Материал: Проектирование железобетонных конструкций многоэтажного промышленного здания

Asw=2х0,503=1,006 см2.

Шаг поперечных стержней по конструктивным условиям:

s=h/2=40/2=20 см, но не более 15 см, поэтому для всех приопорных участков промежуточных и крайних опор балки принимаем шаг s=15 см.

В средней части пролета (l/2) шаг s=(3/4)h=3/4х40=30 см.

Вычисляем погонное усилие в поперечных стержнях, отнесенное к единице длины элемента, по формуле:

 (10)

.

Влияние свесов сжатой полки учитывается коэффициентом:

 (11)

При этом b’f принимаем не более b+3 h’f.

.

Вычислим Qbmin по формуле:

 (12)

где =0,6 - коэффициент, принимаемый по табл. 3.2 [3].

.

Проверим условие: qsw>Qbmin/2h0; 1006 Н/см > 29860,65/2х36,5=409,05 Н/см - условие выполняется.

Проверим выполнение условия , максимальное расстояние между стержнями поперечной арматуры из условия недопущения образования наклонных трещин между ними:

,

 - условие выполнено.

При расчете прочности вычисляют:

В связи с этим вычисляют значение с:

,с = 121,545см

Тогда

Поперечная сила в вершине наклонного сечения:

Длина проекции расчетного сечения:

,отсюда с0=73

Вычисляю

Условие прочности  выполняется.

4. РАСЧЕТ КИРПИЧНОГО ПРОСТЕНКА

Расчет производим с целью проверки прочности простенка кирпичной стены в сечении первого этажа четырехэтажного промышленного здания без подвала с монолитными междуэтажными перекрытиями. Здание проектируется для г. Норильска (климатический район по снежному покрову V, нормативная нагрузка от снега на 1 м2 s0=4 кПа, коэффициент надежности по нагрузке =1,4 СНиП 2.01.07-85 [2]).

Наружные стены толщиной 510 мм из глиняного кирпича марки М150 (R=2,4 МПа) на растворе марки 150. Ширина простенка 2400 мм. Высота здания 16,8 м (высота этажа 4,2 м). Поперечные стены расположены на расстоянии 30 м. Окна размером 2х4,2 м.

Нагрузка на стену и простенок первого этажа от междуэтажных перекрытий передается через главные балки с грузовой площади (рис. 4), определяемой по формуле:

Fгр=l1*l2 (13)

где l1- ширина расчетного участка стены, м; l2 - расстояние от внутренней грани стены до середины крайнего пролета главной балки, м.

Fгр=6,6х2,8=18,48 м2.

Нагрузки от междуэтажных перекрытий, покрытия, наружных стен и снеговой нагрузки на грузовую площадь Fгр=18,48 м2 сведены в таблицу 4.

промышленный здание перекрытие фундамент

Рис. 4 План перекрытия

Таблица 4

Нагрузки от междуэтажных перекрытий, покрытия, наружных стен и снеговой нагрузки на грузовую площадь

Междуэтажное перекрытие Постоянная: - от собственного веса плиты =60 мм, =2500 кг/м3;

от слоя цементного раствора (цементная стяжка), =20 мм, =2200 кг/м3;

от керамических плиток, =13 мм, =1800 кг/м3;

от собственного веса второстепенной балки сечением 400х200 мм. длиной 6,3 м;

Покрытие Постоянная: - от пароизоляции (рубероид) =20 мм, =600 кг/м3;

от теплоизоляции (керамзит) =60 мм, =800 кг/м3;

от гидроизоляции (рубероид) =25 мм, =600 кг/м3;

Наружная стена - от собственного веса стены одного этажа (сплошная кирпичная кладка из глиняного кирпича на цементно-песчаном растворе) за вычетом оконного проема =510 мм, =1800 кг/м3;

На уровне перекрытия над первым этажом вертикальная нагрузка от покрытия, перекрытий, веса карниза и наружной стены с учетом временной нагрузки и с учетом коэффициента надежности по назначению здания =0,95, следующая:

N=((70075+161884,8)х3+23784+103488+195093,4х3+49005)х0,95=1384564,77 Н.

Изгибающий момент от перекрытия вычисляем по формуле:

 (14)

-расстояние от оси центра тяжести стены до ее грани со стороны перекрытия,при прямоугольном сечении стены =половине толщины стены.

с - глубина опирания балки.

.

Изгибающий момент на уровне низа перемычки:

.

Учитывая, что моменты у низа перекрытия и низа перемычки мало отличается из-за близкого расположения этих сечений, за расчетный момент можно принять наибольшую величину.

Проверка прочности простенка.

Площадь сечения простенка:

F=240х51=12240 см2.

Расчетная высота сечения h=51 см, у=51/2=25,5 см.

Прочность кладки R=2,4 МПа.

Упругая характеристика кладки по табл. II.2. [5] =1000.

Гибкость простенка

.

Здесь--высота этажа, =420см;h-толщина стены h=51см

Коэффициент продольного изгиба по табл. IV.2. [5] =0,92.

Эксцентриситет

.

Вычислим коэффициент продольного изгиба при внецентренном сжатии по формуле:

 (15)

.

Коэффициент  определяем по табл. IV.3[5]:

.

Тогда несущая способность сечения определяется по формуле:

 (16)

 - прочность простенка достаточная.

5. КОМПОНОВКА СБОРНОГО ЗДАНИЯ

Проектирование железобетонных конструкций сборного многоэтажного промышленного здания заключается в необходимости расчета сборных железобетонных элементов заданного здания, в этом случае конструктивная схема здания будет каркасная.

Четырехэтажное каркасное здание имеет размер в плане 18×26,4 м и сетку колонн 6×6,6 м. Высота этажей 4,2 м. Стеновые панели навесные из легкого бетона, в торцах здания замоноличиваются совместно с торцевыми рамами, образуя вертикальные связевые диафрагмы.

Нормативное значение временной нагрузки 7300,в том числе кратковременной нагрузки 2100, коэффициент надежности по нагрузке , коэффициент надежности по назначению здания .

Снеговая нагрузка - по V району. Температурные условия нормальные.

Размеры колонн принимаем hk×bk=4040 см.

Ригели поперечных рам - трехпролетные, на опорах жестко соединены с крайними и средними колоннами. Плиты перекрытий предварительно напряженные - ребристые. Ребристые плиты принимают с номинальной шириной, равной 1350 мм; связевые плиты размещают по рядам колонн; доборные пристенные плиты опирают на ригели и опорные столики, предусмотренные на крайних колоннах.

В поперечном направлении жесткость здания обеспечивается по рамно-связевой системе: ветровая нагрузка через перекрытия, работающие как горизонтальные жесткие диски, передается на торцевые стены, выполняющие функции вертикальных связевых диаграмм, и поперечные рамы. Жесткость поперечных диафрагм намного превышает жесткость поперечных рам, и в этих условиях горизонтальная нагрузка практически передается полностью на диафрагмы. Поперечные же рамы работают только на вертикальную нагрузку.

6. РАСЧЕТ РИГЕЛЯ

Расчетная схема и нагрузки. Поперечная многоэтажная рама имеет регулярную расчетную схему с равными пролетами ригелей и равными длинами стоек (высотами этажей). Сечения ригелей и стоек по этажам также приняты постоянными. Расчет рамы проводим при помощи программы Лира 9.4.

Сбор нагрузок на ригель

Постоянная:

от плиты и пола

g=3577,4×0,95×6=2,04т/м;

от веса ригеля сечением h*b h*b*ρ*1,1*0,95*6=0,5*0,3*2500*1,1*0,95*6=2,4т/м

Итого: q=4,44 т/м

- временная - от оборудования, мебели и т.д.; (v=8760×0,95×6=4,99 т/м);

-снеговая - Sg×=3200×1×6×0.95=1,8 т/м.

Сочетания нагрузок следующие:

1)  постоянная нагрузка + временная на двух крайних пролетах (рис.6.1) ;

2)      постоянная нагрузка + временная на центральном ригеле (рис. 6.2).

)        постоянная нагрузка + временная на двух смежных ригелях (рис.6.3);

Таблица результатов расчетов приведена в приложении 1.

Последующие расчеты будем вести для ригеля №18, как наиболее нагруженного в среднем пролете в наиболее опасных сечениях (рис. 6.4).

Рис.6.1 Сочетание 1                           Рис. 6.2 Сочетание 2

Рис. 6.3 Сочетание 3

Рис.6.4 Эпюры ригеля №18

Моп1=307,61 кНм, Моп2=276,82 кНм, М3=166,09 кНм, Q1=301,72 кН, Q2=295,28 кН.

Характеристики прочности бетона и арматуры. Бетон тяжелый класса В15, призменная прочность Rb=8,5 МПа, прочность при осевом растяжении Rbt=0,75 МПа, начальный модуль упругости Еb=24000 МПа. Коэффициент условий работы бетона =0,90. Арматура продольная класса А300, расчетное сопротивление Rs=270 МПа.

Определение высоты сечения ригеля. Высоту сечения ригеля подбираем по опорному моменту (наибольшему) Моп=307,61 кНм при =0,35. Принятое сечение ригеля следует затем проверить по пролётному моменту (если он больше опорного) так, чтобы относительная высота сжатой зоны была ξ < ξR и исключилось переармированное неэкономичное сечение. При =0,35 по табл. 3.1 [3] =0,289, так как на опоре момент определяется с учетом образования пластического шарнира. Ширина ригеля b=30 см. Определяем границу сжатой зоны:

где  - характеристика деформативных свойств бетона, .

Вычисляем высоту рабочего сечения по опорному моменту (наибольшему) , см:

.

Высоту сечения определяем как сумму высоты рабочего сечения и толщины защитного слоя, а=4 см: h=h0+a= 66+4=72 см.

Учитывая требования к унификации размеров элементов, принимаем h=80 см.

Пересчитаем b: , принимаем b=40см.

Тогда h0= h- a= 80-4=76 см.

Принятое сечение проверяем в данном случае по пролётному моменту, так как М3=166,09 кНм < Моп2=307,61 кНм.

Подбираем сечение арматуры в расчетном сечении ригеля.

Сечение в среднем пролёте - М = 166,09 кНм; вычисляем :

.

По табл. 3.1 [3] подбираем =0,95.