Розрахунок багатопустотної плити за граничними станами 1 групи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

Одним з найважливіших завдань, що стоять перед капітальним будівництвом, є розвиток виробництва будівельних виробів, використання яких дає можливість знизити матеріаломісткість, вартість і трудомісткість виробництва, масу будівель та споруд, підвищити їхні теплозахисні властивості.

Цій меті відповідає максимальне нарощування випуску прогресивних залізобетонних конструкцій заводського виготовлення і збільшення обсягу виробництва з економічно вигідних монолітних конструкцій.

Роль залізобетонних конструкцій у практиці будівництва постійно підвищується. Тривають наукові дослідження, в результаті яких удосконалюються конструкції і методи розрахунку, що гарантують експлуатаційну надійність. Результати теоретичних і експериментальних досліджень використовують для розробки нових норм проектування.

Таке широке розповсюдження в будівництві з/б отримав завдяки багатьом його позитивним якостям: довговічності, вогнестійкості, стійкості проти атмосферних впливів, високому опору статичним і динамічним навантаженням, малим експлуатаційним витратам на утримання будівель та споруд.

В теперішній час збірні з/б конструкції найкраще відповідають вимогам індустріалізації будівництва, хоча й монолітний бетон з кожним роком отримує все більше визначення.

1. Загальні дані для проектування

Шестиповерхова каркасна будівля має розміри в плані 23,4 Ч 42 м і сітку колон 7,8 Ч 6 м. Висота поверхів 2,8 м. Стінові панелі навісні із легкого бетону, в торцях будівлі замонолічуються сумісно з торцевими рамами, утворюючи вертикальні зв'язові діафрагми. Нормативне значення тимчасового навантаження х = 6400 н/мІ, в тому числі короткочасного навантаження - 1500 н/мІ. Коефіцієнт надійності по навантаженню гt = 1,2 коефіцієнт надійності по призначенню будівлі гп= 0,95. Снігове навантаження - по ІІІ району. Температурні умови - нормальні, вологість повітря вище 40%.

2. Компоновка конструктивної схеми збірного перекриття

багатопустотний плита поперечний ригель

Ригелі поперечних рам - трьох прольотні, на опорах жорстко з'єднані з крайніми та середніми колонами. Плити перекриття - попередньо напружені багатопустотні з номінальною шириною рівною 1800 мм.

В повздовжньому напрямку жорсткість будівлі забезпечуються вертикальними зв'язками, встановленими в одному середньому прольоті по кожному ряду колон. В поперечному напрямну жорсткість будівлі забезпечується по рамно-зв'язковій системі: вітрове навантаження через перекриття, які працюють як горизонтальні жорсткі диски, передається на торцеві стіни, що виконують функції вертикальних зв'язових діафрагм, і поперечні рами.

3. Розрахунок багатопустотної плити за граничними станами першої групи

3.1 Визначення розрахункового прольоту і навантаження

Для визначення розрахункового прольоту плити попередньо задаємося розмірами перетину ригеля:

h= ln,

де h - висота ригеля

ln - проліт будівлі, ln = 7,8 м

h= Ч 780 = 65 см

Приймаємо h= 70 см.

Визначаємо ширину ригеля:

в = (0,3…0,5) h

де h - висота ригеля

lм = 0,3Ч70=21 см

Приймаємо в=25 см.

При спиранні на ригель зверху розрахунковий проект складає

= lм -,

де - розрахунковий проліт

lм - крок колон, м

в-ширина ригеля м

= 6 - = 5,88 м

Підрахунок навантажень на 1 мІ перекриття наведений в таблиці 3.1.

Таблиця 3.1. Нормативне і розрахункове навантаження на 1 мІ перекриття

Навантаження	Нормативне навантаження н/мІ	Коефіцієнт надійності по навантаженню	Розрахункове навантаження н/мІ
Постійне: - власна вага багатопустотної плити з круглими пустотами	3000	1,1	3300
- власна вага шару цементного розчину д=20 мм (с=2200 кг/мі)	440	1,3	572
- власна вага керамічних плиток х=13 мм (с=1800 кг/мі)	240	1,1	264
Всього:	3680		4136
Тимчасове	6400	1,2	7680
в тому числі: - тривалодіюче	4900	1,2	5880
- короткочасне	1500	1,2	1800
Повне навантаження	10080	-
в тому числі: - постійне і тривале	8580	-	-
- короткочасне	1500	-	-

Розрахункове навантаження на 1 м при ширині плити 1,8 м з урахуванням коефіцієнта надійності по призначенню будівлі хn= 0,95;

- постійне:

g = 4, 135Ч1,8Ч0,95=7,07 кН/м;

- повне:

g +х = 11,816Ч1,8Ч0,95=20,2 кН/м;

х =7,68Ч1,8Ч0,95=13,13 кН/м;

Нормативне навантаження на 1 м:

- постійне:

g = 3,68Ч1,8Ч0,95=6,29 кН/м;

- повне:

g +х = 10,08Ч1,8Ч0,95=17,24 кН/м;

в тому числі постійне і тривале

8,58Ч1,8Ч0,95=14,64 кН/м;

3.2 Визначення зусиль від розрахункового та нормативного навантаження

Від розрахункового навантаження

М=87,3 кНм;

Q=59,4 кН

Від нормативного навантаження

М=74,5кНм;

Q=50,7кН

Від нормативного постійного і тривалого навантаження

М=63,4кНм;

3.3 Встановлення розмірів перерізу плити

Висота перерізу багатопустотної (9 круглих пустот діаметром 4 см) попередньо напруженої плити

h?,

де l₀ - розрахунковий прольот плити

h=?20 см

Робоча висота перерізу

h₀=h-а=20-3=17 см

Розміри:

- товщина верхньої і нижньої поличок

(20-14)Ч0,5=3 см

Ширина ребер:

- середніх - 3,5 см

- крайніх 10 см

Розрахункова товщина стиснутої полички таврового перерізу ==0,15>0,1

При цьому в розрахунок вводяться ширина поличок вf =176 см

Розрахункова ширина ребра

в=176-9Ч14=50 см

3.4 Характеристики міцності бетону та арматури

Багатопустотну плиту арнують стрижневою арматурою класу А-5 електротермічним напруженням на упори форм.

Бетон важкий класу В25.

Призмова міцність:

- нормативна Rвп = Rв, ser =18,5 МПа [1, додаток 3];

- розрахункова Rв =14,5 МПа [1, додаток 1].

Коефіцієнт умов роботи бетону гв2 =0,9.

Опір при розтягу:

- нормативний Rвth = Rвt, ser =1,6 МПа [1, додаток 3]

- розрахунковий Rвt =1,06 МПа [1, додаток 1]

Початковий модуль пружності бетону Ев = 30000 МПа

Арматура повздовжніх ребер класу А-5:

- нормативний опір Rsп =385 МПа [1, додаток 5]

- розрахунковий опір Rs =680 МПа [1, додаток 5]

Модуль пружності Еs =190000 [1, додаток 5].

Попереднє напруження арматури приймаємо Gsp =0,75,

Rsп =075Ч785=590МПа

Перевіряємо виконання умови Gsp +Р ? Rsп.

При електротермічному способі напруження

Р = 30 + = 30 + = 90 МПа

де l - довжина стрижня, що натягується, який приймається як відстань між напруженими гранями упорів.

Gsp +Р = 590 + 90 = 680 < 90 МПа

Умова виконується.

Розраховуємо граничне відхилення попереднього напруження при чилі напружених стрижнів Пр=10

sp = 0,5(1+),

де Gsp - попереднє напруження арматури, МПа;

Пр - число напружених стрижнів.

sp = 0,5(1+) = 0,1

Коефіцієнт точності натягу

sp =1 - sp = 1 + 0,1 = 0,9

При перевірці по утворенню тріщин в верхній зоні плити при обтисненні

sp =1+ 0,1 = 1,1

Попереднє напруження з урахуванням точності натягу

Gsp = 0,9 Ч 590 = 531 МПа

3.5 Розрахунок міцності плити по перерізу, нормальному до повздовжньої вісі

Переріз тавровий з поличкою в стиснутій зоні. М = 87,3 кНЧм.

Lm = ,

де М - момент від розрахункового навантаженння, кНМ;

Rв - розрахунковий опір бетону, МПа;

в'f - розрахункова ширина поличок, см;

hІo - робоча висота перерізу, см;

Lm = = 0,13

Визначаємо коефіцієнт: ж = 0,14; х = жh0 = 0,14Ч17 = 2,38 см < 3 см - нейтральна вісь проходить в межах стиснутої полки, ж = 0,93 [1, таблиця 3,1]

Характеристика стиснутої зони:

щ = 0,85 - 0,008 Rв

щ = 0,85 - 0,008 Ч0,9Ч14,5 = 0,75

Гранична висота стиснутої зони:

ж R=,

де щ - характеристика стиснутої зони;

дsr - електротермічний натяг

дsr = Rs + 400 - дsr - Ддsr

де Rs - розрахунковий опір арматури, МПа;

дsr - попереднє напруження, МПа;

Ддsr = 0

дsr = 680 + 400 - 531 = 549 МПа

ж R= = 0,56

Коефіцієнт умов роботи, що враховує опір напруженої арматури вище умовної межі текучості:

гsв = з - (з - 1)(),

де з = 1,15 - для арматури класу А-5

гsв= 1,15 - (1,15 - 1) ( - 1) = 1,23 > з = 1,15

Приймаємо гsв = з = 1,15

Площа перерізу розтягнутої арматури

Аs = ,

де М - момент від розрахункового навантаження, кНМ

гsв - коефіцієнт умов роботи, що враховує опір напруженної арматури вище умовної межі текучості;

Rs - розрахунковий опір арматури, МПа;

h0 - робоча висота перерізу, см;

Аs = = 7,1 смІ

Приймаємо 10 Ш 10 А-5 з площею Аs = 7,85 смІ [1, додаток 6].

4. Розрахунок багатопустотної плити по граничним станам другої групи

4.1 Розрахунок геометричних характеристик приведеного перерізу

Круглий обрис пустот замінюємо еквівалентним квадратним зі стороною:

h = 0,9d = 0,9 Ч 14 = 12,6 см

де d - діаметр пустот, см.

Товщина поличок еквівалентного перерізу

= hf = (20 - 12,6) Ч 0,5 = 3,7 cм

Ширина ребра

в = 176 - 9 Ч 12,6 = 62 см

Ширина пустот 176 - 62,6 = 114 см

Площа приведеного перерізу

Аred = 176 Ч 20 - 114 Ч 12,6 = 2083,6 смІ

Відстань від нижньої грані до центра ваги приведеного перерізу

Yo = 0,5 h = 0,5 Ч 20 = 10 см

Момент інерції перерізу

Іred =

Момент опору перерізу по нижній зоні

Wred = = 11799,6 смі

Теж по верхній зоні Wred = 11799,6 смі

Відстань від ядрової точки, найбільш віддаленої від розтянутої зони (нижньої) до центра ваги перерізу

r =

де Wred - момент опору перерізу, смі

Аred - площа приведеного перерізу, смІ

= 1,6 - 0,75 = 0,85

де - відношення напруження в бетоні від нормативних навантажень і зусилля обтиску до розрахункового опору бетону для граничних станів другої групи попередньо приймається рівним 0,75

r = 0,85 =4,8 см

те ж, найменш віддаленої від розтягнутої зони (нижньої)

rinf = 4,8 см

Пружнопластичний момент опору по розтягнутій зоні

Wрe = гWred,

де, Wred - момент опору приведеного переізу, смі

г = 1,5 - коефіцієнт, що враховує вплив непружних деформацій бетона розтігнутої зони для двотаврового переізу при

2 < =28<6

Wрe = 1,5 Ч 11799,6 = 17699,4 смі

4.2 Втрати попереднього напруження арматури

Коефіцієнт точності натягу арматури приймаємо гsp = 1

Втрати від релаксації напружень в арматурі при електротермічномутспособі натягу

,

де - попереднє напруження арматури, МПа.

0,03Ч 590 = 17,7 Мпа

Втрати від перепаду температури між натягнітою арматурою і упором =0, а так як при пропарюванні форма з упорами нагрівається разом з виробом.

Зусилля обтиску

7,85 (590 - 17,7) Ч100 = 449,256 кН

Екцентриситет цього зусилля відносно центра ваги перерізу

=10 - 3 = 7 см

Напруження в бетоні при обтиску

,

де Р - зусилля обтиску, кН;

- площа приведеного перерізу смІ

- екщентриситет даного зусилля, см;

- відстань від нижньої грані до центра ваги приведеного перерізу, см

- момент інерції перерізу

/100 = 4,8 МПа

Встановлюємо значення передаточної міцності бетону з умови

<0,5В25

Приймаємо = 12,5 МПа

Тоді відношення = 0,38

Розраховуємо стискаючі напруження в бетоні на рівні центра ваги площі напруженої арматури від зусилля обтиску

/100 = 4,02 МПа

Втрати від швидконатікаючої повзучості при

=0,32 і при L > 0,3

40 Ч 40 Ч0,32 = 12,9 МПа

Перші втрати

= 17,7 + 12,9 = 30,6 МПа

з урахуванням напруження = 3,55 МПа;

Втрати від осідання бетону МПа [1, табл. 2.5]

Втрати від повзучості бетону

=150 Ч 0,85 Ч 0,28 = 36 МПа

де - зусилля обтиску бетону

L = 0,85 - при тепловій обробці і атмосферному тиску

Другі втрати

= 35 + 36 = 71 МПа

Повні втрати

=30,6 + 71 = 101,6 МПа > 100 МПа - більше мінімального значення

Зусилля обтиску з урахуванням повних втрат

,

де - площа перерізу арматури,

- попереднє напруження арматури, МПа;

- повні втрати, МПа;

4.3 Розрахунок міцності плити по перерізу, нахиленому до повздовжньої осі

Визначаємо коефіцієнт, що враховує вплив повздовжніх сил:

де N - зусилля обтиску, кН;

- розрахунковий опір бетону при розтягу, МПа;

- розрахункова ширина ребра, см;

- робоча висота перерізу, см;

Перевіряємо необхідність у поперечній арматурі по розрахунку:

Н

Умова задовольняється

При кН/м = 136,4 Н/см

і оскільки

>136,4 Н/см

де =1,5 - для важких бетонів [1, табл. 3.2]

Приймаємо l = 2,5 = 2,5 Ч17 = 42,5 см

Друга умова

Н

- умова виконується

Поперечна арматура по розрахунку не потрібна. На при опорних ділянках довжиною l/4 арматуру влаштовують конструктивно, Ш4Вр-1 з кроком S = h/2 = 20/2 = 10 см, в середній частині прольоту арматура не приймається.

4.4 Розрахунок по утворенню тріщин, нормальних до повздовжньої осі

Виконується для вияснення необхідної перевірки по розкриттю тріщин.

Приймаємо значення коефіцієнтів надійності по навантаженню ; М=74,5 кНЧм

Розраховуємо момент утворення тріщин по наближеному способу ядрових моментів.

,

де - нормативний опір бетону при розтягу, МПа;

- момент опору приведеного перерізу, смі;

- ядровий момент зусилля обтиску при

НЧсм

НЧсм=41 кНЧм

Оскільки М=74,5 кНЧМ >=41 кНЧМ, тріщини в розтягнутій зоні утворюється. Необхідний розрахунок по розкриттю тріщин.

Перевіряємо, чи утворюються початкові тріщини в верхній зоні плити при її обтиску при значенні коефіцієнта точності натягу (момент від ваги плити не враховується).

Розрахункова умова:

- зусилля обтиску, кН;

- ексцентриситет цього зусилля, см;

-відстань від ядрової точки до центра ваги, см;

=1 МПа - опір бетона розтягу, що відповідає передаточній міцності бетону 12,5 МПа;

-пружнопластичний момент опору по розтягнутій зоні, смі;

1,1Ч449256Ч(7-4,8)=1087199,5 НЧсм < 1Ч17699б4Ч100 = 1769940 НЧсм

Умова виконується, початкові тріщини не утворюються.

4.5 Розрахунок по розкриттю тріщин, нормальних до повздовжньої осі

Гранична ширина розкриття тріщин: нетривала =0,4 мм, тривала

=0,3 мм [1, табл. 2.3]

Вигинний момент від нормальних навантажень: постійного і тривалого М=63,4 кНЧМ; повного М=74,5 кНЧМ.

Приріст напружень в розтягнутій арматурі від дій постійного і тривалого навантаження

,

де М - момент від нормативних навантажень постійної і тривалої дії, кНЧм.

- зусилля обтиску з урахуванням повних втрат, кН;

- плече внутрішньої пари сил, см

=см

= 0 - зусилля обтиску Р1, прикладене в центрі ваги площі нижньої напруженої арматури;

- момент опору перерізу по розтягнутій арматурі

смі

МПа

Приріст напруження в арматурі від дії повного навантаження

МПа

Розраховуємо ширину розкриття тріщин від нетривалої дії повного навантаження

де ;

-для арматури класу А5;

d =10 мм - діаметр повздовжньої арматури;

- для короткочасного навантаження;

- приріст напруження в арматурі, МПа;

- модуль пружності арматури, МПа;

Визначаємо ширину розкриття тріщин від нетривалої дії постійного і тривалого навантажень

мм

Ширина розкриття тріщин від постійного і тривалого навантажень

мм

Нетривала ширина розкриття тріщин

=-+=0,08-0,03+0,04=0,09 мм<[0,4 мм]

Тривала ширина розкриття тріщин

==0,04 мм < [0,3 мм]

4.6 Розрахунок прогину плити

Прогин визначається від постійного та тривалого навантаження.

Граничний прогин [1, таблиця 2.3]

см

Замінюючи момент рівний згинальному моменту від постійного та тривалого навантаження М = 63,4 кНЧм; сумарна подовжня сила дорівнює зусиллю попереднього обтиску з урахуванням всіх втрат і при гsp = 1 кН.

Ексцентриситет

см

Коефіцієнт - при тривалій дії тнавантажень

,

де - нормативний опір бетона при розтягу, МПа;

- пружнопластичний момент опору, смі; \

- згинальний момент від постійного та тривалого навантажень, кНЧм;

- ядровий момент зусилля обтиску, кНЧм;

>1

Приймаємо =1

Коефіцієнт, що характеризує нерівномірність деформації розтягнутої арматури на ділянці між тріщинами:

<1

Розраховуємо кривизну осі при вигині:

,

де, М - згинальний моментк НЧм;

h₀ - робоча висота перерізу, см;

- плече внутрішньої пари сил, см;

- модуль пружності арматури, МПа;

- при тривалій дії навантажень;

- модуль пружності бетону, МПа;

смІ

=8,08 Ч

Розраховуємо прогин

см < 2,94 см

5. Визначення зусиль в ригелі поперечної рами

5.1 Розрахункова схема і навантаження

Навантаження на ригель від багатопустотних плит вважається рівномірно розподіленим. Ширина вантажної смуги на ригель дорівнює кроку поперечних рам - 6 м.

Розрахунок навантажень на 1 мІ перекриття наведених в таблиці 3.1.

Розраховуємо розрахункове навантаження на 1 м довжини ригеля.

Постійне: - від перекриття з урахуванням коефіцієнта надійності по призначенню будівлі

4,136Ч6Ч0,95=23,6 кН/м

- від ваги ригеля перерізом 0,25 Ч0,7 м (кг/мі) з урахуванням коефіцієнтів надійності та

0,25Ч0,7Ч25Ч1,1Ч0,95=3,9 кН/м

Разом

g=23,6+3,9=27,5 кН/м

Тимчасове з урахуванням

кН/м

в тому числі тривале

5,88Ч6Ч0,95=33,5 кН/м

короткочасне

1,8Ч6Ч0,95=10,3 кН/м

Повне навантаження

g+27,5+43,8=71,3 кН/м

5.2 Визначення згинальних моментів в розрахункових перерізах ригеля

Переріз ригеля прийнято рівним 25Ч70 см, переріз колони 30Ч30 см, довжина колони l=2,8 м.

,

де - довжина колони, см;

- довжина прольоту, см.

Обчислення опорних моментів ригеля від постійного навантаження тимчасовим навантаженням наведено в таблиці 5.1.

Прольотні моменти ригеля:

1) в крайньому прольоті - схеми завантаження 1+2, опорні моменти М12= - 240 кНЧм, М21= - 334 кНЧм;

- навантаження g+71,3 кНЧм;

- попреречні сили

кН

кН

- максимальний прольотний момент

М=

кНЧм;

2) в середньому прольоті - схеми завантаження 1+3, опорні моменти кНЧм;

- максимальний прольотний момент

кНЧм;

Таблиця 5.1. Опорні моменти ригеля при різних схемах навантаження

Схема завантаження	Опорні моменти кНЧм;
	-0,05Ч27,5Ч Ч7,8І=-84	-0,094Ч27,5Ч Ч7,8І=-157	-0,0875Ч27,5Ч Ч7,8І=-146	-146
	-0,0585Ч43,8Ч Ч7,8І=-156	-0,0665Ч43,8Ч Ч7,8І=-177	-0,02Ч43,8Ч Ч7,8І=-53	-53
	-0,085Ч43,8Ч Ч7,8І=-23	-0,0275Ч43,8Ч Ч7,8І=-73	0,0675Ч43,8Ч Ч7,8І=-180	-180
	-0,0485Ч43,8Ч Ч7,8І=-129	-0,104Ч43,8Ч Ч7,8І=-277	-0,099Ч43,8Ч Ч7,8І=-264	-0,656Ч43,8Ч Ч7,8І=-151
Розрахункові схеми для опорних моментів	1+2 -240	1+4 -434	1+4 -410	-410
Розрахункові схеми для прольотних моментів	1+2 -240	1+2 -334	1+3 -326	-326

5.3 Перерозподіл моментів під впливом утворення пластичних шарнірів в ригелі

Ординати вирівнюючої епюри моментів:

кНЧм;

кНЧм;

При цьому

кНЧм;

кНЧм;

Різниця ординат у вузлі вирівнюючої епюри моментів передається на стояки. Опорні моменти на епюрі вирівняних моментів складаються:

=(-84-129) - 43=-256 кНЧМ

=-434+130=-304 кНЧМ

=-410+123=-287 кНЧМ

кНЧМ

5.4 Опорний момент ригеля по грані середньої колони зліва :

1) по схемам завантаження 1+4; вирівняній епюрі моментів

кНЧм;

кН;

кН;

2) по схемам завантаження 1+3

кНЧм;

кН;

3) по схемам завантаження 1+2

кНЧм;

Опорний момент ригеля по грані середньої колони справа :

1) по схемам завантаження 1+4 і вирівняній епюрі моментів

кНЧм;

кН;

2) по схемам завантаження 1+2

>кНЧм;

Відповідно розрахунковий опорний момент ригеля по грані середньої опори М=291 кНЧм.

Опорний момент ригеля по граніт крайньої колони по схемі завантаження 1+4 і вирівняній епюрі моментів.

кНЧм.

5.5 Поперечні сили ригеля

Для розрахунку міцності по перерізам, нахиленим до повздовжньої осі, приймають значення поперечних сил ригеля, більші з двох розрахунків: пружного розрахунку і з урахуванням перерозподілу моментів.

На крайній опорі =272 кН, на середній опорі зліва по схемі завантаження 1+4

кН

На середній опорі зліва по схемам завантаженням 1+4

кН

6. Розрахунок міцності ригеля по перерізам нормальним до повздовжньої вісі

6.1 Характеристики міцності бетону й арматури

Бетон важкий классу В20.

Розрахункові опори при стисканні МПа; при розтягу МПа 1, додаток 1; коефіцієнт умов роботи бетону 1, додаток 2; модуль пружності = 27000 МПа.

Арматура повздовжня робоча классу А3, розрахунковий опір МПа 1, додаток 5; модуль пружності = 200000 Мпа 1, додаток 5;

6.2 Визначення висоти перерізу ригеля

Висоту перерізу ригеля підбираємо по опорному моменту при, оскільки на опорі момент визначений з урахуванням утворення пластичного шарніра.

По 1, таблиця 3.1 і при знаходимо значення = 0,289.

Визначаємо граничну висоту стиснутої зони

де

МПа - напруження в арматурі з фізичною границею текучості

Розраховуємо висоту ригеля

,

де М - опорний момент ригеля по грані середньої колони, кНЧМ;

- розрахунковий орів бетону при стисканні, МПа;

- ширина ригеля, см.

см

см

Приймаємо = 70 см.

Прийнятий переріз на перевіряємо в даному випадку по прольотному моменту, так як М=256 кНЧМ=291 кНЧМ;

Підбираємо переріз арматури в розрахункових перерізах ригеля.

Переріз в першому прольоті М=256 кНЧМ;

см

1, таблиця 3.1.

смІ

Приймаємо 4 22 А3 з =15,2 1, додаток 6 .

Переріз в середньому прольоті М=216 кНЧМ;

1, таблиця 3.1

смІ

Приймаємо 4 20 з =12,56 смІ

Арматуру для сприйняття від'ємного моменту в прольоті встановлюють на епюрі моментів.

Прийнято 2 12 А3 з =2,26 смІ.

Переріз на середній епюрі, М=291 кНЧМ, арматура розміщена в один ряд.

1, таблиця 3.1

смІ

Приймаємо 2 32 А3 з =16,08 смІ

Переріз на крайній опорі, М=215 кНЧМ;

1, додаток 1,3 .

смІ

Приймаємо 2 28 А3 з=12,32 смІ

7. Розрахунок міцності ригеля по перерізам, нахиленим до повздовжньої осі

На середній опорі поперечна сила Q=306 кН.

Діаметр поперечних стрижнів встановлюється з умов зварювання їх з повздовжньою арматурою діаметром d=32 мм і приймають рівним мм 1, додаток 9 з площею =0,503 смІ.

При класі А3 МПа 1, додаток 5 , оскільки , вводять коефіцієнт умов роботи і тоді

Мпа

Число каркачів - 2, при цьому

смІ

Крок поперечних стрижнів по конструктивним умовам

см

На всіх приопорних ділянках довжиною l/4 прийнятий крок S=23,3 см, в середній частині крок

см.

Визначаємо погонне зусилля в поперечних стержнях, віднесене до одиниці довжини елемента

кН/см

,

де 1, таблиця 3.1

- розрахунковий опір бетону при розтягу МПа;

- ширина ригеля, см;

- розрахункова висота ригеля, см.

Н

Перевіряємо умову для забезпечення міцності по нахиленому перерізу:

Умова задовольняється.

Відстань між хомутами S, між опорою і кінцем відгину S1, а також між кінцем попереднього і початком наступного відгину повинна бути не більше

см >S=23,3 см

Умова задовольняється.

7.1 Розрахунок міцності ригеля по нахиленому перерізу

Розраховуємо

,

де 1, таблиця 3.2

- розрахунковий опір бетону при розтягу МПа;

- ширина ригеля, см;

- розрахункова висота ригеля, см.

НЧсм

Оскільки

кН/м = 494 Н/см 0,56 Н/см

значення l розраховуємо по формулі

l см 3,33 см.

Поперечна сила, що сприймається бетоном стиснутої зони над нахиленим перерізом

Н > Н

Поперечна сила у вершині нахиленого перерізу

Н

Довжина проекції розрахункового нахиленого перерізу

см 2см

Сума осьових зусиль в поперечних стержнях, які перетинають осьові зусилля

Н

Умова міцності

Н > Q = 212,6Ч H

Умова задовольняється

Перевірка міцності по стиснутій смузі між нахиленими тріщинами:

Умова

0,3

Умова задовольняється

7.2 Конструювання арматури ригеля

Розглянемо перерізи першого прольоту.

На середній опорі арматура 232 А3 з = 16,08 смІ

1, таблиця 3.1

кН

В місці теоретичного обриву арматура 212 А3 з = 2,26 смІ

1, таблиця 3.1

Поперечна сила в цьому перерізі Q=120 кН

Поперечні стержні 8 А3 в місці теоретичного розриву 232 зберігають з кроком S=23,3 см.

кН/см

Довжина анкеровки

,

де Q - поперечна сила в містці обриву

d - діаметр арматури

см

Арматуру а прольоті приймаємо 420 А3 з =12,56 смІ

1, таблиця 3.1

кНЧМ;

Поперечна сила в цьому перерізі Q=105 кН

Н/см

см

8. Визначення зусиль в середній колоні

8.1 Визначення повздовжніх зусиль від розрахункових навантажень

Вантажна площа середньої колони при сітці колон 7,8Ч6=46,8 мІ

Постійне навантаження від перекриттів одного поверху з урахуванням коефіцієнта надійності по призначенню будівлі

4,136Ч46,8Ч0,95=30,4 кН

від ригеля

кН

від стійки (перерізом 0,4Ч0,4; l=2,8; кг/мІ; ; ) - 10,6 кН

Всього 184+10,6+30,4=225 кН

Тимчасове навантаження від перекриття одного поверху з урахуванням

Q = 6Ч46,8Ч0,95=226,8 кН

в тому числі тривале

Q = 5,88Ч46,8Ч0,95=261,4 кН

короткочасне

Q = 1,8Ч46,8Ч0,95=80 кН

Постійне навантаження від перекриття при вазі покрівлі і плит 6,4 кН/мІ складає:

Q = 6,4Ч46,8Ч0,95=284,5 кН

від ригеля 30,4 кН

від стійки 10,6 кН

Разом G = 325,5 кН

Тимчасове навантаження - сніг для 3 снігового району при коефіцієнтах надійності і по призначенню будівлі

Q = 1Ч1,4Ч46,8Ч0,95=62,2 кН

в тому числі тривале

Q = 0,5Ч62,2=31,1 кН

короткочасне

Q =31,1 кН

Повздовжня сила колони підвалу від тривалого навантаження

N = 2761+261,4+225=3247,4

те ж від повного навантаження

N = 2761+31,1+80=3358,5

8.2 Визначення згинаючих моментів колони від розрахункових навантажень

Визначаємо максимальний момент колон при навантаженні 1+2 без перерозподілення моментів.

При дії тривалих навантажень

кНЧМ

кНЧМ

При дії повного навантаження

кНЧМ

кНЧМ

Різниця абсолютних значень опорних моментів в вузлі рами

При дії тривалих навантажень

?М = 294 - 213 = 81 кНЧМ

При повному навантаженні

?М = 333 - 232 = 101 кНЧМ

Згинальний момент колони підвалу:

- від тривалого навантаження

М = 0,4?М=0,4Ч81=32,4 кНЧМ

- від повного навантаження

М =0,4Ч101=40,4 кНЧМ

Згинальний момент колони першого поверху

- від тривалих навантажень

М = 0,6?М=0,6Ч81=48,6 кНЧМ

- від повного навантаження

М = 0,6?М=0,6Ч101=60,6 кНЧМ

Розраховуємо згинаючі моменти колони, що відповідають максимальним повздовжнім силам; для цієї мети використовують завантаження прольотів ригеля по схемі 1.

Від тривалих навантажень

М = (0,10 - 0,091) Ч61Ч7,8І = 33,4 кНЧМ

згинальні моменти колони підвалу:

М = 0,4Ч33,4 = 13,36 кНЧМ

першого поверху

М = 0,6Ч33,4 =20 кНЧМ

Від повних навантаженнь

?М= (0,10 - 0,091) Ч71,3Ч7,8І = 39 кНЧМ

Згинальні моменти колони підвалу:

М = 0,4Ч39 =15,6 кНЧМ

першого поверху

М = 0,6Ч39 =23,4 кНЧМ

9. Розрахунок міцності середньої колони

9.1 Характеристика міцності бетону й арматури

Клас важкого бетону В20 і клас арматури А3 приймаємо такими ж, як і для ригеля.

Комбінація розрахункових зусиль (для колон підвалу):

мах N=3358,5 кН

в тому числі від тривалих навантажень

NL=3247,4 кН

відповідальний момент

М=15,6 кНЧМ

в тому числі від тривалих навантажень

М = 13,36 кНЧМ

мах М = 40,4 кНЧМ

в тому числі

МL=32,4 кНЧМ

Значення N відповідальне навантаженню 1+2

N=3358,5 - кН

в тому числі

NL=3247,4 - кН

9.2 Підбір перерізу симетричної арматури

Робоча висота перерізу

см

ширина в = 40 см

Ексцентриситет сили

см

Випадковий ексцентриситет

см

або см

але не менше 1 см.

Оскільки випадковий ексцентриситет см більше ексцентриситету сили см, його і приймаємо для розрахунку статично визначеної системи.

Знаходимо значення моментів в перерізі відносно осі, що проходить через центр ваги найменш стиснутої (розтягнутої) арматури.

При тривалому навантаженні

МL1=32,4+ кНЧМ

при повному навантаженні

М1=40.4+3225,1Ч0,16 = 556,42 кНЧМ

Відношення

>14

де r = 0,29h = 0,289Ч40=11,56 см - радіус ядра перерізу.

Розрахункову довжину колон багатоповерхових споруд при жорсткому з'єднанні ригелів з колонами в збірних перекриттях приймаємо рівним висті поверху м

Для важкого бетону

значення

Приймаємо

Відношення модулів пружності

Задаємося коефіцієнтом армування

Визначаємо критичну силу

,

де -модуль пружності бетона

- площа перерізу колони, смІ

- радіус ядра перерізу, см

- коефіцієнт армування;

- висота перерізу колони

Розраховуємо коефіцієнт

Значення рівне

см

Визначаємо граничну відносну висоту стиснутої зони

Розраховуємо коефіцієнти ; ;

>

де N - розрахункове зусилля відповідне навантаженню 1+2, кН;

- розрахунковий опір бетону при стисканні, МПа;

в-ширина перерізу колони, см;

- висота перерізу колони, см;

>

де - робоча висота перерізу колони, см;

> 0

>

де - гранична відносна висота стиснутої зони

> 0,6

Визначаємо площу арматури

смІ

Приймаємо 240 А3 з =25,12 смІ

Для визначення було прийнято перерахунок можна не робити.

Опорний тиск ригеля Q = 306 кН; бетон класу В20, = 11,5 МПа; МПа 1, додаток 2; арматура класу А3, = 365 МПа;

Приймаємо довжину опорної ділянки см і перевіряємо умову:

= 11,5 МПа;

де = 0,75 - коефіцієнт, що враховує нерівномірний тиск ригеля на опорну консоль.

Виліт консолі з урахуванням зазору 5 см складає см, при цьому відстань

см

Висоту перерізу консолі у грані висота консолі у вільного края

см

при цьому см см

Робоча висота перерізу консолі

см

Оскільки см см, консоль коротка.

Консоль армують горизонтальними хомутами 6А-1 з смІ, кроком S=10 см (при цьому S49/4=12,25 см і S15 см) і відгинами 216А-3 з смІ

Перевіряємо міцність перерізу консолі по умові

при цьому

Права частина умови приймається не більше

Відповідно

521,6Ч10іН - міцність забезпечена. Згинаючий момент консолі у грані колони

м

де а - відстань від грані колони до сили , м

Площа перерізу повздовжньої арматури при S=0,9

,

де М - згинаючий момент консолі у грані колони, кНЧн;

- розрахунковий опір арматури, МПа;

- висота перерізу колони, см;

смІ

Приймаємо 216 А3 смІ

10. Конструювання арматури колони

Колона армується просторовими каркасами, утвореними із плоских зварних каркасів. Діаметр поперечних стрижнів при діаметрі повздовжньої арматури Ш = 40 ммв підвалі і першому поверсі будівлі [1, додаток 9] рівний 10 мм. Приймаємо Ш = 10А-3 з кроком S = 400 мм по розміру сторони перерізу колони b=400 мм, що меншн 20d = 20 Ч40 = 800 мм. Колону семиповерхової рами розчленовують на три елемента довжиною в два поверхи кожний. Стик колони виконують на ванному зварювнні випусків стрижнів з обетонуванням, кінці колон пошлюють поперечними сітками.

Література

багатопустотний плита поперечний ригель

1. Байков В.Н., Сигалов Е.Є. Железобетонные конструкции: Общий курс: учеб. для вузов. - 5 изд., и доп. - М., Стройиздат, 1991. - 767 с.: ил.

2. СНИП 2.01.01-82 Строительная климатология и геофизика - М.: Стройиздат, 1983.

3. СНИП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия - М.: Стройиздат, 1983. 59 с.

4. СНИП 2.03.01-83 Бетонные и железобетонные конструкции М., Стройиздат, 1983. 89 с.

5. Залізобетонні конструкції: Підручник /А.Я. Барашников, Л.М. Буднікова, Л.В. Кузнєцов та ін.; За ред. А.Я. Барашникова. - К.: Вища шк, 1995. - 591 с.: іл.

Размещено на Allbest.ru