Проектирование железобетонных конструкций многоэтажного каркасного здания

Последний стержень раскладки будет также расположен также на расстоянии 85 мм от края. Количество стержней одного направления — 10 (9+1=10 стержней). Площадь поперечного сечения одного арматурного стержня -29,98/10=3,00 см². По таблице П1[7]- 1020А400. Марка сетки:, где в числителе приведено описание продольной, а в знаменателе — поперечной арматуры сетки; 380 см=3800 мм — ширина (длина) сетки; 40 мм — выпуски продольных (поперечных) стержней сетки.

7 Проектирование многопустотной плиты перекрытия7.

1 Исходные данные:

Имеем следующие исходные данные:

усилия: М=87,10кНм, Мn=73,3кНм, Mnl=57,3кНм, Q=66,40кН (по таблице 3.1), материалы: бетон тяжелый класса В30, напрягаемая арматура класса А800, ненапрягаемая арматура классов А400, В500; размеры расчетных поперечных сечений № 1 и № 2:при выполнении компоновки перекрытия определена ширина рядовой плиты Впл.=1400 м. Теперь надо скомпоновать поперечное сечение плиты, а затем расчетные сечения. Ширина плиты понизу составляет 1400 мм, поверху — 1400−30= мм. Стандартными для многопустотных плит является высота поперечного сечения 220 мм, диаметр круглых пустот 159 мм и расстояние между центрами круглых пустот 185 мм. Кроме того, от центра крайних пустот до края плиты понизу должно быть не менее 132,5 мм (табл.

1.1[7]).Количество пустот п = (1400−2*132,5)/185+1 = - принимается восемь пустот (количество пустот n=8). Пересчитывается расстояние от центра крайних пустот до края плиты понизу: = (1400-(8−1)*185)/2 = 52,5<132,5 мм. Уменьшаем число пустот до семи. Тогда расстояние от центра крайних пустот до края плиты понизу: = (1400-(7−1)*185)/2 = 145 мм (вместо 132,5 мм).Расчетное сечение № 1. Используется в расчетах по первой группе предельных состояний (прочностные расчеты). Поперечное сечение многопустотной плиты может быть преобразовано в двутавровое. Стенка сечения образуется путем сложения бетонных промежутков между круглыми пустотами. Однако, с учетом того, что бетон растянутой зоны в расчетах не учитывается (растяжение воспринимает арматура), сечение № 1 принимается тавровым со следующими размерами: bf=1,37 м, hf==0,0305 м, b=(1,37+1,4)/2−7*0,159 = м (средняя ширина плиты минус семь круглых пустот), h=0,22 м, а=0,03, h0=0,22−0,03=0,19 мРасчетное сечение № 2. Используется в расчетах второй группы предельных состояний. В формулы расчетов второй группы предельных состояний входят геометрические характеристики приведенного бетонного сечения плиты. Поэтому сечение № 2 принимается двутавровое. При этом при вычислении размеров полок и стенки сечения круглых отверстий в плите диаметром 159 мм заменяются квадратными со стороной равной0,9159=143 мм. bf=1,37 м, bf=1,4 м, hf=hf'==0,0385 м, b= (1,37+1,4)/2−7*0,143 = м (средняя ширина плиты минус шесть квадратных пустот), h=0,22 м, а=0,03, h0=0,22−0,03=0,19 м.

7.2 Определение площади сечения напрягаемой арматуры7.

2.1 Проверка расположения нейтральной оси поперечного сечения. Rbbfhf (h0−0,5 hf)=17 000*1,37*0,0305*(0,19−0,015)=124,31>87,10кНм, то есть граница сжатой зоны проходит в полке, и расчет производится как для прямоугольного сечения шириной b= bf=1,37м: = 87,10/17 000/1,37/0,19² = Значения R при растянутой арматуре классов.

А600А800А10 000,6(принимается предварительно).

0,430,410,39=0,945;=0,11 (по табл. П3[7]); R=0,41 при /R<0,6, коэффициент условий работы напрягаемой арматуры принимается 1,1 (s3=1,1) = 87,10/0,945/1,1/(69,5*10⁴)/0,19 = 0,635 м². Принимается 514А800 (Аsp=7,69 см2) Напрягаемая арматура может устанавливаться через одно или через два отверстия в поперечном сечении плиты. Напрягаемые стержни обозначаются на чертежах НС.

7.2. 2 Геометрические характеристики приведенного сечения.

Рис. 7.1 Расчетные сечения при расчете многопустотной плиты.

Коэффициент приведения =5,55 (), Es=200 000 МПа (А800), Eb=32 500 МПа (В30).А1 = 137*3,85 = 527,45 см²;А2 = 38,4*(22−2*3,85) = 549,12 см²;А3 = 140*3,85 = 539 см2Аred=А1+А2 + А3 + *Аsp= 527,45+549,12+539+5,55*7,69=1658,25 см²,Sх, red=;Sх, red=527,45*(22,0−3,85/2)+549,12*(22,0/2)+539*(3,85/2)+5,55*7,69*3;Sх, red=17 794,49 см³,yс= = 17 794,49/1658,25 = 10,73 см, h — yс=22−10,73=11,27 см.Момент инерции прямоугольника J=:J1=137*3,85³/12 = 651,51см4;J2=38,4*14,3³/12 = 9357,46см4;J3=140*3,85³/12 = 665,78см4;Jred= J1 + A1yc12 + J2 + A2yc22 + J3 + A3yc32 + Аsp (yс-a)2;Jred=651,51+527,45*(10,73−20,08)^2+9357,46+549,12*(10,73−11,0)^2+665,78+539*(10,73−1,93)^2+5,55*7,69*(10,73−3)^2=101 116,16см4W1,red= Jred / yс= 101 116,16/10,73=9423,7 см³,W2,red=Jred/(h-yс)=101 116,16/(22−10,73)=8972,2 см³.

7.2. 3 Определение усилия предварительного обжатия бетона Р с учетом всех потерь.

Способ натяжения арматуры — электротермический. Технология изготовления плиты агрегатно-поточная с применением пропаривания. Масса плиты — 0,28 т/м2*1,385*5,645=2,19 т (1,385*5,645 — площадь плиты).Начальный уровень предварительного напряжения: sp= 0,9Rsn=0,9800=720 МПа. Первые потери:

потери от релаксации напряжений в арматуре sp1=0,03sp=21,6 МПаsp2=0, sp3=0, sp4=0.sp (1)=21,6 МПаУсилие обжатия с учетом первых потерь:

Р (1)=Аsp (spsp (1))=7,69*10^(-4)*(720−21,6)*10³=537,1 кН. Максимальные сжимающие напряжение бетона bp от усилия.

Р (1):; = 537,1/(1658,25*10^(-4))+537,1*0,0773*0,1073/(101 116,16*10^(-8)) = 7644,6 кН/м2 = 7,64 МПа;где — эксцентриситет усилия Р (1) относительно центра тяжести приведенного сечения,=10,73−3,0=7,73 см =0,0773 м;у — расстояние от центра тяжести приведенного сечения до рассматриваемого волокна у=10,73 см=0,1073 м. Передаточная прочность бетонаRbp должна быть не менее7,8/0,9=8,67 МПа, а также не менее 15 МПа и не менее 50% принятого класса бетона по прочности на сжатие (В30): 0,5×30=15 МПа. ПринятоRbp=15 МПа. Вторые потери:

потери от усадки бетона sp5=0,0002×200 000=40 МПапотери от ползучести бетона sp6b, cr=2,3 (B30), sp= = 7,69/(527,45+549,12+539) = 0,476.

Нагрузка от собственного веса плиты — g=2,8*1,385=кН/м, момент от нагрузки (собственного веса) g в середине пролета при расстоянии между прокладками-опорами при хранении плиты l0=5,56−2*0,5= м составляет М=(gl02)/8= *5,16²/8= кН*м.;=537,1/(1658,25*10^(-4))+(537,1*0,0773−12,91)*0,0773/(101 116,16*10^(-8))=5425,9 кН/м2 = 5,43 МПа;где уs- расстояние между центрами тяжести сечения стержней напрягаемой арматуры и приведенного поперечного сечения элемента (уs=0,0773 м); = =0,8*7,69*2,3*5,43/(1+5,55*0,476*(1+0,0773*0,0773*1658,25*10^(-4)/101 116,16*10^(-8))*(1+0,8*2,3)); = 71,5 МПа;sp (2)=40+71,5=111,5 МПа. Суммарные потери составляют 21,6+111,5=133,1 МПа>100 МПа, суммарные потери принимаются 133,1 МПа (поскольку > 100 МПа, то принимается фактическое значение).Предварительное напряжение с учетом всех потерь: sp = 720−133,1=586,9 МПа. Усилие обжатия с учетом всех потерь:

Р=Аspsp=7,69*10^(-4)**10³=451,33 кН.

7.2. 4 Проверка прочности наклонного сечения плиты.

Поперечные стержни в составе шести (по три у двух торцов плиты) каркасов К1 назначены: диаметр — 5, класс арматуры — В500, шаг Sw поперечных стержней в каркасе — 100 мм. Поперечная арматура устанавливается конструктивно: в расчетном поперечном сечении плиты 35 В500, Asw=0,5910−4 м2 (по таб. П1), Rsw=300 МПа=30 104 кН/м2 (по таб. П2), Sw=0,1 м (0,5h0). Распределенное усилие в поперечных стержнях — Коэффициент, учитывающий Р:; = 1+1,6*451,33/17 000/0,073−1,16*(451,33/17 000/0,073)^2 = 1,43.А1=bh=0,333*0,22=0,073 м² (стенка таврового сечения № 1), Р=451,33 кН, Rb=17 000 кН/м2 (В30), Rbt=1,15 МПа=1150 кН/м2 (В30).Длина проекции с наклонного сечения: = (1,5*1,43*1150*0,333*0,19²/177)^0,5 = м. Рассматриваются две наиболее опасные наклонные трещины, на длины проекций которых накладываются ограничения:

с=0,41 м (3h0=30,19=0,57; с0=0,41 м), с0=0,38 м (2h0=20,19=0,38 м).Усилие, воспринимаемое бетоном: = 29,7/0,38 = 78,16 кН. Усилие, воспринимаемое арматурой: = 0,75*0,41*177 = 54,43 кН. Условие прочности наклонного сечения: QQb+Qsw.66,4 кН<78,16+54,43=132,59 кН — прочность наклонного сечения плиты обеспечена.

7.2. 5 Определение момента трещинообразования.; = 1,25*9423,7*10^(-6)*1750+451,33*(0,0773+0,057) = 81,2 кН*м;Wred1=9423,7 см3 — момент сопротивления приведенного сечения для крайнего растянутого волокна,=1,25 — для двутаврового сечения;e0p — эксцентриситет усилия обжатия Р=451,33 кН относительно центра тяжести приведенного сечения, e0Р=0,0773 м, r — расстояние от центра тяжести приведенного сечения до ядровой точки: = 9423,7/1658,25 = 5,68 см = 0,057 м. Мcrc>Mn, 81,2 кН*м>73,3 кН*м — трещиностойкость плиты в стадии эксплуатации обеспечена.

7.2. 6 Трещиностойкость плиты в стадии изготовления; = 1,25*8972,2*10^(-6)*1100−451,33*(0,0773−0,054) = 1,82 кН*м;Wred2=8972,2 см3 — момент сопротивления приведенного сечения для растянутого от действия усилия обжатия Р (1)=537,1 кН верхнего волокна;=1,25 для двутаврового сечения, e0Р=0,0773 м;Rbt, ser=1,1 МПа (при классе бетона В15 численно равном передаточной прочности);r — расстояние от центра тяжести приведенного сечения до ядровой точки: = 8972,2/1658,25 = 5,41 см = 0,054 м.= 1,82 кН*м > 0 — трещины не образуются.

7.2. 7 Расчет плиты по прогибу.

Прогиб плиты, (s=5/48=0,104 для однопролетной свободно опертой балки, загруженной равномерно распределенной нагрузкой) не должен превышать предельного прогиба в соответствии с эстетико-психологическими требованиями: .Прогиб плиты f определяется от действия постоянных и временной длительной нагрузок для = 57,3 кН*м.Кривизна плиты на участках без трещин в растянутой зоне:;=(57,3−451,33*0,0773)/(32,5*10⁶/(1+2,3))/(101 116,16*10^(-8)) = 0,225 1/м; = 0,104*5,25²*0,225 = 0,645 м = 0,645 см — прогиб плиты меньше допустимого (fult=3,0 см) 7.

2.8 Расчет монтажных петель.

Плита имеет четыре петли. Вес плиты — 2,19 т = 21,9 кН. Коэффициент динамичности при подъеме и монтаже плиты — 1,4.Нагрузка при подъеме и монтаже передается на три петли плиты. Петли выполняются из арматуры класса А240. = 1,4*21,9/3/(21,5*10⁴) = 0,475 м² = 0,5 см2Для монтажных петель применена арматура — 10А240 (Аs=0,789 см2).

Литература

.

ГОСТ 21.101−97. Основные требования к проектной и рабочей документации. Система проектной документации для строительства. — М., Госстрой России. ГОСТ 21.501−93. Правила выполнения архитектурно-строительных чертежей. Система проектной документации для строительства. — М., Госстрой России. СНиП 52−01−2003.

Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Система нормативных документов в строительстве. — М., 2004. СП 52−101−2003.

Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. Система нормативных документов в строительстве. М., 2005.

Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52−101−2003) — М., 2005. СНиП 2.

01.07−85*. Нагрузки и воздействия. — М., 2004. МУ к выполнению курсового проекта по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции""Проектирование железобетонных конструкций многоэтажного каркасного здания» — М., 2010.