Общие данные для проектирования

Общие данные для проектирования

 

Пятиэтажное каркасное здание без подвала имеет размеры в плане 57,8х20,6 м и сетку колонн 5,15х5,78 м. Высота этажа 4,0 м. Здание с неполным каркасом. Наружные стены – несущие, выполнены из кирпича (толщина стены составляет 510 мм). Нормативное значение временной нагрузки на перекрытие Q_k=5,6 кН/м². Снеговая нагрузка по III району (место строительства – г. Витебск). Класс среды по условиям эксплуатации конструкций ХD1.

 

Компоновка конструктивной схемы сборного перекрытия

Ригели поперечных рам четырёхпролётные, на опорах шарнирно соединённые со стенами и жёстко со средними колоннами. Плиты перекрытий – ребристые. Ребристые плиты принимаются с номинальной шириной, равной 1112,5 мм; связевые распорки шириной 1100 мм размещаются по рядам колонн и опираются на ригели и несущие стены.

Шаг колонн в продольном направлении 5,78 м, в поперечном направлении составляет 5,15 м.

 

 

 

Рис.1 Компоновка перекрытия здания с неполным железобетонным каркасом

 

 

Расчет и конструирование ребристой плиты перекрытия

Общие данные

Для изготовления сборной плиты перекрытия принимаем бетон класса С (согласно ТКП EN 1992-1-1-2009, прил. Е, табл. Е.1N для класса условий эксплуатации ХD1).

Характеристики бетона: f_ck =30МПа, f_ctm =2,9MПa, f_cd = f_ck / =30/1,5=20МПа (где - коэффициент безопасности по бетону, принят равным 1,5 согласно табл.2.1N ТКП EN 1992-1-1-2009).

Для армирования плиты используем:

продольное армирование – арматуру класса S500, f_yk=500 МПа,

f_yd = = ( - частный коэффициент для арматуры, согласно табл. 2.1N ТКП EN 1992-1-1-2009 =1,15);

поперечное армирование – арматуру класса S240, f_yk=240 МПа, .

Минимальный защитный слой бетона (согласно п. 4.4.1.2 ТКП EN 1992-1-1-2009):

c_min = max { мм},

где c _{min, b} - минимальная толщина из условия сцепления (п. 4.4.1.2 (3) ТКП EN 1992-1-1-2009), в нашем случае принимается не менее диаметра арматуры. Предварительно принимаем диаметр рабочей арматуры 20 мм;

c _min,dur - минимальная толщина из условий защиты от влияния окружающей среды, (согласно таблице 4.4N для класса конструкции S4 принимаем c _min,dur=35мм);

D c _dur,g- дополнительный элемент надежности (п. 4.4.1.2 (6) ТКП EN, принимаем равным нулю);

D c _dur,st - уменьшение минимальной толщины при использовании нержавеющей стали, (п. 4.4.1.2 (7) ТКП EN, принимаем равным нулю);

D c _dur,add - уменьшение минимальной толщины при использовании дополнительной защиты (п. 4.4.1.2(8) ТКП EN, принимаем равным нулю).

Принимаем c_min=c_{min, dur}=35мм.

Номинальная толщина защитного слоя составляет

c_nom = c_min+Δc_dev = 35+10 = 45мм,

где Δc_dev=10мм – допустимое отклонение (п. 4.4.1.3(1) ТКП EN).

Найдем требуемую высоту поперечного сечения ребристой плиты:

где:

- расчетный пролёт плиты, равный

l_eff = l_п+b = 5260+160 = 5420 мм,

здесь l_п – расстояние между внутренними гранями полок ригелей, мм;

b – величина опирания плиты на полку ригеля;

Рис.2. Схема опирания плиты для определения .

 

и - длительная и кратковременная нормативные составляющие временной нагрузки соответственно;

с – коэффициент, принимаемый для ребристых панелей в пределах 30…34;

- коэффициент увеличения прогибов при длительном действии нагрузки (для ребристых плит с полкой в сжатой зоне принимается равным 1,5).

Окончательно принимаем высоту плиты:

h = 500 мм.

Для определения собственного веса плиты, отнесенного к единице площади, спроектируем поперечное сечение плиты с учетом известных конструктивных высоты и ширины плиты. Также изобразим её расчетное (эквивалентное тавровое) сечение.

Рис.3. Геометрические параметры поперечного сечения плиты и ее расчетное сечение

 

Приведённая толщина плиты, мм:

где А=145300 мм² - площадь поперечного сечения плиты;

=1042,5 мм - конструктивная ширина плиты.

Тогда:

.

Определение усилий в ригеле поперечной рамы

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. Такую многоэтажную раму расчленяют для расчета на вертикальную нагрузку на одноэтажные рамы с нулевыми точками моментов – шарнирами, расположенными по концам стоек, в середине длины стоек всех этажей, кроме первого.

Нагрузка на ригель от ребристых плит считается равномерно распределенной. Ширина грузовой полосы на ригель равна шагу поперечных рам. Подсчет нагрузок на 1м² перекрытия приведен в табл.1. Вычисляют расчетную нагрузку на 1м длины ригеля.

Таблица 2. Сбор нагрузок на ригель междуэтажного перекрытия

Вид нагрузки	Расчётная нагрузка на 1м^2 (кН/м^2)	Расчётная нагрузка на 1м длины ригели перекрытия (кН/м)
Постоянная: 1)От собственного веса плиты перекрытия (, ) 2)От конструкции пола (, ) 3)От собственного веса ригеля: полка 520×250 ребро 200×400	4,89     1,84
Итого:		42,99
Временная:	8,4
Полная нагрузка:		91,54

Определим расчётную нагрузку на 1м длины ригеля покрытия:

 

Постоянная:

От плиты покрытия: 4,89·5,78=28,26 кН/м;

Собственный вес ригеля(): 7,09 кН/м;

Цементно-песчаная стяжка (, ):

От веса пароизоляции(): 10·0,005·5,78·1,35=0,39 кН/м;

От веса теплоизоляции(): 2,0·0,1·5,78·1,35= 1,561кН/м;

От веса рулонного ковра(): 0,015 ·5,78·14·1,35=1,638 кН/м;

Итого: G = 49,579 кН/м;

Временная нагрузка (собирается от снега):

Снеговые нагрузки на покрытия следует определять следующим образом:

a) для постоянных/переходных расчетных ситуаций по формуле

s = m _i × C_e × C_t × s_k=0,8×1×1×1,6=1,28 кН/м²;

b) для особых расчетных ситуаций, в которых чрезвычайная снеговая нагрузка является особым воздействием,по формуле

s = m _i × C_e × C_t × s_Ad (для РБ не рассчитывается согласно 2.(3) нац. приложения);

c) для особых расчетных ситуаций, в которых снеговые заносы являются особым воздействием, по формуле

s = m _i × s_k (для РБ не рассчитывается согласно 2(4) нац. приложения);

где:

m _i — коэффициент формы снеговых нагрузок (п. 5.3 ТКП EN) принимаем для плоских кровель m _I =0,8;

s_k — характеристическое значение снеговых нагрузок на грунт (т.к. для г.Витебск снеговой район номер 3, то s_k=1,6 кН/м² согласно нац. приложению);

s_Ad — расчетное значение для чрезвычайных снеговых нагрузок на грунт для определенной местности (см. 4.3);

С_е — коэффициент окружающей среды (рекомендуемое значение 1);

С_t — температурный коэффициент (рекомендуемое значение 1);

C _esl — коэффициент перехода к чрезвычайным снеговым нагрузкам.

Таким образом, расчетное значение снеговой нагрузки(на один метр длины ригеля покрытия):

- расчётное значение временной нагрузки на перекрытие, приведенное к одному метру длины ригеля.

 

 

Таблица 3. Сбор нагрузок на ригель покрытия

Вид нагрузки	Расчётная нагрузка на 1м^2 (кН/м^2) кровли, включая собств. вес	Расчётная нагрузка на 1м длины ригели покрытия (кН/м)
Постоянная: 1)От собств. веса плиты покрытия (, ); 2)Собств. вес ригеля покрытия (, ); 3) Цементно-песчаная стяжка (, ); 4)Пароизоляция (, ); 5)Утеплитель ( ,); 6)Рулонный ковёр (, )	4,89   -     1,84     0,0675   0,27   0,2835	28,26   7,09     10,64     0,39   1,561   1,638
Итого	--	49,579
Снеговая нагрузка	7,399	11,098

 

 

 

Схемы загружения ригелей

ВН1 (постоянная нагрузка)

 

Рис. 5. Первый вариант нагружения поперечной рамы

ВН 2 (Снеговая нагрузка)

 

Рис. 6. Второй вариант нагружения поперечной рамы

 

 

ВН 3 (Временная по междуэтажным ригелям)

Рис. 7. Третий вариант нагружения поперечной рамы

 

 

ВН 4(Временная через один пролёт, начиная с крайнего)

 

Рис. 8. Четвёртый вариант нагружения поперечной рамы

ВН5 (Временная через один пролёт, начиная со второго)

 

Рис. 9.Пятый вариант нагружения поперечной рамы

ВН6 (Временная нагрузка в двух крайних пролётах, далее через один)

 

Рис. 10. Шестой вариант нагружения поперечной рамы

 

Общие данные для проектирования

 

Пятиэтажное каркасное здание без подвала имеет размеры в плане 57,8х20,6 м и сетку колонн 5,15х5,78 м. Высота этажа 4,0 м. Здание с неполным каркасом. Наружные стены – несущие, выполнены из кирпича (толщина стены составляет 510 мм). Нормативное значение временной нагрузки на перекрытие Q_k=5,6 кН/м². Снеговая нагрузка по III району (место строительства – г. Витебск). Класс среды по условиям эксплуатации конструкций ХD1.