КП ЖБК методичка

Министерство образования и науки
Российской федерации
Федеральное агентство по образованию
Хакасский государственный университет
им. Н. Ф. Катанова









Методические рекомендации
по выполнению курсового проекта
по курсу "Железобетонные конструкции"
для студентов строительных специальностей.

МОНОЛИТНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ
МНОГОЭТАЖНЫХ ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ












Абакан 2008
УДК 624.012.45

Печатается по рекомендации Методического совета и по решению Редакционно-издательского совета Хакасского государственного университета им. Н.Ф.Катанова.


Рецензенты: В.М.Селиванов, доктор технических наук, профессор кафедры промышленного и гражданского строительства Хакасского технического института – филиала Сибирского федерального университета.
А.В.Валинецкий, кандидат технических наук, директор ООО «Абаканпроект».


Монолитные железобетонные конструкции многоэтажных гражданских зданий: Методические рекомендации по выполнению курсового проекта по курсу "Железобетонные конструкции" для студентов строительных специальностей. /Сост. Хегай О.Н.- Абакан: Издательство Хакасского государственного университета им. Н.Ф.Катанова, 2008. – 119 с.


Методические рекомендации содержат теоретические и практические предложения по проектированию монолитных железобетонных конструкций. Представлены компоновка монолитного железобетонного перекрытия, сечений балок, расчеты армирования. Приведены конструирование армирования плиты, балок. Приведены ГОСТы по оформлению чертежей.
Методические рекомендации могут быть полезны студентам строительных специальностей, изучающих курс «Железобетонные конструкции», а также инженерам проектных и строительных организаций.


УДК 624.012.45

© Хакасский государственный
университет им. Н.Ф.Катанова, 2008
© О.Н.Хегай, составление, 2008
ВВЕДЕНИЕ
Методические рекомендации по выполнению курсового проекта по курсу "Железобетонные конструкции" содержат теоретические и практические предложения по проектированию монолитных железобетонных конструкций. Представлены компоновка монолитного железобетонного перекрытия, сечений балок, колонн, расчеты армирования. Приведены конструирование армирования плиты, балок, колонн. Приведены ГОСТы по оформлению чертежей.
Курсовой проект “Монолитные железобетонные конструкции многоэтажных гражданских зданий” выполняется по индивидуальному заданию, в котором указаны: длина здания L; ширина здания B; количество этажей; высота этажа, назначение помещения.
Цели: освоение методов расчета и конструирования элементов монолитного многоэтажного каркасного здания с несущими наружными стенами.
В процессе выполнения курсового проекта решаются следующие задачи:
Компоновка конструктивной схемы здания;
Расчет и конструирование основных элементов несущих конструкций;
Оформление рабочих чертежей несущих конструкций со спецификацией и выборкой арматуры. Приобретение навыков в оформлении чертежей. Ознакомление с требованиями ЕСКД по оформлению технической документации.
Приведенные в методических рекомендациях примеры компоновки конструкций здания и узлов элементов являются наиболее распространенными. При выполнении курсового и дипломного проектов допускается применение других обоснованных решений, приведенных в типовых проектах и справочниках проектировщиков.
Статические и конструктивные расчеты элементов конструкций выполнять в соответствии с СНиП /1,2/, а также с использованием правил строительной механики.
Методические рекомендации могут быть полезны студентам строительных специальностей, изучающих курс «Железобетонные конструкции», а также инженерам проектных и строительных организаций.

1. СОДЕРЖАНИЕ И ОФОРМЛЕНИЕ
1.1. Порядок и алгоритм выполнения работы
Ознакомиться с настоящим методическими рекомендациями, подобрать литературу
Принять к исполнению ЗАДАНИЕ на разработку проекта в соответствии с шифром (прил.1). Согласовать задание с руководителем проекта.
Выполнить компоновку здания и основных несущих конструкций. Представить компоновку в виде эскизов планов, разрезов. Разработанные схемы расположения монолитных конструкций (плиты, второстепенной балки, главной балки, колонны, фундамента) представить на утверждение руководителю.
Назначить характеристики материалов (бетона, арматуры) для основных несущих конструкций в соответствии с рекомендациями.
Принять расчетную схему основных несущих конструкций, согласовать ее с руководителем.
Собрать нагрузки (постоянные, временно длительные, временно кратковременные) на основные несущие конструкции.
Произвести статический расчет основных несущих конструкций здания на возможные комбинации усилий.
Выполнить расчеты армирования основных несущих конструкций (плиты, второстепенной балки, главной балки, колонны). Назначить конструктивное армирование основных несущих элементов, эскизы армирования сечений согласовать с руководителем.
Разработать эскизы графической части проекта, опалубочные чертежи конструкций, заполнить спецификацию и ведомость расхода стали.
Оформить расчетно-пояснительную записку и графическую часть. Представить оформленный проект руководителю для допуска к защите.

1.2. Расчетно-пояснительная записка и графическая часть
В ходе выполнения курсового проекта оформляется расчетно-пояснительная записка объемом 30-40 стр. формата А4.
Пример оглавления:
Компоновка здания, несущих конструкций и их сечений.
Назначение характеристик материалов несущих конструкций.
Расчет и конструирование монолитной плиты перекрытия.
3.1. Выбор расчетной схемы.
3.2. Сбор нагрузок.
3.3. Статический расчет.
3.4. Расчет сечения, арматуры.
3.5. Конструирование армирования.
4. Расчет и конструирование второстепенной балки.
4.1. Выбор расчетной схемы.
4.2. Сбор нагрузок.
4.3. Статический расчет.
4.4. Расчет нормального сечения, арматуры продольной.
4.5. Расчет наклонного сечения, арматуры поперечной.
4.6. Конструирование армирования.
5. Расчет рамы
5.1. Выбор расчетной схемы.
5.2. Назначение геометрических размеров и жесткостей стержней.
5.3. Сбор нагрузок.
5.4. Статический расчет рамы. Результаты статического расчета (эпюры M, N, Q).
6 Расчет и конструирование главной балки (ригеля).
6.1. Огибающие эпюры M, Q.
6.2. Расчет нормального сечения, арматуры продольной.
6.3. Расчет наклонного сечения, арматуры поперечной.
6.4. Расчет на прогибы, на раскрытие трещин.
6.5. Конструирование армирования, эпюра материалов.
7. Расчет и конструирование колонны.
7.1. Комбинации усилий в расчетных сечениях.
7.2. Расчет нормального сечения, арматуры продольной.
7.3. Конструирование армирования.
8. Приложение.
9. Библиографический список.
Основная часть расчетно-пояснительной записки должна быть оформлена кратко, содержать эскизы, расчетные схемы, армирование, конструирование и т.п. В приложении включается распечатка файла результатов статического расчета рамы на ПК.
Графическая часть состоит из рабочих чертежей КЖ, выполняется на листах формата А1, А2 в соответствии с требованиями ЕСКД. В ней представлены:
компоновочные схемы монолитного варианта многоэтажного здания;
опалубочные чертежи монолитных конструкций: плиты, второстепенной балки, главной балки, колонны;
рабочие чертежи несущих конструкций с арматурными изделиями;
спецификация конструкций и арматурных изделий;
выборка арматуры на несущие конструкции.
2. КОМПОНОВКА ЗДАНИЯ,
НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ И ИХ СЕЧЕНИЙ
2.1. Компоновка здания и несущих конструкций
В курсовом проекте рассматривается гражданское здание с наружными самонесущими стенами. Внутренние несущие элементы – монолитные колонны, ребристое монолитное перекрытие. Ребристое монолитное перекрытие состоит из плит, второстепенных балок, главных балок, монолитно связанных между собой (рис.1).
13 EMBED AutoCAD.Drawing.16 1415
Рис.1 Конструктивная схема здания
1 – простенок, 2 - поперечная стена, 3 - колонна (стойка каркаса), 4 - продольная стена, 5 - плита монолитного перекрытия, 6 - ребра второстепенных балок, 7 - главная балка (ригель каркаса), 8 - железобетонная подкладка (распределительная плита на стене), 9 - оконный проем.

При компоновке здания необходимо решить следующие вопросы:
разместить в здании несущие стены, колонны, междуэтажные перекрытия. Определить их ориентацию относительно координационных осей здания, относительно высотных отметок;
назначить расстояние lГБ между продольными и lВБ поперечными разбивочными осями;
назначить расстояние lП между второстепенными балками (шаг балок);
назначить генеральные размеры несущих конструкций: толщину плиты h'f, ширину bВБ и высоту hВБ ребер второстепенных балок, ширину bГБ и высоту hГБ ребра главных балок (ригеля рамы), ширину bК и высоту hК сечения колонны (стойки рамы);
назначить глубины площадок опирания плиты сП, ребра второстепенной балки сВБ, главной балки сГБ на наружные стены.
13 EMBED AutoCAD.Drawing.16 1415Рис. 2 Компоновка перекрытия.
lГБ, lВБ, lП - пролеты балок главной, второстепенной, настила.

Компоновочное решение разрабатывается в пояснительной записке в виде эскизов: плана, поперечного разреза здания, двух сечений перекрытия нормальных друг к другу (рис 1,2). Варианты компоновки перекрытия приведены на рис.3.
Несущие стены кирпичные толщиной 510 мм размещаются по контуру здания. Колонны каркаса размещены в два ряда с центральной привязкой к координационным осям. Верх фундамента колонн и стен принимается на отметке -0.150 (при отсутствии подвала) (рис.4). В случае наличия подвального или цокольного этажа верхняя отметка опорной подушки фундамента ниже пола на 150 мм.

Плита перекрытия опирается по контуру на ребра второстепенных балок и на наружные стены. Второстепенные балки опираются на ребра главных балок и на наружные стены. Главная балка имеет опоры в виде внутренних колонн и несущих стен.
13 EMBED AutoCAD.Drawing.16 1415Рис. 3 Варианты компоновки перекрытия
1 - плита; 2 – второстепенная балка; 3 – главная балка (ригель)

Пролет главной балки lГБ принимается 6 – 9 м, пролет второстепенной балки lВБ = 3 – 7 м. Шаг второстепенных балок lП = 1.5 – 3 м, принимается кратным пролету главной балки. Второстепенные балки размещают через lП = 1/2, 1/3, 1/4 пролета главной балки lГБ, при этом ось одной из балок должна совпадать с осью колонны.
Допускается самостоятельно корректировать размеры здания в плане. Все разбивочные размеры должны быть кратны модулю 100 мм.
Глубина опирания несущих элементов на несущие стены должна быть не менее: сП = 120 мм – для плиты; сВБ = 250 мм- для второстепенной балки; сГБ = 350 мм – для главной балки (рис.5). Глубину опирания следует также принимать с условием не менее половины высоты сечения элемента. Ребра второстепенных и главных балок должны опираться через бетонные прокладки для распределения опорных усилий на сечение стены


13 EMBED AutoCAD.Drawing.16 1415Рис.4 Поперечный разрез здания.
1 – продольные стены; 2 – фундамент стены; 3 – фундамент колонны; 4 – колонна; 5 - ребра главных балок (ригеля); 6 – ребра второстепенных балок; 7 – плита.
13 EMBED AutoCAD.Drawing.16 1415Рис.5 Опирание перекрытия на стены.
сГБ, сВБ, сП- опирания на стену балок главной, второстепенной, плиты.

2.2. Компоновка сечений несущих конструкций
Размеры сечений элементов должны назначаться с учетом экономических требований, необходимости унификации опалубочных форм и армирования, а также условий принятой технологии изготовления конструкции. Сечения элементов принимаются с условием расположения арматуры (толщины защитных слоев, расстояние между стержнями и т.п.) и ее анкеровки.
а). Плита
Минимальная толщина плиты h'f, назначается согласно п.5.3/1/
для покрытий 40 мм
для междуэтажных перекрытий жилых и
общественных зданий 50 мм
для междуэтажных перекрытий производственных
зданий 60 мм
При пролетах плиты lП = (1.5ч3) м и нагрузках до 15 кН/м2 толщину плит h'f, назначают (80ч100) мм из условия рационального армирования. При назначении толщины плиты принимается модуль 10 мм.

б). Второстепенная балка.
Высота сечения hВБ принимается в пределах (1/10ч1/20) пролета второстепенной балки lВБ с учетом модуля 50 мм (при высоте до 600 мм).
Ширина сечения bВБ принимается 0.3 – 0.5 высоты сечения hВБ. Рекомендуемые размеры ширины балки: 100, 120, 150, 200, 220, 250 мм. Ширина сечения назначается с учетом модуля 50 мм (при ширине до 300 мм).

в). Главная балка (ригель рамы).
Главная балка в зависимости от компоновки располагается вдоль или поперек здания, соответственно, расположение каркаса здания продольное или поперечное.
Высота сечения hГБ принимается в пределах (1/8 ч 1/15) пролета главной балки lГБ с учетом модуля 50 мм (при высоте hГБ до 600 мм), - модуля 100 мм (при высоте hГБ от 600 до 800 мм), - модуля 300 мм (при высоте hГБ более 800 мм).
Ширина сечения bГБ принимается (0.4 ч 0.5) высоты сечения hГБ с учетом модуля 50 мм (при ширине bГБ до 300 мм) и модуля 100 мм (при ширине bГБ свыше 300 мм). Рекомендуется ширину сечения bГБ назначать минимальной для уменьшения расхода бетона.

г). Колонна (стойка рамы)
Размеры колонны принимаются:
квадратными при наличии только случайного эксцентриситета (промежуточные колонны в зданиях и сооружениях);
прямоугольными при наличии изгибающего момента и продольной сжимающей силы (стойки рам).
Колонна работает в составе рамы, предположительно, в ее сечении возникнут изгибающие моменты и продольные усилия, следовательно, рекомендуется колонну принимать прямоугольной с ориентацией высоты сечения hК вдоль ригеля.
Минимальный размер сечения колонн:
hК bК = 200х200 мм для общественных зданий;
hК bК = 300х300 мм для производственных зданий;
hК bК = 250х250 мм монолитные колонны;
не менее ширины ребра главной балки bГБ.
При назначении размеров сечения колонны принимается модуль 50 мм и необходимо, чтобы гибкость в любом направлении не более 120 (п.5.3/1/);

3. МАТЕРИАЛЫ
3.1. Бетон
Конструкции монолитных перекрытий рекомендуется выполнять из тяжелого бетона классов прочности на осевое сжатие В15, В20, В25. При назначении класса прочности бетона следует учитывать положения п. 2.5./1/.
Нормативные сопротивления бетона Rbn Rbtn назначаются по табл.12/1/. Расчетные сопротивления бетона для предельных состояний первой группы Rb Rbt определяются путем деления нормативных сопротивлений на коэффициент надежности по бетону, принимаемые равными: при сжатии
·bc=1,3; при растяжении
·bt=1,5 (табл.11/1/). Некоторые значения расчетных характеристик приведены в табл.13, 14/1/.
Расчетные сопротивления бетона для предельных состояний первой группы снижаются (повышаются) путем умножения на коэффициент условия работы
·bi (табл.15/1/), который учитывает характер действия нагрузки, условия работы конструкции, способ изготовления, размеры сечения и т.п.
Расчетные сопротивления бетона для предельных состояний второй группы Rb,ser, Rbt,ser приведены в табл.12/1/.
Значения начального модуля упругости бетона Eb при сжатии и растяжении принимаются по табл.18/1/.
Для тяжелого бетона естественного твердения при классе прочности на сжатие:
В15 Eb =23 000 МПа; В20 Eb =27 000 МПа;
В25 Eb =30 000 МПа; В30 Eb =32 500 МПа.
Начальный коэффициент поперечной деформации бетона
· (коэффициент Пуассона) принимается 0,2.
Собственная масса несущих конструкций определяется при плотности железобетона 2500 кГ/м2.
3.2. Арматура.
Рекомендуется применять в качестве ненапрягаемой арматуры (п.2.19/1/):
обыкновенную арматурную проволоку периодического профиля класса Вр-I диаметром 3 - 5 мм, в сварных сетках и каркасах;
стержневую арматуру периодического профиля классов А-III, Ат-IIIC.
Другие типы арматуры применяются:
арматура класса А-I, А-II - для поперечной монтажной или конструктивной арматуры;
проволока Вр-I – для вязанных хомутов балок высотой до 400 мм и колонн;
арматура Ат-IУС – для продольной арматуры сварных каркасов и сеток
арматура класса А-III, Ат-IIIС, А-II и А-I – для сварных каркасов и сеток;
арматура класса А-IУ, А-I и А-УI – для продольной рабочей арматуры вязанных каркасов и сеток, для ненапрягаемой сжатой арматуры при экономическом обосновании;
Ненапрягаемая арматура классов А-III, Вр-I, А-II, А-I рекомендуется применять в виде сварных каркасов и сеток.
Нормативные сопротивления стержневой и проволочной арматуры Rsn приведены в табл. 19, 20/1/
Расчетные сопротивления арматуры для предельных состояний первой группы Rs приведены в табл.22, 23/1/.
Расчетные сопротивления арматуры сжатию Rsc при расчете по первой группе, при наличии сцепления принимаются равными расчетному сопротивления арматуры растяжению Rs, но не более 400 МПа.
Расчетные сопротивления арматуры для предельных состояний первой группы снижаются (повышаются) путем умножения на коэффициент работы
·si (табл.24 – 27/1/), учитывающий неравномерность распределения напряжений в сечении, условия анкеровки, низкую прочность бетона, работу арматуры за пределом текучести и т.п.
Значения модуля упругости арматуры Es принимаются по табл.29/1/:
А-I, А-II - Es =210 000 МПа;
А-III, Ат-IIIС Es =200 000 МПа;
А-IУ, А-У, А-УI Es =190 000 МПа;
Вр-I Es =170 000 МПа.
4. ПЛИТА ПЕРЕКРЫТИЯ
4.1. Расчетная схема
Для расчета плиты выделяется полоса шириной 1 м. Плита перекрытия имеет расчетную схему многопролетной неразрезной балки прямоугольного сечения высотой h'f и шириной b=1 м (Рис.6). Ее крайними опорами являются продольные (поперечные) стены, промежуточными опорами – второстепенные балки. Неразрезная расчетная схема обеспечивается размещением рабочей арматуры над промежуточными опорами. Пролет плиты это расстояние в свету между второстепенными балками. Крайний пролет плиты считается с середины площадки опирания до грани второстепенной балки (рис.3).
Величина крайнего пролета

13 EMBED Equation.3 1415 (1)

Величина рядового пролета

13 EMBED Equation.3 1415 (2)

13 EMBED AutoCAD.Drawing.16 1415
Рис.6 Расчетная схема плиты.
l1 - крайний пролет, l2 - рядовой пролет, cП - глубина опирания плиты на стену.

4.2. Нагрузки
Плита загружена равномерно распределенной нагрузкой. Которая состоит из постоянной g (собственный вес плиты, веса пола) и временной нагрузки
· (зависит от назначения здания, принимается по заданию).
Постоянная нагрузка:

13 EMBED Equation.3 1415 (3)
где
·n =0,95 – коэффициент учета ответственности здания, нормальный уровень (приложение 7/2/),
·fi =1,1ч1,3 - коэффициент надежности по нагрузке (п.2.2/2/),
·i – объемный вес i –го слоя материала, кН/м3,
·i – толщина i – слоя материала, м.

Временная нагрузка:

13 EMBED Equation.3 1415 (4)
где
·f=(1,2ч1,3) – коэффициент надежности по нагрузке (п.3.7/2/),
· – нормативная временная нагрузка на перекрытие, кН/м2, (см. задание).

Расчет нагрузок приводится в виде таблицы (табл.1).

4.3. Статический расчет
Определение расчетных усилий в неразрезной плите производится по правилам строительной механики. При этом допускается пользоваться справочниками проектировщика /7/, в этом случае построение эпюры моментов производится с учетом упругой работы сечения.
Таблица 1
Нагрузки на перекрытие

Вид нагрузки
Нормативная нагрузка, кН/м2, 13 EMBED Equation.3 1415
Коэффициент надежности по нагрузке
·fi
Расчетная нагрузка, кН/м2, gi

1
Постоянная нагрузка
3
4
5

1
Собственная масса плиты, при толщине h'f, м и плотности
·Б, кН/м3
13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415

·f1 п. 2.2 /2/
13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415

2
i-ый слой пола, толщина
·i, плотность слоя
·i





Итого
13 EMBED Equation.3 1415

13 EMBED Equation.3 1415

3
Временная нагрузка (по заданию)





Длительная (пониженное)

·'

·fv

·'
·fv


Кратковременная (полное)

·н

·fv п.3.7/2/
13 EMBED Equation.3 1415


Итого:

·н


·

Расчет неразрезных железобетонных плит рекомендуется производить с учетом возникновения пластических шарниров, значения изгибающих моментов при равных пролетах (разница до 20%) принимают по равномоментной схеме (рис.6):
в крайних пролетах и над вторыми от края опорами

13 EMBED Equation.3 1415 (5)

в средних пролетах и над средними опорами

13 EMBED Equation.3 1415 (6)
где 13 EMBED Equation.3 1415, распределенная нагрузка на плите (постоянная и временная).

Результаты статического расчета приводятся в виде эпюр изгибающих моментов.(рис.3).

4.4. Расчет армирования
Расчет армирования плиты производится в соответствии с требованиями СНиП/1/. Арматура в плите подбирается как для изгибаемого железобетонного элемента прямоугольного сечения исходя из следующих предпосылок:
сопротивление бетона растяжению не учитывается;
сжимающие напряжения в бетоне равны Rb и равномерно распределены по сжатой зоне;
растягивающие напряжения в арматуре равны Rs;
Расчет выполняется по алгоритму, приведенному в приложении 2. В результате расчета необходимо получить сечение рабочей арматуры. По которой согласно сортамента на сварные сетки (Приложение 5) принимаются рулонные или плоские сетки. В некоторых случаях армирование можно выполнять отдельными стержнями (Рис.7).
Сетки раскладывают по всей площади перекрытия в пролетах и на опорах с учетом площади рабочей арматуры и ее направления. При раскладывании сеток указывается их расположение по сечению плиты (Рис.7) и по ее площади.
При расположении сеток на перекрытии следует руководствоваться положениями п.5.37 – 5.41/1/.
13 EMBED AutoCAD.Drawing.16 1415Рис.7. Армирование монолитной плиты.
а - рулонными сетками; б - плоскими сварными сетками; в - отдельными стержнями.
5. ВТОРОСТЕПЕННАЯ БАЛКА
5.1. Расчетная схема
Расчетная схема второстепенной балки представляет собой многопролетную неразрезную балку, загруженную равномерно распределенной нагрузкой (постоянной и временной) (рис.8). Крайними шарнирными опорами являются поперечные (продольные) стены, промежуточными опорами – главные балки. Неразрезность обеспечивается размещением рабочей арматуры над промежуточными опорами.
13 EMBED AutoCAD.Drawing.16 1415Рис.8 Схемы загружения неразрезной балки

Расчетные пролеты второстепенной балки:
средние пролеты – расстояние в свету между главными балками

13 EMBED Equation.3 1415 (7)

крайние пролеты – расстояние от середины опирания второстепенной балки не стене до боковой грани ребра главной балки

13 EMBED Equation.3 1415, (8)
где lВБ – пролет второстепенной балки, bВБ – ширина ребра главной балки, сВБ – глубина опирания второстепенной балки на стену, а - привязка разбивочной оси к внутренней грани стены.

5.2. Нагрузки
На второстепенную балку действуют три вида нагрузок:
постоянные нагрузки (собственный вес балки, вес плиты, вес конструкций пола), которые равномерно распределены по всей длине балки. Они собираются с ширины равной шагу второстепенных балок:

13 EMBED Equation.3 1415, кН/м, (9)
где g- постоянная нагрузка с плиты (табл.1), кН/м2; lП- шаг балок (пролет плиты) (рис.2.);
·ВБ=hВБ bВБ
·f
·Б - собственная погонная масса балки, кН/м; hВБ, bВБ- высота и ширина балки, м;
·f =1,1ч1,3 - коэффициент надежности по нагрузке (п.2.2/1/);
·Б - вес одного метра армированного тяжелого бетона балки, (кН/м3)/м.

кратковременные нагрузки (полные), равномерно распределенные в пролете:

13 EMBED Equation.3 1415, кН/м, (10)
где v- полная временная нагрузка на перекрытие (см задание), кН/м2;
·f =(1,2ч1,3) - коэффициент надежности по нагрузке (п.3.7/2/).

временно длительные нагрузки (пониженные), равномерно распределенные в пролете:

13 EMBED Equation.3 1415, кН/м (11)
где v'=(1/4)v - временно длительная нагрузка, кН/м2 , v'- пониженное значение полной кратковременной нагрузки (табл.3/2/).

Нагрузки на балку прикладываются по трем схемам (рис.8):
- в нечетных пролетах прикладывают полную нагрузку: постоянную и кратковременную

13 EMBED Equation.3 1415, (12)

- в четных пролетах прикладывают условную нагрузку: постоянную и временно длительную

13 EMBED Equation.3 1415; (13)

- в нечетных пролетах прикладывают условную нагрузку: постоянную и временно длительную (13);
- в четных пролетах прикладывают полную нагрузку: постоянную и кратковременную (12).
3) - в первых двух пролетах и четвертом прикладывают полную нагрузку: постоянную и кратковременную (12), в остальных - условную нагрузку: постоянную и временно длительную (13);

5.3. Статический расчет
5.3.1. Построение эпюр изгибающих моментов
при упругой работе сечения
Расчет неразрезной балки производится по правилам строительной механики. При определении расчетных усилий допускается пользоваться справочниками проектировщика /7/(прил.8), при этом эпюры моментов строятся из условия упругой работы сечений.
При расчете необходимо получить усилия в характерных точках балки (в пролетах, на опорах) от всех комбинаций загружения.
По результатам расчета строятся эпюры моментов. Промежуточные усилия по длине балки рекомендуется определять по схеме приведенной на рис.9.
13 EMBED AutoCAD.Drawing.16 1415Рис.9 Схема определения промежуточных моментов

Согласно опыту проектирования, значение максимального изгибающего момента в первом пролете располагается на расстоянии x=0.425l. Значения максимальных изгибающих моментов в других пролетах располагаются посередине соответствующих пролетов.
Значения изгибающих моментов в промежуточных точках определяются геометрическим способом:
в первом пролете:
13 EMBED Equation.3 1415 (14)
13 EMBED Equation.3 1415 (15)
13 EMBED Equation.3 1415 (16)
13 EMBED Equation.3 1415 (17)

во втором (других) пролете:
13 EMBED Equation.3 1415 (18)
13 EMBED Equation.3 1415 (19)
13 EMBED Equation.3 1415 (20)
где 13 EMBED Equation.3 1415 - максимальный изгибающий момент в пролете для балки с шарнирным опиранием по концам; M0.425l - изгибающий момент на расстоянии x=0.425l от опоры для балок с шарнирным опиранием; p - распределенная нагрузка в соответствующем пролете при i -ом загружении (12, 13). В формулах выражение в скобка от большего отнимается меньшее.

В других пролетах промежуточные значения определяются по аналогии со вторым пролетом.
По результатам расчета от всех комбинаций загружения строится огибающая эпюра моментов и поперечных сил. При построении огибающей эпюры результаты всех расчетов наносятся на одну эпюру (рис.8).

5.3.2. Выравнивание изгибающих моментов
В неразрезных равнопролетных балках (разница до 20%), армированных сварными каркасами и сетками, рекомендуется выравнивать изгибающие моменты так, чтобы создать равномоментную систему, в которой 13 EMBED Equation.3 1415. При этом расчет производиться с учетом возникновения пластических шарниров.
Для перераспределения изгибающих моментов прибавляют треугольные эпюры с произвольными по величине к знаку надопорными ординатами. (рис10)
Ординаты перераспределенной эпюры моментов в расчетных сечениях не должны отличаться более чем на 30% от первоначальных величин (определенных при условии упругой работы всех сечений балки).
13 EMBED AutoCAD.Drawing.16 1415Рис.10 Схема перераспределения изгибающих моментов

5.4. Расчет армирования
Расчет армирования балки производится в соответствии с требованиями СНиП/1/. Арматура в балке подбирается как для изгибаемого железобетонного элемента прямоугольного или таврового сечения.
Расчет выполняется по алгоритму, приведенному в приложении 2.
Для обеспечения условий образования пластических шарниров следует соблюдать конструктивные требования:
проектирование конструкции выполняется из условия не разрушения сжатой зоны бетона от главных сжимающих напряжений;
армирования производится из условия
·=x/h0
·0.35;
высота сечения ригеля при обеспечении условия
·=x/h0
·0.35 уточняется выражением

13 EMBED Equation.3 1415 (21)
где M1 - изгибающий момент на грани главной балки перераспределенной эпюры, M1=M-Q(bГБ/2) (рис.16); M - момент на опоре; Q - поперечная сила на опоре (максимальное значение слева или справа от нее); bГБ - ширина сечения главной балки.

Для второстепенной балки выполняются следующие расчеты:
определение сечения продольной арматуры в первом и средних пролетах;
определение сечения продольной арматуры на первой и средней промежуточной опорах.
В результате расчета необходимо получить сечение рабочей растянутой и сжатой арматуры.
Расчет по наклонному сечению производится по алгоритму, приведенному в приложении 3.
Армирование балки выполняется плоскими или пространственными сварными каркасами и сетками (рис.11). Каркасы устанавливаются в ребрах балок, сетки размещаются в полках. Суммарная площадь стержней рабочей арматуры принимается не менее расчетной. Геометрические параметры каркасов должны соответствовать конструктивным требованиям армирования изгибаемых элементов сварными изделиями /1/, и возможность качественной укладки и уплотнения бетонной смеси.
В каркасах нижняя продольная арматура (расположенная в пролете) определяется из условия прочности по нормальным сечениям на действие положительного момента; верхняя продольная арматура – из условия прочности по нормальным сечениям на действие отрицательного изгибающего момента. Поперечная арматура обеспечивает прочность наклонных сечений.
Рекомендуется в эскизном варианте в пояснительной записке, прорисовать все каркасы и сетки необходимые для армирования второстепенной балки (рис.11).




13 EMBED AutoCAD.Drawing.16 1415Рис.11 Армирование второстепенной балки.
6. ГЛАВНАЯ БАЛКА (РИГЕЛЬ)
Главная балка работает в составе каркаса здания, является ригелем многоэтажной рамы.
Статический расчет рамы выполняется на ПК по соответствующей лицензионной программе (например «СКАД»). Каждая расчетная программа предполагает подготовку исходных данных, в состав которых входят:
геометрические размеры стержней и сечений элементов каркаса (ригелей, стоек, стен);
способы сопряжения элементов между собой и с основанием (ригеля со стойками, ригеля со стеной, стоек с основанием);
жесткости стержней рамы (ригелей, стоек, стен);
нагрузки (постоянные, временно длительные, временно кратковременные), комбинации, сочетания.

6.1. Расчетная схема
Расчетная схема рамы это плоская стержневая система, где линии стержней представляют их продольные оси, проходящие через центр тяжести поперечных сечений (рис.12).
13 EMBED AutoCAD.Drawing.16 1415
Рис.12 Расчетная схема рамы
H1 – расстояние от верха фундамента до нейтральной оси нижнего ригеля; H2 - расстояние между нейтральными осями смежных этажей (высота этажа); lГБ – расстояние между разбивочными осями (пролет главной балки); lП- расстояние между промежуточными узлами на ригелях определяются шагом второстепенных балок (пролет плиты) (рис.2.), 1 – тип жесткости ригель, 2 – тип жесткости стойка, 3 – тип жесткости стена.
Многопролетные ригели междуэтажных перекрытий жестко связаны со стойками каркаса, шарнирно оперты на стены (продольные, поперечные). Многоэтажные стойки жестко сопряжены с фундаментом.
Каркас содержит три типа стержней (рис.13):
ригель – главная балка таврового сечения, высота ребра hГБ, ширина - bГБ, толщина полки h'f, ширина - b'f (см. п.2.2, прил.2);
стойка промежуточная – колонна прямоугольного сечения, высота и ширина сечения hК bК (см.п.2.2);
стойка крайняя – участок наружной стены, высота сечения 0,64 м, ширина - lВБ расстояние между каркасами (пролет второстепенной балки).
В лицензионной программе ПК по расчету многоэтажных и многопролетных рам применяется один из численных методов, который предполагает введение каждого типа стержня двумя характеристиками:
EJ - изгибная жесткость;
EJ - осевая жесткость;
Момент инерции J и площадь сечения A - геометрические характеристики, определяются по правилам сопротивления материалов. Начальный модуль упругости бетона Eb см.п.3.1. Модуль деформации каменной кладки /3/.
13 EMBED AutoCAD.Drawing.16 1415
Рис.13 Сечения стержней рамы.
1 – ригель (главная балка); 2 – стойка промежуточная (колонна); 3 – стойка наружная (стена).

При составлении расчетной схемы каркаса следует описать сначала стойки, затем ригель для облегчения выборки усилий при расчете ригеля. При составлении расчетной схемы необходимо произвести нумерацию узлов, стержней и сечений (программа «СКАД» производит это автоматически при составлении расчетной схемы).

6.2. Нагрузки
На каркас действуют несколько видов нагрузок:
постоянные нагрузки:
13 EMBED Equation.3 1415 - собственный вес конструкций (главные балки, колонны, стены), который равномерно распределен по длине элементов каркаса. Он принимается по сечению и объемной плотности материалов соответствующих элементов каркаса. Прикладывается в виде распределенной нагрузки на элементы каркаса. (программа «СКАД» учитывает собственный вес элементов конструкций при заданных геометрических характеристиках и плотности материалов автоматически). Нагрузку от собственного веса конструкций следует учитывать с коэффициентом надежности по нагрузке
·f=(1,1ч1,3) (п.2.2/1/);
Pi - нагрузка, переданная на каркас от опорных реакций второстепенных балок от действия постоянной нагрузки (вес второстепенных балок, вес плиты, вес пола). Прикладывается в виде сосредоточенных сил в местах опирания второстепенных балок.

13 EMBED Equation.3 1415, кН, (22)
где gВБ- распределенная постоянная нагрузка на второстепенной балке, кН/м; lВБ- длина второстепенной балки (шаг каркасов) (рис.2);

P2 - вес конструкций покрытия здания. Зависит от типа кровли (плоская, шатровая), материала кровли, материала утеплителя (выбранный тип кровли, материалов согласуется с руководителем проекта). Прикладывается к верхнему ригелю рамы в виде распределенной нагрузки величиной:

13 EMBED Equation.3 1415, кН/м, (23)
где gКР - вес конструкций покрытия здания (собирается в табличной форме по аналогии с табл.1), кН/м2;

временные нагрузки:
P3 - полная кратковременная нагрузка (полезная нагрузка) передается на каркас через опорные реакции второстепенных балок. Прикладывается в виде сосредоточенных сил в местах опирания второстепенных балок

13 EMBED Equation.3 1415, кН, (24)
где vВБ- временная нагрузка на второстепенной балке (10), кН/м;

P4 - временно длительная нагрузка передается на каркас через опорные реакции второстепенных балок. Прикладывается в виде сосредоточенных сил в местах опирания второстепенных балок:

13 EMBED Equation.3 1415, кН, (25)
где v'ВБ- временно длительная нагрузка на второстепенной балке (11), кН/м;

P5- давление снега на конструкции покрытия. Зависит от района строительства. В расчетах курсового проекта принимается для г.Абакана. Прикладывается к верхнему ригелю рамы в виде распределенной нагрузки величиной:

13 EMBED Equation.3 1415, кН/м (26)
где
·f=(1.4ч1.6) - коэффициент надежности по нагрузке (п.5.7/2/); s0 - нормативное значение веса снегового покрова на 1м2 горизонтальной поверхности (п.5.2/2/), s0=1 кН/м2 для района г.Абакана,;
· - коэффициент конфигурации кровли (пп.5.3-5.6/2/),
· =1 для малоуклонных кровель
·
·25 гр.

P6, P'6 - наветренное (активное) и подветренное (пассивное) давление ветра поперек здания на продольные стены. Зависит от района строительства. В расчетах курсового проекта принимается для г.Абакана. Прикладывается в виде переменной по высоте распределенной нагрузки на крайние стойки рамы поперечного каркаса здания (при продольном каркасе давление ветра вдоль здания воспринимают продольные стены):

13 EMBED Equation.3 1415, кН/м (27)
где P6i - давление ветра на i-ом уровне здания,
·f=1.4 - коэффициент надежности по нагрузке (п.6.11/2/);
·0 - нормативное значение ветрового давления на 1 м2 боковой поверхности здания (п.6.4/2/),
·0=0.38 кН/м2 для района г.Абакана; ki - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте (п.6.5/2/). Для расчетов курсового проекта принимается тип местности В (городские территории, равномерно покрытые препятствиями высотой до 25 м); c - аэродинамический коэффициент (п.6.6/2/), для прямоугольных зданий c=0.8 - для активного давления, c=0.6 - для пассивного.

6.3. Статический расчет
На основании опыта проектирования многоэтажных каркасов статический расчет производится по нескольким схемам загружения (рис.14).
13 EMBED AutoCAD.Drawing.16 1415Рис.14 Схемы загружения каркаса здания.
1 – нагрузка постоянная; 2 – нагрузка полная кратковременная на всех пролетах; 3 – нагрузка условная (полная полезная в нечетных пролетах, временно длительная в четных пролетах); 4 – нагрузка условная (временно длительная в нечетных пролетах, полная полезная в четных пролетах); 5 – нагрузка условная (полная полезная в первом и втором пролетах, временно длительная в остальных пролетах); 6 – нагрузка снеговая; 7 – нагрузка ветровая.
Результаты расчета рамы по всем схемам загружения прикладываются в приложение пояснительной записки курсового проекта. По результатам расчета составляется таблица усилий M, Q (табл.2) в сечениях наиболее нагруженного ригеля (согласуется с руководителем проекта). При заполнении таблицы следует обратить внимание на знаки (+,-) при усилиях. Рекомендуется, при принятии знака рассматривать каждый участок ригеля самостоятельно (как однопролетную балку).
На основании таблицы усилий составляется таблица сочетаний, для получения наиболее невыгодных комбинаций нагрузок при расчете ригеля. Рекомендуются следующие сочетания усилий:
+Mmax в пролете, Mсоот на опоре
- Mmax в пролете, Mсоот на опоре
+ Mmax на опоре, Mсоот в пролете
- Mmax на опоре, Mсоот в пролете
Qmax
По результатам расчета строится огибающая эпюра моментов на ригеле. При построении огибающей эпюры все значения эпюр, полученные при различных сочетаниях усилий, наносятся на одну схему в одном масштабе.
Таблица усилий в ригеле и табл сочетаний Таблица 2, 3
При определении усилий для расчета армирования в неразрезных конструкциях рекомендуется перераспределять изгибающие моменты допуская образование пластических шарниров. При этом к эпюре изгибающих моментов прибавляют треугольные эпюры моментов с произвольными по знаку и величине надопорными ординатами.(рис.15). Ординаты перераспределенной эпюры моментов в расчетных сечениях не должны отличаться более чем на 30% от первоначальных величин (определенных при условии упругой работы всех сечений ригеля). Считается, оптимальной перераспределенной эпюрой, эпюра при которой опорные и пролетные моменты уравниваются между собой в пределах пролета.

Усилия в сечениях трехпролетного ригеля Таблица 2

Нагрузка
Усилия, кН м; кН
13 EMBED Equation.3 1415
Пролет 1
Пролет 2
Пролет 3





Сечения
Сечения
Сечения





1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

1
Постоянная
13 EMBED Equation.3 1415
1

13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equatio
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
Полная кратковременная
13 EMBED Equation.3 1415
1

13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equati
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
Условная 1
13 EMBED Equation.3 1415
1

13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
Условная 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
1

13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EM
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
Снеговая
13 EMBED Equation.3 1415
1



13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415


13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415







0,9















13 EMBED Equation.3 1415
1



13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415


13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415







0,9













7
Ветровая
13 EMBED Equation.3 1415
1



13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415


13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415







0,9















13 EMBED Equation.3 1415
1



13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415


13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415







0,9














Сочетание усилий в сечениях трехпролетного ригеля Таблица 3

Нагрузка
Усилия, кН м; кН

·
Пролет 1
Пролет 2
Пролет 3





Сечения
Сечения
Сечения





1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

1
13 EMBED Equation.3 1415в пролете, 13 EMBED Equation.3 1415на опоре
№ нагрузок















Усилия
1















№ нагрузок















Усилия
0,9













2
13 EMBED Equation.3 1415в пролете, 13 EMBED Equation.3 1415на опоре
№ нагрузок















Усилия
1















№ нагрузок















Усилия
0,9













3
13 EMBED Equation.3 1415на опоре, 13 EMBED Equation.3 1415в пролете
№ нагрузок















Усилия
1















№ нагрузок















Усилия
0,9













4
13 EMBED Equation.3 1415на опоре, 13 EMBED Equation.3 1415в пролете
№ нагрузок















Усилия
1















№ нагрузок















Усилия
0,9













5
13 EMBED Equation.3 1415
№ нагрузок















Усилия
1















№ нагрузок















Усилия
0,9













Примечание: Возможные сочетания нагрузок:
при
·=1 - 1+2; 1+3; 1+4; 1+5; 1+6; 1+7;
при
·=0.9-: 1+
· 2+
· 6; 1+
· 3+
· 6; 1+
· 4+
· 6; 1+
· 5+
· 6;
1+
· 2+
· 6+
· 7; 1+
· 3+
· 6+
· 7; 1+
· 4+
· 6+
· 7; 1+
· 5+
· 6+
· 7; 1+
· 6+
· 7;
Цифры в сочетаниях – это номера усилий из табл. усилий
13 EMBED AutoCAD.Drawing.16 1415Рис.15 Схема перераспределения изгибающих моментов в неразрезном ригеле.
1 – схема загружения; 2 – эпюра упругой работы всех сечений; 3 – добавочная эпюра; 4 – перераспределенная эпюра.

6.4. Расчет армирования
Расчет армирования ригеля производится в соответствии с требованиями СНиП/1/. Арматура в ригеле подбирается как для изгибаемого железобетонного элемента прямоугольного или таврового сечения.
Для обеспечения условий образования пластических шарниров следует соблюдать конструктивные требования:
проектирование конструкции выполняется из условия не разрушения сжатой зоны бетона от главных сжимающих напряжений;
армирования производится из условия
·=x/h0
·0.35;
высота сечения ригеля при обеспечении условия
·=x/h0
·0.35 уточняется выражением

13 EMBED Equation.3 1415 (28)
где M1 - изгибающий момент на грани колонны перераспределенной эпюры, M1=M-Q(hК/2) (рис.16); M - момент на опоре; Q - поперечная сила на опоре (максимальное значение слева или справа от нее); hК - высота сечения колонны в плоскости каркаса.
13 EMBED AutoCAD.Drawing.16 1415
Рис.16. Схема принятия расчетного момента M1 по грани колонны.

Подбор сечения арматуры выполняется по алгоритму, приведенному в приложении 2. В результате расчета необходимо получить сечение рабочей арматуры в четырех нормальных сечениях:
в первом пролете;
в средних пролетах;
на первой промежуточной опоре;
на средних опорах.
Расчет по наклонному сечению производится по алгоритму, приведенному в приложении 3. Рассчитывают поперечную арматуру в трех наклонных сечениях:
у крайней опоры;
у первой промежуточной опоры слева;
у первой промежуточной опоры справа.
Армирование ригеля выполняется плоскими или пространственными сварными каркасами и сетками (рис.17). Каркасы устанавливаются в ребрах ригеля, сетки размещаются в полках. Суммарная площадь стержней рабочей арматуры принимается не менее расчетной. Геометрические параметры каркасов должны соответствовать конструктивным требованиям армирования изгибаемых элементов сварными изделиями /1/, и возможность качественной укладки и уплотнения бетонной смеси (пп.5.11, 5.12/1/).

6.5. Конструирование армирования
6.5.1. Эпюра материалов
С целью экономичного расходования арматуры при конструировании армирования ригеля строится эпюра материалов. Она представляет собой эпюру фактических изгибающих моментов воспринимаемых сечением по длине конструкции. Эпюра материалов характеризует места расчетного обрыва и определяет конструктивную длину продольной арматуры.
Эпюра материалов, располагается снаружи эпюры изгибающих моментов, не пересекает ее.

Алгоритм построения эпюры материалов.
Определяется фактический изгибающий момент относительно сжатой зоны, который воспринимается стержнями принятой арматуры:

13 EMBED Equation.3 1415 (29)
где zb=
·h0 - плечо внутренней пары,
·
·0,85 характеристика высоты сжатой зоны бетона.

Изгибающий момент определяется для всех сечений, где можно уменьшить количество стержней продольной арматуры.
На эпюре моментов откладываются в масштабе ординаты 13 EMBED Equation.3 1415, которые соответствуют фактической несущей способности сечений ригеля (рис.18). На участках, где сечение арматуры имеет постоянное значение, эпюра материалов будет постоянна и изобразится горизонтальной линией.



13 EMBED AutoCAD.Drawing.16 1415Рис.17. Армирование сечения ригеля
Каркас 3, 4 пролетный; каркас 6, 7 опорный;

13 EMBED AutoCAD.Drawing.16 1415Рис.18. Эпюра материалов

Пересечение горизонтальных линий с эпюрой изгибающих моментов определяет места теоретического обрыва стержней (точки а, б). При обрыве стержней на эпюре материалов образуется ступенька.

Определяется длина заделки lan обрываемых стержней за сечение теоретического обрыва.

13 EMBED Equation.3 1415, мм (30)
13 EMBED Equation.3 1415, мм
13 EMBED Equation.3 1415
где 13 EMBED Equation.3 1415 - коэффициенты характеризующие напряженное состояние бетона, поверхность арматуры (табл.37/1/); 13 EMBED Equation.3 1415 =200, 250 мм- минимальная длина анкеровки (табл.37/1/); d - диаметр арматуры, мм.

Обрыв стержней за сечением, где они не требуются по расчету производится, также при выполнении условия:
13 EMBED Equation.3 1415, мм (31)
13 EMBED Equation.3 1415, мм
где Q - поперечное усилие в местах теоретического обрыва арматуры, кН; qsw – усилие в хомутах на единицу длины элемента в пределах наклонного сечения (прил.3).

6.5.2. Армирование сечения ригеля
Ригели армируют двумя сварными каркасами в пролете, при значительных нагрузках допускается установка трех, четырех каркасов (рис.19). Третий каркас устанавливается в средней части пролета, не доводится до опор.
13 EMBED AutoCAD.Drawing.16 1415
Рис.19 Размещение арматуры в поперечном сечении ригеля.
d - больший диаметр рабочих стержней; d1 - диаметр поперечной арматуры;
a - защитный слой рабочей арматуры: a
·15 мм при h<250 мм; a
·20 мм при h
·250 мм; a
·d;
aw - защитный слой поперечной арматуры: aw
·10 мм при h <250 мм;
aw
·15 мм при h
·250 мм; aw
·d1
a1 - расстояние в свету между нижними (при бетонировании) продольными стержнями: a1
·25 мм; a1
· d;
a'1 - расстояние в свету между верхними (при бетонировании) продольными стержнями: a'1
·30 мм; a'1
· d;
a2 - расстояние в свету между рядами продольных стержней:
a2
·25 мм; a2
·d.

В опорной части ригеля устанавливается не менее двух каркасов, которые располагаются между каркасами пролета.
Размещение каркасов в сечении ригеля должно удовлетворять положениям п.п. 5.11, 5.12, 5.16 – 5.21 (рис.19); поперечное армирование – п.п. 5.22, 5.26 – 5.28/1/.
Расположение каркаса в опорной части ригеля должно удовлетворять условиям:
концы стержней каркасов должны отстоять от грани элемента (п.5.9/1/) при длине элемента до 9 м – на 10 мм,
до 12 м – на 15 мм,
свыше 12 м – на 20 мм

13 EMBED AutoCAD.Drawing.16 1415
Рис. 20. Выпуски арматурных стержней в каркасах
с1
·25 мм; с2
·25 мм; с1, с2
· d; с3
·60 мм при d
·25 мм; с3
·80 мм при d>25 мм; Аs,д.
·0,0005brc4; br – половина расстояния между каркасами.

6.5.3. Армирование ригеля
в местах опирания второстепенных балок
При сопряжении второстепенных балок с ригелем их верхний уровень совпадает. Конструктивно высота второстепенной балки меньше высоты ригеля. Опорные реакции со второстепенных балок передаются за счет сопротивления отрыву нижней части сечения ригеля (Рис.21).
Прочность на отрыв обеспечивается при условии

13 EMBED Equation.3 1415, (ур.110/1/) (32)
где Q - максимальное поперечное усилие со второстепенной балки;
·RswAsw - сумма усилий, воспринимаемых хомутами, устанавливаемыми дополнительно по длине зоны отрыва со стороны примыкания второстепенной балки.
13 EMBED AutoCAD.Drawing.16 1415
Рис.21 Схема при расчете на отрыв ригеля в месте опирания второстепенной балки.
bВБ, hВБ- ширина и высота сечения второстепенной балки; hs - расстояние от центра тяжести сжатой зоны опорного сечения второстепенной балки до центра тяжести нижней продольной арматуры; a=2hs+bВБ - длина зоны отрыва.

В местах примыкания второстепенных балок устанавливаются 13 EMBED Equation.3 1415-образная сетки (рис.22). Суммарная площадь стержней поперечной арматуры должна быть не менее требуемой по расчету.
Конструкция сеток дана на рис.23. Диаметр рабочей поперечной арматуры сетки dw=(3ч12) мм, шаг sw=(50ч350) мм. Диаметр распределительной арматуры d'w=(3ч12) мм, шаг s'w=(100ч500) мм. Ширина сетки B
·a, длина зависит от высоты hГБ, ширины bГБ ригеля и линии сгиба. 13 EMBED Equation.3 1415-образная сетка должна огибать арматурные каркасы ригеля. В местах пересечения с ребрами второстепенных балок арматура сеток вырезается по месту.
13 EMBED AutoCAD.Drawing.16 1415Рис.23 Конструкция 13 EMBED Equation.3 1415-образных сеток.
13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415 - технологические зазоры.
7. КОЛОННА
7.1. Статический расчет
Колонна является элементом многоэтажной рамы. Ее расчетная схема определяется в составе рамы. Усилия в колонне от различных вариантов загружения получены ранее при расчете рамы.
По результатам расчета рамы рекомендуется составить таблицу усилий по сечениям наиболее нагруженной колонны (табл.4). При построении таблицы усилий рекомендуется принимать сечение нижнее и верхнее по длине колонны в пределах этажа.
На основании таблицы усилий составляется таблица сочетаний усилий. Для каждого сечения составляется две комбинации усилий Nmax Mсоот и Mmax Nсоот (табл.4).

7.2. Расчет армирования
При расчете армирования из условия прочности нормальных сечений и обеспечения устойчивости колонна рассматривается как внецентренно сжатая, состоящая из поэтажных элементов постоянного сечения с уменьшением армирования с увеличением этажности колонны.
По длине колонны изгибающие моменты противоположных знаков отличаются незначительно, следовательно, рекомендуется симметричное армирование с размещением продольной рабочей арматуры у граней со стороны сопряжения с ригелем (в плоскости рамы). При расчете, в запас прочности, расчетные усилия принимаются в уровне узлов, при этом не принимается во внимание размеры ригелей. Таким образом, для каждого поэтажного сечения колонны необходимо определить сечение рабочей арматуры. Расчет внецентренно сжатой колонны выполняется по алгоритму приведенному в приложении 5.

7.3. Конструирование армирования
а) Продольные рабочие стержни
Рабочие стержни в поперечном сечении колонны размещают возможно ближе к поверхности элемента с соблюдением конструктивных требований:
минимальной толщины защитного слоя (см. приложение 5):
не менее диаметра продольной арматуры;
не менее 20 мм (п.5.5./1/);
расстояние между вертикальными стержнями арматуры в свету (вертикальны при бетонировании) должно быть:
не менее 50 мм;
не менее наибольшего диаметра стержня (п.5.12б/1/).
Усилия и сочетания в сечениях колонны Таблица 4

Вид нагрузки
Усилия, кН м; кН
13 EMBED Equation.3 1415
колонны этажей





первого, сечения:
второго, сечения:
третьего, сечения:





1
2
1
2
1
2

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

1
Постоянная
13 EMBED Equation.3 1415
1
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415



13 EMBED Equation.3 1415

13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415

2
Полная кратковременная
13 EMBED Equation.3 1415
1
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·Условная 1
13 EMBED Equation.3 1415
1
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415




0,9









13 EMBED Equation.3 1415
1
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415




0,9







13 EMBED Equation.3 1415
Условная i
13 EMBED Equation.3 1415
1
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·Снеговая
13 EMBED Equation.3 1415
1
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415




0,9









13 EMBED Equation.3 1415
1
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415




0,9







7
Ветровая
13 EMBED Equation.3 1415
1
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415




0.9









13 EMBED Equation.3 1415
1
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415




0.9







Сочетание усилий

Комбинации усилий
Усилия при коэф. сочетания13 EMBED Equation.3 1415

13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415
№ нагрузок








13 EMBED Equation.3 1415
1








13 EMBED Equation.3 1415









№ нагрузок








13 EMBED Equation.3 1415
0,9








13 EMBED Equation.3 1415








13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415
№ нагрузок








13 EMBED Equation.3 1415
1








13 EMBED Equation.3 1415









№ нагрузок








13 EMBED Equation.3 1415
0,9








13 EMBED Equation.3 1415








минимальное расстояние между осями стержней продольной арматуры в плоскости изгиба:
не более 500 мм,
в направлении перпендикулярной плоскости изгиба не более 400 мм (п.5.18/1/).
Колонны сечением до 400 мм армируют четырьмя продольными стержнями (рис.24)

б) Поперечные стержни
Поперечные стержни устанавливаются конструктивно.
Диаметр поперечных стержней dw:
в сварных каркасах должен удовлетворять условиям свариваемости (приложение 7);
в вязанных каркасах должен быть (п.5.25/1/):
не менее 5 мм;
не менее 0.25d, где d - наибольший диаметр продольных стержней.
Толщина защитного слоя поперечных стержней aw должна быть (п.5.6/1/):
не менее 15 мм;
не менее dw;
Расстояние между поперечными стержнями 13 EMBED Equation.3 1415 устанавливается:
при сварных каркасах - не более 20d;
при вязанных каркасах - не более 15d, где d - наименьший диаметр продольных стержней.
не более 500 мм;
кратным модулю 50 мм;
в местах стыкования рабочей арматуры внахлестку без сварки - не более 10d, где d - диаметр соединяемых стержней;
при насыщении элемента требуемой по расчету сжатой продольной арматурой A's более 1,5%, при общем насыщении элемента арматурой более 3% (п.5.22/1/):
не более 10d;
не более 300 мм.

в) Каркасы вязанные
Конструкция вязанных хомутов должна быть такой, чтобы продольные стержни (по крайней мере через один) располагались в местах перегибов хомутов, а эти перегибы – на расстоянии не более 400 мм по ширине грани элемента.
13 EMBED AutoCAD.Drawing.16 1415Рис.24 Армирование внецентренно сжатых элементов
1 – продольные стержни; 2 – поперечные стержни; 3 – сварной каркас; 4 - соединительные стержни; 5 - вязанный каркас; 6 – хомуты; 7 – дополнительные хомуты; 8 – шпильки; a1 - защитный слой бетона продольной арматуры; aw - то же поперечной арматуры; s - шаг поперечных стержней;

Допускается охват всех продольных стержней одним хомутом при ширине грани не более 400 мм и числе продольных стержней на грани не более четырех (п.5.23/1/).

г) Каркасы сварные
Плоские сварные каркасы (расположенные у противоположных граней) должны соединяться в пространственный каркас (п.5.23/1/):
поперечными стержнями, которые привариваются контактной сваркой к угловым продольным стержням каркасов;
шпильками, связывающими эти стержни, на тех же расстояниях, что и поперечные стержни плоских каркасов.
При наличии промежуточных продольных стержней в крайних плоских каркасах, эти стержни соединяются с противоположными стержнями (расположенные у противоположных граней) шпильками:
не реже чем через один по ширине грани
не реже чем через 400 мм.
Шпильки допускается не ставить:
при ширине данной грани элемента не более 500 мм;
при числе продольных стержней у этой грани не более четырех.

д) Стыки рабочей арматуры
Арматурные, опалубочные работы и бетонирование колонны выполняется ярусами, поэтажно. Из этих условий назначается длина продольных стержней (рис.23). Стержни следующего яруса соединяются со стержнями предыдущего яруса внахлестку. Соединение выполняется хомутами, при этом образуется пространственный каркас. Рекомендуется зону нахлестки располагать выше уровня перекрытия.
Стыки рабочей арматуры внахлестку применяются для арматуры диаметром не более 36 мм. Стыки не рекомендуется располагать в растянутой зоне, в местах полного использования арматуры (п.5.37/1/).
Стыки растянутой или сжатой рабочей арматуры должны иметь длину перепуска (нахлестки) l не менее величину lan (см. п.6.5.1, ур. 30) (п.5.38/1/).
Стыки сварных и вязанных каркасов внахлестку без сварки должны располагаться вразбежку. При этом площадь сечения рабочих стержней стыкуемых в одном месте или на расстоянии менее длины перепуска l, должна составлять (п.5.39/1/):
не более 50% общей площади сечения арматуры периодического профиля;
не более 25% - гладких стержней.
Стыкование без разбежки допускается:
при конструктивном армировании;
на участках, где арматура используется не более чем на 50%.
Продольная арматура колонны на первом этаже должна соединяться внахлестку с выпусками арматуры из фундамента. Выпуски арматуры из фундамента должны соединяться с каркасом фундамента, что обеспечивает жесткое сопряжение колонны с фундаментом.

8. УКАЗАНИЯ ПО РАЗРАБОТКЕ ГРАФИЧЕСКОЙ ЧАСТИ
Рабочие чертежи составляют главную часть проекта. Правильно выполненные чертежи отражают техническое решение строящегося объекта. Расчеты подтверждают обоснованность технического решения. Ссылки на нормативную и техническую литературу подтверждают достоверность и обоснованность расчетов.
Чертежи каменных конструкций (конструктивные решения стен, столбов, распределительных плит) включаются в комплект АР или АС проекта. В состав курсового проекта эти решения не включаются.
Графическая часть курсового проекта отражает решения междуэтажного перекрытия в монолитных железобетонных конструкциях и относится к чертежам комплекта КЖ.
Графическая часть оформляется согласно требований стандартов/8, 9/(приложение 10). Информация, отраженная на чертежах (виды, сечения, узлы и т.п.), спецификации, надписи, должна быть минимально достаточной и не допускать двойного понимания.
В чертежах отражается конструкция одного из перекрытий с армированием плиты, одной второстепенной и одной главной балок, т.е. конструкции которые имеют расчеты. Дается информация о расположении и количестве перекрытий в здании при одинаковости их конструктивного решения.
Чертежи перекрытия имеют следующие составные части:
схема расположения перекрытий в здании;
опалубочный чертеж плиты, второстепенной балки, главной балки, колонны;
схемы армирования плиты, ребер второстепенных и главных балок, колонны;
спецификация перекрытия со ссылками на чертежи арматурных изделий;
ведомость деталей;
ведомость расхода стали.
Чертежи арматурных изделий имеют следующие составные части:
изображения изделий;
изображения сборочных единиц;
спецификации.
Схема расположение перекрытий выполняется в масштабе 1:200 на поперечном разрезе здания. На схеме показываются контуры стен, колонн и перекрытий, координационные оси, расстояния между осями, привязки конструкций к координационным осям, отметки низа перекрытий.
К схеме расположения перекрытий заполняется спецификация по форме 1 (прил.9)::
в графу «Марка» заносится имя перекрытия, условное обозначение для междуэтажного или верхнего;
в графу «Обозначение» заносится шифр проекта;
в графу «Наименование» заносится полное наименование конструкции (Перекрытие монолитное ребристое);
в графу «Кол» заносится количество перекрытий каждой марки на схеме расположения;
Опалубочные чертежи междуэтажного перекрытия выполняются в масштабе 1:100. Основными сплошными и пунктирными линиями на плане отображается геометрия перекрытия, стены, колонны на которые оно опирается. Даются размерные линии, координационные оси, привязка конструкций к координационным осям. Выделяются и маркируются элементы перекрытия: плита ПМ1, ребра балок БМ1, БМ2 и т.п. Конструкции, обозначенные одной маркой должны иметь одинаковые пролет, размеры сечения, армирование.
Перекрытие разбивается на элементы для отображения армирования каждой конструкции.
Схемы армирования элементов выполняются в масштабах 1:100, 1:50, 1:20. Показывается, какие арматурные изделия и детали имеются в элементе, как они размещены по сечению, размещены относительно друг друга, толщина защитного слоя бетона.
Контуры сечений элементов конструкций показываются вспомогательными линиями, контуры арматурных изделий (каркасы, сетки) и деталей (отдельные стержни) показывают основными линиями. При нанесении изображений на схемах арматурных изделий применяют следующие упрощения:
каркасы и сетки изображают контуром в виде прямоугольников с указанием одной из диагоналей;
при расположении одинаковых арматурных изделий их контуры показывают только в одном месте с указанием номера позиции, на остальных участках конструкции проставляются только номера позиций и при необходимости количество; это относится и к отображению деталей.
Размерные линии должны привязывать контуры арматурных изделий к габаритам элементов конструкции (опалубки).
Спецификация перекрытия составляется по форме 3 (прил.9), она состоит из разделов, соответствующих выделенным на опалубочном чертеже элементов и заключительного раздела «Материалы».
Каждый раздел начинается заголовком в графе «Наименование». Заголовок подчеркивается и состоит из названия марки элемента, назначенной на опалубочном чертеже и количества. Например Второстепенная балка БМ1 – 8 шт. В общем случае каждый раздел спецификации элемента состоит из подразделов:
сборочные единицы;
детали;
стандартные изделия;
«Сборочные единицы» (изделия, состоящие из деталей и/или других сборочных единиц) арматурные изделия указываются в следующей последовательности:
каркасы пространственные;
каркасы плоские;
сетки;
изделия закладные.
В рамках курсового проекта:
а) для плиты:
указывается один раздел «Стандартные изделия», где дается описание арматурных сеток плиты по прил.5;
б) для второстепенной балки:
указывается раздел «Сборочные единицы» с указанием подразделов «Каркасы пространственные» и «Сетки»;
указывается раздел «Детали»;
в) для главной балки
указывается раздел «Сборочные единицы» с указанием подразделов «Каркасы плоские» и «Сетки»;
указывается раздел «Детали»;
г) для каждого подраздела:
в графе «Поз.» указывается номер позиции, присвоенный каждому арматурному изделию или детали на схеме армирования. Номера позиций по спецификации не повторяются;
в графе «Обозначение» для каждой сборочной единицы указывается номер листа данного проекта, на котором выполнен ее рабочий чертеж, для деталей указывается ссылка на ГОСТ или ТУ на сталь;
в графе «Наименование» для сборочных единиц указывается наименование арматурного изделия и его марка, для деталей указываются диаметр, класс стали и длина в мм;
в графе «Кол» указывается количество каждого арматурного изделия, детали на элемент;
в графе «Примеч» указывается вес, кГ, одной сборочной единицы, детали. Для деталей «Примеч» обязательно.
д) для раздела «Материалы»
в графе «Наименование» указывается вид и класс бетона;
в графе «Кол.» указывается численное значение объема бетона на перекрытие;
в графе «Примеч.» указывается единица измерения объема, м3;
Ведомость деталей оформляется по форме 2 (прил.9). В нее включаются детали, которые перед установкой в опалубку подвергаются переработке, например, загибу. В курсовом проекте это могут быть:
стержни для соединения плоских каркасов главной балки;
хомуты для колонны;
шпильки для колонны;
в графе «Поз» указывается номер позиции данной детали, присвоенный на схеме армирования;
в графе «Эскиз» выполняется графическое изображение детали после загиба с указанием размеров.
Ведомость расхода стали выполняется по форме 4 (прил.9). В ней приведена информация о потребности стали по классам, диаметрам на перекрытие. При отсутствии позиций соответствующих разделов может не быть, например, напрягаемая арматура, закладные изделия:
в разделе «Изделия арматурные»: формируются подразделы для каждого класса арматуры, используемые в перекрытии;
в ведомость записывается суммарный расход стали, кГ, каждого диаметра и классов по всем элементам перекрытия с учетом их количества;
ведомость заполняется после составления чертежей на все сборочные единицы, приведенные в спецификации перекрытия.
Чертежи арматурных изделий выполняются на все сборочные единицы (сетки плиты, пространственные каркасы и сетки второстепенной балки, плоские каркасы главной балки и колонны). Изображение арматурных изделий выполняется схематично. Вычерчиваются стержни, расположенные по контуру изделия, а также в местах изменения шага. Промежуточные стержни допускается не показывать. При этом на выноске позиции стержня под полкой указывается шаг, мм. Размерные цепочки должны указывать все длины стержней, расстояния между осями стержней одного направления, расстояния от оси крайнего стержня до то
·

Приложенные файлы

  • doc 8888431
    Размер файла: 6 MB Загрузок: 1

Добавить комментарий