Расчет и конструирование ригеля перекрытия

Содержание

	Исходные данные…………………………………………………...	3
1.	Расчет и конструирование элементов металлического каркаса здания…………………………………………………………………	4
1.1.	Расчет и конструирование ригеля перекрытия…………………….	7
1.2.	Расчет главной балки………………………………………………….	8
1.3.	Подбор сечения главной балки……………………………………….	9
1.3.1.	Проверка несущей способности……………………………………..	10
1.3.2.	Проверка жесткости балки…………………………………………	10
1.4.	Расчет колонны среднего ряда…………………………………………	10
1.4.1.	Расчет колоны относительно материальной оси х-х………………….	11
1.5.	Расчет базы колонны……………………………………………………	11
2.	Расчет и конструирование элементов железобетонного каркаса здания……………………………………………………………………	12
2.1.	Расчет и конструирование колонны подвала………………………	12
2.1.1.	Нагрузка на колонну от веса перекрытия…………………………	13
2.1.2.	Нагрузка на колонну от веса покрытия……………………………...	13
2.1.3.	Нагрузка от веса колонны……………………………………………	13
2.1.4.	Постоянная расчетная нагрузка на колонну………………………..	14
2.1.5.	Временная расчетная нагрузка на колонну………………………….	14
2.1.6.	Постоянная расчетная продольная сила в колонне подвала………..	14
2.2.	Конструктивный расчет………………………………………………	15
	Библиографический список………………………………………….	17

 

 

 

 

Исходные данные

Количество этажей: 6

Количество и величина пролетов: 7 по 7,5м

Шаг колонн: 5,5 м

Высота этажа: 3,9 м

Назначение здания: промышленное

Район строительства: г. Иваново

Наличие перегородок: -

Материал пола: керамогранит

1. Расчет и конструирование элементов металлического каркаса здания.

План сборного перекрытия приведен на рис. 1.

 

 

Рис.1. План сборного перекрытия.

 

Расчет и конструирование ригеля перекрытия

Для выполнения расчета ригеля, необходимо определить нагрузку на погонный метр. Вначале соберем нагрузку на 1 м² плиты (табл. 1), опирающейся на ригель. Нормативную нагрузку от веса перегородок на 1 м² перекрытия принимаем в зависимости от их размещения на плане размеров и объемного веса материала.

Таблица 1

Расчетные нагрузки на 1 м² плиты

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кПа	Коэф. по надежности, γf	Расчетная нагрузка, кПа
1 .Постоянная Вес пола     Вес многопустотной плиты     Итого:	1,12   3   4,12	1,3   1,1	1,46   3,3   4,76
2.Временная Для промышленных зданий	2	1,1	2,2
3.Полная	6,12		6,96

 

 

Расчет главной балки

Расчетная длина главной балки равна длине ригеля за вычетом 0,5:

Сталь для ригеля выбираем по таблице №50 СП 16.13.330.2011 «Стальные конструкции». Принимаем сталь 3-й группы-С345.

Расчетное сопротивление сталей по пределу текучести:

=33,5 кН/см²=335Мпа

Полная нагрузка определяется умножением расчетной нагрузки на коэффициент надежности по назначению: =q·0,95

=6,96·0,95=6,612 кПа

Определим полную расчетную нагрузку на 1 м погонный ригеля:

где -нормативная ширина грузовой площади плиты, опирающейся на ригель перекрытия.

=6,612·5=33,06 кПа

Изгибающий момент, действующий на ригель, определяется по формуле: 

 кН·м

Поперечная сила, действующая на ригель определяется по следующей формуле:

кН

где l₀ — расчетный пролет ригеля (l₀ =5 м).

Проверка несущей способности

1) Нормальные напряжения, возникающие в средине пролета балки:

σ = R_{y ·}

σ =  =21,4 33,5·1кН/см².

2) Касательные напряжения:

τ = R_s ·γ_c

τ = = 5,8.

Sx - момент сопротивления статического полусечения, см3; Jx - момент инерции, см4; tw - толщина стенки двутавра, см; Rs – расчетное сопротивление стали срезу, равное 0,58· , R_s=0,58·33,5=19,43; _с=1.

5,8 19,43

 

Проверка жесткости балки

Предельный дополнительный прогиб балки:

[f] =

[f]= =1,8 см.

Прогиб главной балки определяют по формуле:

[f₁] = ·  [f],

где q_n-полная расчетная нагрузка; Е-модуль упругости стали (модуль Юнга), Е=2,06·10⁴ кН/см².

[f₁] = ·  =1,8 см.

1,8=1,8см

 

Расчетная поперечная сила в колонне:

.

Полная поперечная сила в колонне:

кН.

 

Нагрузка на сварной шов:

 кН.

Длина сварного шва:

где  – несущая способность 1 см сварного шва, =9,1 кН/см.

Принимаем высоту опорного столика 300 мм=30 см, для k_f=6 мм.

 

 

Расчет базы колонны

База передает нагрузку на фундамент и состоит из плиты и траверса.

Требуемая площадь плиты базы:

А_тр = ,

где γ_f –коэффициент по нагрузке, γ_f = 1,2; R_в-расчетное сопротивление бетона фундамента, R_в=0,7 кН/см².

A_тр =  = 662,7 см.

Определяем конструктивную площадь плиты. Принимаем площадь большую из конструктивной и расчетной. Принимаем плиту размерами в плане х*у.

А_констр=х·у

х=b+220·2=199+220·2=639 мм

у=h+220·2=196+220·2=636 мм

А_констр=63,9·63,9=4083,21 см².

А_констр  A_тр

4083,21 662,7

Окончательно принимаем базу колонны размером 63,9 63,6 см.

 

Нагрузка от веса колонны

,

Р₃= 0.5²·(3,9+6·3,9)·25·1,1=187,7кН.

где  - размер поперечного сечения колонны(b_k =0,5);

h_под, h_эт — высота соответственно подвала и этажа;

n — число этажей;

 — объемный вес железобетона —  = 2500 кг/м³ (25 кН/м³);

 — коэффициент надежности по нагрузке ( =1,1).

Конструктивный расчет

Класс бетона колонн В25, R_b = 15,0 мПа. Продольная рабочая арматура диаметром 12-40 A-III.

Рабочая высота сечения h₀=h-a; исходя из предварительно принятых размеров а=3 см, h₀=50-3=7см.

Критическая продольная сила

,

N_cr=  = 2476,3 кН.

Случайный эксцентриситет e_a принимается равным наибольшему из трех значений:

e_a = ; e_a = e_a = 0,65см.

e_a = см,, e_a = 1 см.

принимаем e_a= 1 см.

Расстояние от точки приложения силы N до центра тяжести растянутой арматуры

e = ,

где коэффициент η определяем по формуле:

,

 η =  = 5,26

эксцентриситет e₀ определяем по формуле:

е₀= , e₀ = = 0,0017 см.

Определяем е:

е =

Определяем значение величин:

ξ _R = , ξ _R =  = 0.53.

, .

ξ = ,

,

, .

 = 0,56,

.

Если a_n>ξ_R (1,64>0.53),то:

,

м² = 26см²,

 

либоA_s= 0.002·b·h = 0.002·0,3·0,27=1,8см².

Из двух значений выбираем большее, A_s=26см², по сортаменту подбираем продольную арматуру 4Ф10 АIII с A_s=31,4 см².

Определяем процент армирования:

μ =

 μ = 0,8%

< μ< 3%.

 

 

Библиографический список

1. Кумпяк О.Г. Железобетонные конструкции. Часть 1.: Учебное издание. - М.: Издательство АСВ, 2003.- 286 с.

2. Шевченко А.В. Конструкции городских сооружений и зданий: методические указания к выполнению курсового проекта и раздела выпускной квалификационной работы для студентов специальности 270105.65 и бакалавров профиля 270800.68 – Городское строительство и хозяйство / сост.: А.В. Шевченко, О.С. Чернявский, А.В. Селезнев. – Белгород: Изд-во БГТУ, 2012. – 52 с.

3. Кумпяк О.Г. Железобетонные и каменные конструкции. Учебник. - М.: Издательство АСВ, 2011.- 672 с.

4. Попов К. Н. Современные материалы для устройства полов. // Строительные материалы, №3, 2000г, с 2–4.

5. Беленя Е.А. Металлические конструкции / Е.И. Беленя – М.: Книга по Требованию. - 2013. – 560 с.

6. СНИП 2.01-85 «Нагрузки и воздействия».

7. СНИП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений».

8. СНИП ΙΙ - 22-81 «Стальные конструкции».

9. СНИП ΙΙ – 03.01- 84 «Бетонные и железобетонные конструкции».

10. СНИП ΙΙ – 03.06 - 85 «Алюминиевые конструкции».

 

Содержание

	Исходные данные…………………………………………………...	3
1.	Расчет и конструирование элементов металлического каркаса здания…………………………………………………………………	4
1.1.	Расчет и конструирование ригеля перекрытия…………………….	7
1.2.	Расчет главной балки………………………………………………….	8
1.3.	Подбор сечения главной балки……………………………………….	9
1.3.1.	Проверка несущей способности……………………………………..	10
1.3.2.	Проверка жесткости балки…………………………………………	10
1.4.	Расчет колонны среднего ряда…………………………………………	10
1.4.1.	Расчет колоны относительно материальной оси х-х………………….	11
1.5.	Расчет базы колонны……………………………………………………	11
2.	Расчет и конструирование элементов железобетонного каркаса здания……………………………………………………………………	12
2.1.	Расчет и конструирование колонны подвала………………………	12
2.1.1.	Нагрузка на колонну от веса перекрытия…………………………	13
2.1.2.	Нагрузка на колонну от веса покрытия……………………………...	13
2.1.3.	Нагрузка от веса колонны……………………………………………	13
2.1.4.	Постоянная расчетная нагрузка на колонну………………………..	14
2.1.5.	Временная расчетная нагрузка на колонну………………………….	14
2.1.6.	Постоянная расчетная продольная сила в колонне подвала………..	14
2.2.	Конструктивный расчет………………………………………………	15
	Библиографический список………………………………………….	17

 

 

 

 

Исходные данные

Количество этажей: 6

Количество и величина пролетов: 7 по 7,5м

Шаг колонн: 5,5 м

Высота этажа: 3,9 м

Назначение здания: промышленное

Район строительства: г. Иваново

Наличие перегородок: -

Материал пола: керамогранит

1. Расчет и конструирование элементов металлического каркаса здания.

План сборного перекрытия приведен на рис. 1.

 

 

Рис.1. План сборного перекрытия.

 

Расчет и конструирование ригеля перекрытия

Для выполнения расчета ригеля, необходимо определить нагрузку на погонный метр. Вначале соберем нагрузку на 1 м² плиты (табл. 1), опирающейся на ригель. Нормативную нагрузку от веса перегородок на 1 м² перекрытия принимаем в зависимости от их размещения на плане размеров и объемного веса материала.

Таблица 1

Расчетные нагрузки на 1 м² плиты

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кПа	Коэф. по надежности, γf	Расчетная нагрузка, кПа
1 .Постоянная Вес пола     Вес многопустотной плиты     Итого:	1,12   3   4,12	1,3   1,1	1,46   3,3   4,76
2.Временная Для промышленных зданий	2	1,1	2,2
3.Полная	6,12		6,96

 

 

Расчет главной балки

Расчетная длина главной балки равна длине ригеля за вычетом 0,5:

Сталь для ригеля выбираем по таблице №50 СП 16.13.330.2011 «Стальные конструкции». Принимаем сталь 3-й группы-С345.

Расчетное сопротивление сталей по пределу текучести:

=33,5 кН/см²=335Мпа

Полная нагрузка определяется умножением расчетной нагрузки на коэффициент надежности по назначению: =q·0,95

=6,96·0,95=6,612 кПа

Определим полную расчетную нагрузку на 1 м погонный ригеля:

где -нормативная ширина грузовой площади плиты, опирающейся на ригель перекрытия.

=6,612·5=33,06 кПа

Изгибающий момент, действующий на ригель, определяется по формуле: 

 кН·м

Поперечная сила, действующая на ригель определяется по следующей формуле:

кН

где l₀ — расчетный пролет ригеля (l₀ =5 м).