарнирно опираются на крайние опоры (стены), то расчет рамы здания на вертикальные нагрузки допускается заменять более простым расчетом, рассматривая отдельные элементы: балки по неразрезной схеме, колонны как сжатые элементы со случайным эксцентриситетом.
Пособие состоит из следующих разделов:
-компоновка конструктивной схемы перекрытия;
-расчет и конструирование монолитного железобетонного перекрытия;
-расчет и конструирование колонны;
-расчет и конструирование фундамента.
В приложении даны необходимые справочные материалы.
5
1. КОМПОНОВКА КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ МОНОЛИТНОГО РЕБРИСТОГО ПЕРЕКРЫТИЯ
Железобетонные монолитные ребристые перекрытия состоят из системы перекрестных балок и плиты, монолитно связанной с балками в одно целое.
Плиты в составе конструктивных элементов перекрытия в зависимости от отношения длинной стороны l2 к короткой стороне l1 опорного контура могут быть балочными при l2/ l1 >2 и опертыми по контуру при l2/ l1 < 2.
Балочные плиты работают на изгиб в коротком направлении. Изгибающим моментом в направлении большей стороны ввиду его малости пренебрегают.
Плиты опертые по контуру работают на изгиб в двух направлениях и требуют расчетного армирования в дух направлениях.
Ниже даны основные принципы проектирования ребристых монолитных перекрытий с балочными плитами.
В многопролетных зданиях ребристые перекрытия с балочными плитами представляют собой конструкцию, состоящую из главных и второстепенных балок, расположенных по взаимно перпендикулярным направлениям, и плиты, монолитно связанной с балками. Второстепенные балки служат опорами плиты, главные балки – опорами второстепенных балок и плиты, а стены и колонны – опорами главных балок. На стену также опираются второстепенные балки и плиты.
Сущность конструкции монолитного ребристого перекрытия в том, что бетон в целях экономии удален из растянутой зоны сечений, где сохранены лишь ребра, в которых сконцентрирована растянутая арматура.
Расположение главных балок в продольном или поперечном направлении принимаются в зависимости от назначении здания, конфигурации и размеров помещений в плане, размещения технологического оборудования, требований к освещенности и к пространственной жесткости всего здания и т.д. Один из основных показателей, характеризующих экономичность перекрытий – расход материалов.
6
В курсовом проекте можно ограничиться выбором конструктивной схемы перекрытия на основе сравнения вариантов перекрытия по расходу бетона.
При равномерно распределенной нагрузке рекомендуется балки и плиты назначать с равными пролетами или пролетами, отличающимися не более 20% для плит и не более чем на 10% для балок. Обычно крайние пролеты плиты, второстепенных и главных балок выполняют меньшего размера, чем средние пролеты. В этом случае изгибающие моменты и поперечные силы в крайних пролетах приближаются по величине к расчетным усилиям в средних пролетах.
Рекомендуемые пролеты элементов перекрытия и размеры поперечных сечений приведены в табл. 1.1, 1.2.
Таблица 1.1 Рекомендуемые пролеты элементов перекрытия и размеры поперечных сечений
Наименование |
Пролет, |
Размеры сечения элемента |
||
элемента |
м |
высота |
ширина |
|
|
|
|
|
|
Плита |
1,7…2,7 |
(60…100) мм |
- |
|
|
|
|
|
|
Второстепенная |
lвб = 5…7 |
hвб =(1/12…1/20) lвб |
bвб =(1/3…1/2)hвб |
|
балка |
||||
|
|
|
||
Главная балка |
lгб = 5…8 |
hвб =(1/8…1/15) lвб |
bвб =(1/3…1/2)hвб |
|
|
|
|
|
|
|
Таблица1.2 |
|
Рекомендуемые минимальные толщины балочных плит междуэтажных перекрытий |
|||||||
L, м |
|
|
|
|
|
|
|
1,6 |
1,8 |
2,0 |
2,2 |
2,4 |
2,6 |
2,8 |
3,0 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
6 |
6-7 |
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
7-8 |
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
8-9 |
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
9-10 |
|
12 |
|
|
|
|
|
|
|
14 |
|
|
|
|
|
|
10-12 |
16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
Толщина монолитной плиты должна быть оптимальной, при которой расход бетона и арматуры будет наименьшим. Минимальные её значения составляют: для междуэтажных перекрытий гражданских зданий – 60 мм, междуэтажных перекрытий производственных зданий 70 мм и под проездами - 80 мм. При значительных временных нагрузках может потребоваться увеличение толщины плиты.
В целях унификации высоту балок принимают кратной 50 мм при высоте сечения до 600 мм и кратной 100 мм при больших размерах. Ширину сечения балок назначают 180, 200, 220, 250 и далее кратно 50 мм.
Пример 1.1. Разработать конструктивную схему перекрытия при следующих исходных данных: размеры здания в плане 21,5х35,8 м; высота этажа 4,8 м; наружные стены – кирпичные несущие; нормативная временная нагрузка на перекрытие vn = 12 кН/м2.
Вариант 1
На основании требований и рекомендаций принимаем:
-три пролета главных балок в поперечном направлении здания с размерами 7,15 м, 7,2 м, 7,15 м;
-шесть пролетов второстепенных балок в продольном направлении здания
сразмерами 5,9 м, 4х6 м и 5,9 м;
-ширина плиты в крайних пролетах 2,35 м, в средних пролетах – 2,4 м. Принятые размеры удовлетворяют требованиям табл. 1, 2. Принимаем следующие размеры поперечных сечений элементов: Толщина плиты при временной нагрузке 12 кН/м2 – hпл = 90 мм; Высота главной балки hгб = 0,7 м;
Ширина главной балки bгб = 0,3;
Высота второстепенной балки hвб = 0,5 м; Ширина второстепенной балки bвб = 0,2 м; Поперечное сечение колонны 0,4х0,4 м.
Принятые размеры удовлетворяют требования табл. 1, 2.
8
Вариант 2
Принимаем следующие размеры пролетов:
- пять пролетов главных балок в продольном направлении с размерами
7,1м, 7,2 м, 7,2 м, 7,2 м, 7,1 м;
-четыре пролета второстепенных балок в поперечном направлении с размерами 5,35 м, 5,4 м, 5,4 м, 5,35 м;
-ширина плиты в крайних пролетах 2,3 м, в средних пролетах 2,4 м. Принимаем следующие размеры поперечных сечений элементов: Толщина плиты при временной нагрузке 12 кН/м2 – hпл = 90 мм; Высота главной балки hгб = 0,7 м;
Ширина главной балки bгб = 0,3;
Высота второстепенной балки hвб = 0,5 м; Ширина второстепенной балки bвб = 0,2 м; Поперечное сечение колонны 0,4х0,4 м.
Определяем расход на перекрытие для принятых вариантов (табл. 1.3).
|
|
|
Таблица 1.3 |
|
Сравнение вариантов |
|
|
|
|
|
|
Наименование элементов |
Сечение элементов |
|
Расход бетона, м3 |
|
|
|
|
|
Вариант 1 |
|
|
|
|
|
|
Плита |
h = 90 мм |
|
69,27 |
|
|
|
|
Второстепенные балки |
h=500 мм, b=200 мм, n=8 |
|
23,48 |
|
|
|
|
Главные балки |
h=700 мм, b=300 мм, n=5 |
|
19,67 |
|
|
|
|
|
Итого: |
112,42 |
|
|
|
|
|
|
Вариант 2 |
|
|
|
|
|
|
Плита |
h = 90 мм |
|
69,27 |
|
|
|
|
Второстепенные балки |
h=500 мм, b=200 мм, n=14 |
|
23,48 |
|
|
|
|
Главные балки |
h=700 мм, b=300 мм, n=3 |
|
19,67 |
|
|
|
|
|
Итого: |
113,62 |
|
|
|
|
|
Хотя расход бетона оказался в 1-м и 2-м вариантах близким, для дальнейшего расчета принимаем Вариант 1.
9
Наружные стены |
ВБ |
ВБ |
ВБ |
ВБ |
ВБ |
ВБ |
Г 
|
|
2350 |
|
7150 |
2400 |
|
|
2400 |
В |
|
|
|
|
2400 |
21500 |
7200 |
2400 |
|
|
2400 |
Б |
|
|
|
|
2400 |
|
7150 |
2400 |
|
|
2350 |
А 
Плита
ГБ
Колонна |
Колонна |
Колонна |
Колонна |
Колонна |
ГБ |
Колонна |
Колонна |
Колонна |
Колонна |
|
|
|
Колонна |
Лестн ичн ая |
клетка |
ГБ |
5900 |
6000 |
6000 |
6000 |
6000 |
|
5900 |
|
|
|
35800 |
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
Рис. 1.1. Схема ребристого перекрытия. Вариант1.
10