Содержание
Введение2
1. Объёмно-планировочное и конструктивное решения здания3
1.1. Объёмно-планировочное решение3
1.2. Конструктивное решение3
2. Несущие конструкции здания3
3. Конструирование и расчёт ребристой плиты покрытия4
3.1. Конструирование ребристой плиты покрытия4
3.2. Сбор нагрузок и статический расчёт плитной части5
3.3. Армирование плитной части7
3.4. Расчёт усилий и подбор арматуры в поперечных диафрагмах8
3.5. Расчёт усилий и подбор арматуры в продольных рёбрах13
3.6. Схема армирования продольных рёбер16
3.7. Расчёт трещиностойкости продольных рёбер17
3.7.1. Расчёт продольных рёбер по образованию трещин…………………………..17
3.7.2. Расчёт продольных рёбер по раскрытию трещин…………………………….20
Список литературы21
Выдержка из текста работы
Принимаем по сортаменту на полоску шириной 1 метр: 4 стержня арматуры класса В500, Ш4 мм, Аs=0,503 см2. Шаг рабочей арматуры s=250мм, шаг нерабочей арматуры s=300мм.
2. Расчет поперечного ребра по прочности
2.1 Статический расчет
Полная нагрузка на поперечное ребро определяется по формуле (9):
где аср — расстояние между осями поперечных ребер, аср = 0,75 м;
Собственный вес поперечного ребра определяется по формуле (10):
где A — площадь сечения поперечного ребра без учета сжатой полки;
— коэффициент надежности по нагрузке собственного веса;
— объемный вес бетона;
Расчетные усилия находятся по формулам (11),(12):
2.2 Подбор продольной арматуры
Определим момент создаваемый полкой (13):
где h0 — рабочая высота сечения, h0=150-25=125 мм;
— величина сжатой полки, вводимая в расчет:
b — величина таврового сечения,
с — величина свеса,
— нейтральная ось проходит в полке.
Определяем относительный момент по формуле (14):
Определяем относительную величину сжатой зоны бетона по формуле (15):
Определяем требуемую площадь растянутой арматуры по формуле (16):
где Rs — расчетное сопротивление арматуры класса А400.
Принимаем по сортаменту: 1 стержень арматуры класса А400, Ш10 мм, As=0,785 см2;
Уточним относительную величину сжатой зоны бетона по формуле (17):
· , следовательно, сечение не переармировано.
· , следовательно, ось проходит в полке.
По конструктивным требованиям принимаем диаметр и шаг поперечной арматуры каркаса.
В качестве поперечной арматуры (хомуты) принимаем проволочную арматуру класса В500, Ш5 мм, с шагом 100 мм. Первые два шага от края каркаса принимаются по 50 мм для надежной заделки его в бетоне.
3. Расчет продольных ребер по первой группе предельных состояний
3.1 Определение нагрузок и усилий
Определяем нагрузки на продольные ребра:
· Полная расчетная нагрузка (>1): qtot = q·bпл=3,90•3=11,7 кН/м;
· Полная нормативная нагрузка (>=1): qn=qn·bпл=3,20•3=9,6 кН/м;
· Длительная нагрузка: qln=0,5•qn=0,5•9,6 = 4,8 кН/м — задаемся при условии 50% от полной нормативной нагрузки;
· Кратковременная нагрузка: qsh=0,5•qn=0,5•9,6=4,8 кН/м — задаемся при условии 50% от полной нормативной нагрузки;
· Нормативная нагрузка от собственного веса плиты: qс.в.=G/l=2,680/6=4,5 кН/м;
Определяем изгибающие моменты и поперечные силы вычисляются как для простой балки на двух опорах по формулам (18) и (19):
· От полной расчетной нагрузки:
· От полной нормативной нагрузки:
· От длительной нагрузки:
· От кратковременной нагрузки:
· От собственного веса плиты:
3.2 Расчет прочности по нормальным сечениям
Определяем ширину полки вводимую в расчет по формуле (20):
Назначаем величину преднапряжения для арматуры Ат800:
Коэффициент точности натяжения:
где для электротермического натяжения.
Расчет прочности нормального сечения производится в зависимости от расположения нейтральной оси в полке или ребре таврового сечения.
Определяем момент воспринимаемый полкой по формуле (21):
плита арматура нагрузка сечение
(21)
нейтральная ось проходит в полке и сечение рассчитывается как прямоугольное.
Определяем относительный момент по формуле (22):
Определяем относительную величину сжатой зоны бетона по формуле (23):
(табл. 3.1 [1]) — сечение не переармировано
— нейтральная ось в полке
При условии, что к расчетному сопротивлению арматуры вводят коэффициент , учитывающий работу арматуры выше условия предела текучести.
Определяем требуемую площадь напрягаемой арматуры по формуле (24):
По сортаменту выбираем диаметр и площадь арматуры:
2 стержня Ш 14 мм, Аs=3,08 см2.
3.3 Расчет прочности по наклонным сечениям
Проверяем выполнение условия по формуле (25):
где коэффициент, учитывающий влияние хомутов;
w1=1+5w =1+5*7*0,00168=1,059 1,3
= коэффициент приведения арматуры к бетону; =7;
w= — коэффициент армирования;
=0,01для тяжелого бетона;
Asw=0,126 см2; b=0,15м;
nw — число ветвей хомутов в поперечном сечении: nw=2;
— шаг хомутов;
По сортаменту выбираем диаметр и площадь поперечной арматуры класса В500 1 Ш 4 см2
Определяем усилие, воспринимаемое хомутами на единицу длины по формуле (26).
Определяем шаг хомутов по формуле (27)
Проверяем условие .Определим максимальный шаг хомутов (28):
где =1,5 (для тяжелого бетона)
P — усилие предварительного обжатия
34,34 <146,47 — условие выполняется => прочность наклонных сечений обеспечена.
4. Расчет продольных ребер по трещинообразованию (вторая группа предельных состояний)
4.1 Определение геометрических характеристик приведенного сечения
Определяем площадь приведенного сечения по формуле (29):
Определяем статический момент относительно нижней грани по формуле (30):
Определяем расстояние от нижней грани до центра тяжести приведенного сечения:
Расстояние от центра тяжести напрягаемой арматуры до центра тяжести приведенного сечения:
e0p= y — a = 0,23 — 0,03=0,2 м.
Определяем момент инерции приведенного сечения по формуле (31):
Jred =(31)
Jred=
=0,00073 м4.
Момент сопротивления сечения относительно нижней грани:
Wred == =0,0032 м3.
Момент сопротивления сечения относительно верхней грани:
Wred = = = 0,0104 м3.
Упругопластический момент сопротивления относительно нижней грани при г=1,30:
Wpl = 1,30•Wred = 1,3•0,0032=0,0046 м3.
Упругопластический момент сопротивления относительно верхней грани при г=1,25:
W’pl= 1,25•Wred’ =1,25•0,0104= 0,013 м3.
Расстояние от центра тяжести приведенного сечения до верхней ядровой точки (наиболее удаленной от растянутой зоны):
= = =0,03 м.
Расстояние от центра тяжести приведенного сечения до нижней ядровой точки:
rinf=0,09 м.
4.2 Определение потерь предварительных напряжений
· Потери, происходящие до обжатия бетона (32):
(32)
— потери от релаксации напряжений в арматуре при электротермическом способе натяжения для стержневой арматуры.
— потери от температурного перепада, так как они учитываются только для стендовой технологии.
— потери от деформации формы, воспринимающей усилие натяжения, так как учитываются только при механическом способе натяжения.
— потери от деформации анкеров, так как учитываются только при механическом способе натяжения.
=21 МПа; (32)
· Передаточная прочность бетона
· Потери, происходящие после обжатия бетона:
— потери от усадки бетона,
где — деформация усадки бетона, принимаемая равной 0,0002 для бетона классов В35 и ниже.
· — потери напряжений от ползучести бетона, зависят от уровня обжатия (отношение )
== 7- коэффициент приведения арматуры к бетону;
— коэффициент армирования
=2,5 — коэффициент ползучести бетона;
— напряжение в бетоне на уровне центра тяжести напрягаемой арматуры;
— усилие предварительного обжатия с учетом первых потерь.
— эксцентриситет усилия относительно центра тяжести приведенного сечения элемента. При отсутствии напрягаемой арматуры в верхней зоне и , а . Так как напряжение определяется на уровне нижней напрягаемой арматуры и отсутствует напрягаемая арматура в верхней зоне, то .
М — изгибающий момент от собственного веса элемента, действующий в стадии обжатия в рассматриваемом сечении. При расчете ребристых плит, изготовляемых по агрегатно-поточной технологии можно принимать М=0, так как монтажные петли в типовых плитах расположены по торцам изделия.
— площадь приведенного сечения и момент его инерции относительно центра тяжести приведенного сечения.
=23-3=20 см;
· Определяем полные потери напряжений:
· Напряжение в арматуре с учетом всех потерь:
· Усилие обжатия с учетом всех потерь:
4.3 Расчет по образованию трещин, нормальных к продольной оси
Момент трещинообразования (33):
Mcrc=Rb,.serWpl+Mrp (33),
где Rbt.ser — расчетное сопротивление бетона осевому растяжению,
Rbt.ser=1,50 МПа,
Wpl=0,00416 м3.
Момент обжатия бетона напрягаемой арматурой относительно ядровой точки, наиболее удаленной от зоны, в которой определяется трещинообразование:
Mrp=P(2)(e0р+)sp,
где sp=0,9 — коэффициент точности натяжения.
Mrp=154(0,2+0,03)0,9=31,878 кНм
Mcrc=1,501030,00416+31,878=38,118 кНм (33)
Момент трещинообразования сравнивается с действующими моментами от внешних нагрузок. При сопоставлении делается вывод об удовлетворении заданной категории требований по трещиностойкости продольных ребер, т.е устанавливается при какой нагрузке (моменте) появляются трещины.
· Mcrc =38,118 кНм Mn =41,35 кНм условие не выполняется, т.е. трещины образуются и расчет по раскрытию трещин необходим.
· Mcrc =38,118 кНм >Mln =20,67 кНм
4.4 Расчет по раскрытию нормальных трещин
Расчет по раскрытию трещин производится из условия:
где — ширина раскрытия трещин от действия внешней нагрузки;
— предельно допустимая ширина раскрытия трещин согласно нормативным документам;
Ширина раскрытия трещин ограничивается и проверяется.
где — приращение напряжений в продольной предварительно-напряженной арматуре в сечении с трещиной от внешней нагрузки;
— базовое расстояние между смежными нормальными трещинами;
— коэффициент, учитывающий продолжительность действия нагрузки ( продолжительная — 1,4; не продолжительная — 1;)
— коэффициент, учитывающий профиль арматуры, ;
— коэффициент, учитывающий вид нагружения, ;
— коэффициент, учитывающий неравномерное распределение относительных деформаций растянутой арматуры между трещинами, ;
z — плечо внутренней пары сил;
Определяем значение базового расстояния между трещинами:
Для этого найдем площадь растянутого бетона:
Подставляем значения в формулу (34):
5. Расчет панели на стадии изготовления, транспортирования и монтажа
5.1 Проверка прочности
Прочность бетона принимается равной передаточной:Rbp=0,7·22,5=15,75 МПа;
Призменная прочность:Rb=13,1 МПа
Прочность на растяжение:Rbt,ser=1,50 Мпа
Усилие обжатия в предельном состоянии:
Pоп=(гsp·sp—su)·Asр, (32)
гsp— коэффициент точности натяжения,sp=1,1
Предварительное напряжение за вычетом первых потерь:
sp =700 — 21= 679 МПа.
Для стержневой арматуры su=330МПа.
Pоп=(1,1679 — 330)·103·3,08·10-4 = 128,40 кН
Изгибающий момент относительно верхней (в данном случае растянутой) арматуры:
Моп = Pоп ·(h0—aґ) =128,40·(0,285 — 0,03) =56,77 кНм
Относительный момент:
m=(34)
h0ґ= h—a=300-15 =285 мм
m=< 0,4
р Прочность сжатой зоны обеспечена.
Проверяем требуемое количество арматуры в верхней зоне, растянутой от усилий на стадии изготовления и монтажа.
5.2 Проверка трещиностойкости панели на стадии изготовления
· Определяется усилие обжатия с учётом первых потерь при гsp=1.
P(1) = гsp(sp—sp(1))As=1 (700 — 21)·0,308 = 209,13 кН
· Момент обжатия:
Mp = P(l)·eop= 209,13·0,2= 41,826 кНм
· Момент от собственного веса без учёта коэффициента динамичности:
Mg===19,38 кНм
· Эксцентриситет приложения усилия:
eopґ== = 0,10 м
· Условие отсутствия трещин в верхней зоне панели в момент обжатия представлено выражением :
Rbt,ser·Wpl?P(l)(eopґ-rґinf)
Rbt,ser= 1,50 МПа, W’pl= 0,0046м3, rinf= 0,09 м,
Rbt,ser·W’pl=1,50·106·0,0046= 6900 кг·м
P(l)(eopґ-rґinf)=209,13· 103(0,2 — 0,09) = 2300 кг·м
Условие выполнено => трещин в верхней зоне плиты не образуется.
5.3 Подбор монтажных петель
Для монтажных подъёмных петель применяется арматура класcа А240.
Нормативное усилие, приходящееся на одну петлю, принимается при подъёме за 4 петли стропами:
Pn=,
где G — собственная масса изделия, G=2680 кг.
Pn==893,3кг.
Принимаем диаметр стержня петли 12 мм.
Список литературы
1. СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003
2. СП 52-101-2003 Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры
3. Пособие к СП 52-101-2003 Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры
4. СП 52-102-2004 Предварительно напряженные железобетонные конструкции
5. Пособие к СП 52-102-2004 Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелого бетона
6. СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85
7. ГОСТ Р 21.1101-2013 СПДС. Основные требования к проектной и рабочей документации
8. ГОСТ 21.501-2011 СПДС. Правила выполнения рабочей документации архитектурных и конструктивных решений
9. ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам
10. Железобетонные конструкции. Общий курс. Учебник для вузов Байков, Сигалов, 1991
11. Проектирование железобетонных конструкций. Справочное пособие, Голышев, 1990
12. Основы расчета железобетона в вопросах и ответах. Учебное пособие, Габрусенко, 2002
13. Проектирование и расчет ребристой плиты покрытия. Методическое пособие, Юрина.
Размещено на