Расчет и проектирование ребристой плиты покрытия

Введение

В данном курсовом проекте были рассмотрены вопросы проектирования промышленного здания с железобетонным каркасом. Произведены конструирование, расчёт и армирование ребристой плиты покрытия.
Расчёты выполнялись с учётом действующей нормативной и справочной литературы.

1. Объёмно-планировочное и конструктивное решения здания
1.1. Объёмно-планировочное решение
Объёмно-планировочное решение ___________________ принимается в соответствии с габаритами основного и вспомогательного оборудования, требованиями технологических процессов, а также с учётом действующих нормативных требований по проектированию промышленных зданий каркасного типа.
Размеры здания в плане составляют:
пролет здания: L=30м;
общая длина здания: Lзд=96м;
шаг колон: Вк=6м.
Высота проектируемого здания составляет 22.200м.

1.2. Конструктивное решение
Здание машинного зала по конструктивной схеме относится к зданиям каркасного типа. Основой несущего каркаса является система плоских поперечных рам, состоящих из колонн и ригелей покрытий (сквозных – ферм), повторяющихся в продольном направлении с шагом 6м. Плоские поперечные рамы, в свою очередь, в продольном направлении связаны между собой продольными балками, связями между колоннами, конструкциями покрытий и стеновым ограждением.
Несущая способность поперек здания обеспечивается поперечными рамами, в которых колонны жестко заделаны в фундаменты.
Продольная жёсткость каркаса обеспечивается с помощью балок-распорок, жёстко соединенных с колоннами железобетонного каркаса.
2. Несущие конструкции здания
Основными несущими элементами каркаса являются: колонны, ригели, подкрановые балки и плиты покрытия.
В качестве ригеля покрытия принята металлическая ферма с параллельными поясами (). В проекте пояса фермы имеют тавровое сечение, а решетка состоит из двух уголков. Для поясов фермы используется низколегированная сталь повышенной прочности марки 14Г2-6, а для решетки – марки Ст3.
Ферма имеет следующие геометрические характеристики: пролет - 30м, уклон верхнего пояса – 1,5%, высота на опоре – 3,15м. Схема принятой фермы представлена на рис. 1.

Рис. 1. Стропильная ферма
В качестве покрытия приняты железобетонные ребристые плиты покрытия ребрами вниз размером .

3. Конструирование и расчёт ребристой плиты покрытия
3.1. Конструирование ребристой плиты покрытия

Рис. 2. Ребристая плита покрытия (размеры даны в см)
1- плита
2- поперечная диафрагма
3- продольное ребро

Плита

Толщина плиты назначается:
1)
2)

Диафрагма

Высота поперечных диафрагм принимается равной:
, принимаем
Ширина поперечных диафрагм задается конструктивно:
- по низу: , принимаем
- по верху: , принимаем

Ребро

Высота продольных ребер:
, принимаем
Ширина продольных ребер:
- по низу:
- по верху:

3.2. Сбор нагрузок и статический расчёт плитной части
Сбор нормативных и расчётных нагрузок действующих, на 1м2 плиты покрытия сведен в таблицу 1. В качестве временной нагрузки принято, в соответствии с заданным географическим районом строительства расчётное значение снегового давления на 1м2 поверхности земли S0=180кгс/м2[4]
Таблица 1
п/п
Наименование
gн, кгс/м2
γf
g, кгс/м2
1
ПОСТОЯННАЯ НАГРУЗКА
1
Защитный слой
40
1,3
52
2
3-слойный рубероидный ковер
20
1,3
26
3
Цементная стяжка δ=20мм, γб=2200кгс/м2
44
1,3
57,2
4
Утеплитель δ=150мм
3,8
1,3
4,94
5
Пароизоляция δ=5мм
3
1,3
3,9
6
Ж/б плита δ=100мм, γб=2400кгс/м2
240
1,1
264
ИТОГО ПОСТ. НАГР.
351

410
2
ВРЕМЕННАЯ НАГРУЗКА
21
Снеговая нагрузка
126
1,4
180

ИТОГО (ПОСТ+ВР)
qн=477

q=590

Плита ребристой панели в статическом отношении представляет собой однорядную многопролётную плиту, работающую в двух направлениях, упруго-защемлённую на продольных рёбрах и диафрагмах.

Рис.3. Расчётные схемы

Опорные моменты, передающиеся от плиты на продольные ребра к торцевым диафрагмам, вызывают в них поворот. В виду возможного поворота продольных ребер и торцевых диафрагм, можно допустить, что вдоль этих ребер плита оперта шарнирно.
Таким образом, торцевые участки панели можно рассматривать как плиту, шарнирно опертую по трем сторонам и жестко заделанную по четвертой (случай А), а среднюю часть, как плиту, жёстко заделанную по двум сторонам и шарнирно опертую по двум сторонам (случай Б).
Расчётные пролёты участков плит принимаются равными:




Торцевой участок:



где , - табличные коэффициенты, зависящие от отношения (табл. 2 случай А [2]);


значение суммарной расчётной нагрузки умноженный на коэффициент (табл. 2 случай А [2]);

Средний участок:



где , - табличные коэффициенты, зависящие от отношения (табл. 2 случай б [5]);


значение суммарной расчётной нагрузки умноженный на коэффициент (табл. 2 случай б [5]);

Результирующие эпюры изгибающих моментов представлены на рис.4.

Рис. 4. Результирующие эпюры изгибающих моментов

3.3. Армирование плитной части
Для изготовления плиты покрытия приняты следующие материалы (их расчётные характеристики приняты в соответствии с [3,5,6]):

- бетон класса В20:




- арматура класса А400 (А-III):



- арматура класса В500:



Назначим процент армирования, тогда:





Принимаем
Для каждого расчётного сечения находим параметр и соответствующей ему коэффициент :

Далее определяем площадь поперечного сечения рабочей арматуры: