ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД
«ПРИДНІПРОВСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ»
Залізобетонних та кам’яних конструкцій
(повна назва кафедри)
КУРСОВИЙ ПРОЕКТ
(РОБОТА)
з Залізобетонні та кам’яні конструкції
(назва дисципліни)
на тему: Розрахунок та проектування залізобетонних конструкцій
монолітного ребристого перекриття
семестр 8
Студента (ки) 4 курсу ПЦБ-
напряму підготовки_______________________
спеціальності____________________________
(прізвище та ініціали)
Керівник к.т.н., доцент
(посада, вчене звання, науковий ступінь, прізвище та ініціали)
Національна шкала ________________
Кількість балів: __________Оцінка: ECTS _____
Члени комісії ________________ ___________________________
(підпис) (прізвище та ініціали)
________________ ___________________________
(підпис) (прізвище та ініціали)
________________ ___________________________
(підпис) (прізвище та ініціали
м. Дніпро – 2021 рік
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Количество пролетов главной балки – 4;
Количество пролетов второстепенной балки – 5;
Пролет главной балки, м – Lгб =5,4;
Пролет второстепенной балки, м – Lвтб =6,0;
Временная нагрузка на перекрытие, кН/м2 – 5,0;
Коэффициент надежности по нагрузке – γf = 1,25;
Коэффициент надежности по назначению здания – γn = 0,95;
Класс бетона монолитного перекрытия – С20/25;
Класс рабочей арматуры – А500С.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОНОЛИТНОГО РЕБРИСТОГО ПЕРЕКРЫТИЯ
Монолитное ребристое перекрытие состоит из плит и системы взаимно перпендикулярных второстепенных и главных балок. При соотношении сторон плит lsb/ls 2 изгибающие моменты возникают и действуют только в направлении короткой стороны. Такие плиты называются балочными. В этом случае конструктивная схема перекрытия представляет собой плиту, которая опирается на второстепенные балки. Второстепенные балки в свою очередь - на главные балки, а главные балки - на колонны и стены.
Класс бетона конструкций перекрытия – С20/25, поэтому расчетные характеристики бетона:
-расчетное сопротивление бетона сжатию fcd = 14,5 МПа;
-расчетное сопротивление бетона растяжению fctd = 1,05 МПа;
- коэффициент условия работы бетона γc1 = 0,9.
Плиты армируются рулонными сетками из арматуры класса Вр-І диаметром 3, 4 и 5; расчетное сопротивление арматуры растяжению fyd составляет соответственно 375, 365 и 360 МПа.
Арматура второстепенных балок в пролетах в виде вязаных каркасов,
рабочая арматура класса А500С, расчетное сопротивление арматуры на растяжение fyd=435 МПа.
1. Компоновка перекрытия
Монолитное ребристое перекрытие состоит из поперечных главных и продольных второстепенных балок (см. рис. 1). Второстепенные балки размещаются по осям колонн и в третях пролета главной балки; поэтому пролеты плиты между осями второстепенных балок принимаем:
(м)
Рис.1. Конструктивная схема монолитного ребристого перекрытия с плитами балочного типа: 1 – главная балка; 2 – второстепенная балка; 3 – колонна;
4 – расчетная полоса плиты; 5 – расчетная полоса второстепенной балки
Предварительно задаемся размерами сечения балок:
а) главной балки
- высота сечения
(м)поэтому высоту сечения главной балки принимаем
0,55 м;- ширина сечения
(м)поэтому ширину сечения главной балки принимаем
0,25 м;б) второстепенной балки
- высота сечения
(м)поэтому высоту сечения второстепенной балки принимаем
0,4 м;- ширина сечения
(м)поэтому ширину сечения второстепенной балки принимаем
0,2 м;Предварительно определяем толщину плиты перекрытия в зависимости
от величины полезной нагрузки. Т. к. полезная нагрузка на перекрытие составляет 5,0 кН/м2, то толщину плиты перекрытия предварительно принимаем δ=6,0 см.
2. Плита монолитного перекрытия
2.1. Определение нагрузок, действующих на плиту
| Нагрузка | Характеристическое значение нагрузки, кН/м2 | Коэфф. по нагр. γf | Граничная расчетная нагрузка, кН/м2 |
| Постоянная а) плита, δ=60 мм, ρ=25 кН/м3 б) подготовка из шлакобетона, δ=70 мм, ρ=16 кН/м3 в) бетонный пол, δ=30 мм, ρ=24 кН/м3 | 1,5 1,12 0,72 | 1,1 1,3 1,3 | 1,65 1,456 0,936 |
| Итого: | g=4,042 | ||
| Временная | 5,0 | 1,25 | V=6,25 |
Полная расчетная нагрузка на плиту перекрытия:
(кН/м2)Для расчета многопролетной плиты берем полосу шириной 1 метр (рис. 1, поз. 4); при этом расчетная нагрузка на 1 метр длины составляет
10,292 кН/м.п.С учетом коэффициента надежности по назначению здания (γn=0,95), нагрузка на 1 метр погонной длины составляет:
q=10,292*0,95=9,8 (кН/м.п.)
Т.к. соотношение сторон плиты:
>2то плиту рассчитываем как многопролетную балку с пролетом Sвт.б= 1,7 м.
2.2. Статический расчет балочной неразрезной плиты
Определяем пролеты плиты в свету (рис. 2):
- для крайнего пролета l1 = 1,7-0,2/2-0,25+0,06=1,41 (м);
- для среднего пролета l2 = 1,7-0,2=1,5 (м).
Определяем изгибающие моменты при равномерно распределенной нагрузке:
- в средних пролетах и на средних опорах
(кН·м)- в крайних пролетах плиты
(кН·м)- для первой пролетной опоры
(кН·м)| а) б) в) |  |
Рис. 2. Балочная плита: а – конструктивная схема; б – расчетная схема; в – эпюра изгибающих моментов
2.3. Проверка заданной толщины плиты
Оптимальный процент армирования для плиты в средних пролетах
μ = 0,3 … 0,6 %, в крайних пролетах μ = 0,6 … 0,8 %. Принимаем оптимальный процент армирования для плиты μ=0,7%. Толщину плиты вычисляем по максимальному моменту в первом пролете.
Для этого сначала определяем относительную высоту сжатой зоны бетона:
При ξ=0,159 по таблице находим αm=0,147.
Далее определяем рабочую высоту сечения плиты (приняв b=1 м):
(м)Находим толщину плиты: h=d+Ø/2+c=0,031+0,004/2+0,01=0,043 (м).
Толщину плиты принимаем кратно 1 см (минимальная толщина 6 см), следовательно, h=6,0 см.
2.4. Подбор площади продольной арматуры
Рабочая высота сечения плиты:
d = h – c - Ø/2 = 0,06-0,01-0,004/2=0,048 (м).
1) Определяем площадь арматуры в средних пролетах и на средних опорах. Сначала находим коэффициенты (b=1 м):
при αm=0,047 по таблице находим ζ=0,975.
Площадь сечения арматуры вычисляется по формуле:
(см2)Принимаем сварную сетку С1(С3)
, при этом фактическая площадь арматуры составляет 
=0,84 см2.2) Определяем площадь арматуры в крайних пролетах и на первой промежуточной опоре.
при αm=0,067 по таблице находим ζ=0,965.
Площадь сечения арматуры вычисляется по формуле:
(см2)принимаем сварную сетку С2(С4)
, при этом фактическая площадь арматуры составляет 
=1,26 см2.3. Расчет второстепенной балки монолитного перекрытия
3.1. Определение нагрузок, действующих на балку
Расчетная нагрузка на балку при ширине грузовой площади, равной шагу второстепенных балок Sвт.б= 1,7 м:
Постоянная
- от плиты и пола
gпл= g*Sвт.б =4,042*1,7=6,87 кН/м.п.;
- от железобетонной балки сечением 0,2х0,4 м (ρ=25 кН/м3, γf=1,1)
кН/м.п.Итого, полная постоянная нагрузка, действующая на второстепенную балку, с учетом коэффициента надежности по назначению здания γn=0,95 составляет:
кН/м.п.Временная
С учетом коэффициента надежности по назначению здания γn=0,95:
V=v* Sвт.б*γn=6,25*1,7*0,95=10,1 кН/м.п.
Полная нагрузка q=g+V=8,3+10,1=18,4 кН/м.п.
3.2. Статический расчет второстепенной балки
Расчетная схема второстепенной балки (рис. 3) предполагается неразрезной с равными пролетами, или пролетами, которые отличаются не более чем на 20%.
Определяем размеры второстепенной балки в свету:
- в крайних пролетах l1 = Lвт,б – bгл,б/2 – 0,125 = 6,0-0,25/2-0,125=5,75 (м);
- в средних пролетах l2 = Lвт,б – bгл,б = 6,0-0,25=5,75 (м).
Определяем изгибающие моменты, возникающие во второстепенной балке:
- в первом пролете
(кН·м);- на первой промежуточной опоре
(кН·м);- в средних пролетах и над средними опорами
(кН·м).| а) б) в) г) |  |
Рис. 3. Второстепенная балка: а – конструктивная схема; б – расчетная схема;
в – эпюра изгибающих моментов; г – эпюра поперечных сил
Определяем поперечные силы, возникающие во второстепенной балке:
- около грани крайней опоры
Q1 = 0,4*q*l1 = 0,4*18,4*5,75=42,3 (кН)
- около грани первой пролетной опоры слева
Q2л = 0,6*q*l1 = 0,6*18,4*5,75=63,5 (кН)
- около граней первой пролетной опоры справа и на остальных средних опорах: Q2п = Q3л = Q3п =…= 0,5*q*l2 = 0,5*18,4*5,75=52,9 (кН)
3.4. Определение высоты сечения балки
Высоту сечения балки подбираем по опорному моменту М3 = -43,5 кН·м при ξ=0,35 и αm=0,289. Расчетные схемы нормального сечения второстепенной балки приведены на рис. 4.
Рис. 4. Расчетные сечения второстепенной балки: а – в пролете; б – на опоре.
Рабочая высота сечения:
(м)Полная высота сечения второстепенной балки:
h=d+a=0,24+0,05=0,29 (м).
Принимаем размеры сечения балки кратно 5 см: h=0,3 м, b=0,2 м.
Рабочая высота сечения второстепенной балки:
- в пролете dпр = h – a = 0,3 - 0,03 = 0,27 (м);
- на опоре dоп = h – a = 0,3 - 0,05 = 0,25 (м).
В пролете сечение тавровое. Расчетная ширина полки:
beff = Σ beff,i + bw = 0,5525*2+0,2=1,3 (м)
Консольные свесы полок принимаются наименьшими из трех значений:
beff,i ≤ 0,2 bi +0,1 l0 = 0,2*0,75+0,1*4,025=0,5525 (м)
beff,i ≤ 0,2 l0 = 0,2*4,025=0,805 (м)
beff, i ≤ bi= (1,7-0,2)/2=0,75 (м)
bi – половина пролета в свету
l0 = 0,7·lвт.б = 0,7*5,75=4,025 (м)
Для расчета прочности по нормальным сечениям в пролете второстепенной балки определяем положение нейтральной оси из условия:
55,3 кН·м < 0,9*14,5*1000*1,3*0,06*(0,27 - 0,5*0,06)=244,3 кН·м,
условие выполняется, следовательно, нейтральная ось находится в пределах полки.
3.5. Расчет прочности сечений, нормальных к продольной оси
1) сечение в первом пролете (М1=55,3 кН·м)
при αm=0,045 по таблице находим ζ=0,974.
Площадь сечения арматуры вычисляется по формуле:
(см2)принимаем (стержни поз. 1, 2) арматуру 4ø14 А500С, As=6,16 см2.
2) сечение в среднем пролете (М2=38 кН·м)
при αm=0,031 по таблице находим ζ=0,985.
Площадь сечения арматуры вычисляется по формуле:
(см2)принимаем (стержни поз. 6, 7) арматуру 4ø12 А500С, As=4,52 см2.
3) сечение на первой опоре на отрицательный момент М3=-43,5 кН·м сечение работает как прямоугольное с размерами 0,2 м х 0,3 м, поэтому:
при αm=0,267 по таблице находим ζ=0,841.
Площадь сечения арматуры вычисляется по формуле:
(см2)принимаем (стержни поз. 5) арматуру 2ø18 А500С, As=5,09 см2.
4) сечение на средних опорах на отрицательный момент М4=-38 кН·м сечение работает как прямоугольное с размерами 0,2 м х 0,3 м, поэтому:
при αm=0,233 по таблице находим ζ=0,866.
Площадь сечения арматуры вычисляется по формуле:
(см2)принимаем (стержни поз. 9) арматуру 2ø18 А500С, As=5,09 см2.
3.6. Расчет прочности балки по сечениям, наклонным к продольной оси
Согласно конструктивным требованиям шаг поперечных стержней:
-на приопорных участках
S1<=h/2=0,3/2=0,15 (м);
- в средней части пролета
S2<=0,75*h=0,75*0,3=0,225 (м).
Принимаем (кратно 0,05 м) S1=0,15 м, S2=0,2 м.
Определяем требуемую площадь поперечной арматуры (
):
(см2)принимаем арматуру 2ø6 А240С, As=0,57 см2.
3.7. Расчет длины анкеровки и напуска арматуры
Длину анкеровки арматуры при бетоне класса С20/25 и арматуре класса А500С принимаем 41Ø.
Длину напуска арматуры при бетоне класса С20/25 и арматуре класса А500С принимаем 82Ø.
Монтажную арматуру (поз. 3, 8) принимаем Ø12 А500С.