Строительство железобетонных перекрытий

БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Строительство железобетонных перекрытий

Строительство железобетонных перекрытий

Содержание

1 Компоновка сборного железобетонного перекрытия

2. Расчёт многопустотной плиты по предельным состояниям первой группы

2.1 Расчет плиты по предельным состояниям первой группы

2.1.1 Расчётный пролёт и нагрузки

2.1.2 Усилия от расчётных и нормативных нагрузок

2.1.3 Установление размеров сечения плиты

2.1.4 Расчёт прочности плиты по сечению, нормальному к продольной оси

2.1.6 Расчёт прочности плиты по наклонным сечениям

2.2 Расчет плиты по предельным состояниям второй группы

2.2.1 Геометрические характеристики сечения

2.2.2 Потери предварительного напряжения

2.2.3 Расчёт по образованию нормальных трещин

2.2.4 Расчёт прогиба плиты

2.3 Проверка панели на монтажные нагрузки

3 Проектирование наразрезного ригеля

3.1 Определение нагрузок

3.1.1 Вычисление изгибающих моментов в расчётной схеме

3.1.2 Перераспределение моментов под влиянием образования пластических шарниров

3.2 Расчёт прочности ригеля по сечениям нормальным к продольной оси

3.3 Расчёт прочности ригеля по сечениям наклонным к продольной оси

3.4 Построение эпюры материалов ригеля в крайнем и среднем пролёте

4 Расчёт прочности колонны

4.1 Сбор нагрузок на колонны

4.2 Определение расчётной продольной нагрузки на колонну

4.3 Определение изгибающих моментов колонны от расчётной нагрузки

4.4 Расчёт прочности колонны первого этажа

4.5 Расчёт консоли колонны

4.6 Расчёт стыка колонны

4.7 Расчёт стыка ригеля с колонной

5 Расчёт и конструирование отдельного железобетонного фундамента

6 Расчёт и конструирование монолитного перекрытия

6.1 Компоновка ребристого монолитного перекрытия

6.2 Расчёт многопролётной плиты монолитного перекрытия

6.2.1 Расчётный пролёт и нагрузки

6.2.2 Подбор сечений продольной арматуры

6.3 Расчёт многопролётной второстепенной балки

6.3.1 Расчётный пролёт и нагрузки

6.3.2 Расчётные усилия

6.3.3 Определение высоты балки

6.3.4 Расчёт прочности по сечениям нормальным к продольной оси

6.3.5 Расчёт прочности второстепенной балки по сечениям наклонным к продольной оси

1. Компоновка конструктивной схемы сборного перекрытия

Ригели поперечных рам - трёхпролётные, на опорах жёстко соединены со средними колоннами, на стены опёрты шарнирно. Плиты перекрытий предварительно напряжённые многопустотные номинальной шириной 1900мм и 2100мм; связевые плиты номинальной шириной 2100мм размещают по рядам колонн.

Рисунок 1 - Компоновка конструктивной схемы сборного перекрытия

2. Расчёт многопустотной плиты по предельным состояниям первой группы

Исходные данные. Многопустотная плита из тяжелого бетона класса В40 опирается поверху на железобетонные ригели каркаса, пролет ригелей - lp=5,9м. Нормативное значение временной нагрузки 3,5кПа. Требуется рассчитать и законструировать плиту перекрытия. Класс рабочей арматуры принять А-V.

2.1 Расчет плиты по предельным состояниям первой группы

2.1.1 Расчётный пролёт и нагрузки

Для установления расчётного пролёта плиты предварительно задаёмся размерами сечения ригеля:

hp=(1/12)*lp=(1/12)*590=50см, bp=0.5*hp=0.4*50=20см.

Плита изготавливается из тяжелого бетона класса В40, имеет предварительно напрягаемую рабочую арматуру класса А-VI с электротермическим натяжением на упоры форм. К трещиностойкости плиты предъявляются требования 3-ей категории. Изделие подвергают тепловой обработке при атмосферном давлении.

2.1.5 Расчёт прочности плиты по сечению, нормальному к продольной оси

При расчёте прочности, сечение плиты принимается тавровым (полка нижней растянутой зоны в расчёт не вводится). Размеры сечения показаны на рисунке 2б.

Вычисляем:

Находим

Высота сжатой зоны сечения:

следовательно, нейтральная ось проходит в пределах сжатой полки, и сечение рассчитывается как прямоугольное шириной bf'=207см. Вычисляем характеристики сжатой зоны

щ=0,85-0,008·Rb=0,85-0,008·22·0,9=0,69

Вычисляем граничную высоту сжатой зоны

оR=

где уSR=Rs+400- уSP2

уSP=0,6Rsn=0,6·785=471 МПа

уSP2=гsp· уSP·0,7=0,84·471·0,7=276,95 МПа

уSR=680+400-276,95=803,1 МПа

Поскольку соблюдается условие <R (0.034<0.43), то расчётное сопротивление арматуры умножается на коэффициент условий работы s6:

где =1.15 - коэффициент, принимаемый равным для арматуры класса A-V.

Требуемую площадь сечения рабочей арматуры определяем по формуле:

где =1-0.5=1-0.5*0.058=0.971.

Принимаем в качестве предварительно напряжённой продольной рабочей арматуры три стержня арматуры класса A-V 316мм с общей площадью Asp=6,03см2. Арматура устанавливается в четвертом слева и крайних рёбрах плиты.

2.1.6 Расчёт прочности плиты по наклонным сечениям

По конструктивным требованиям в многопустотных плитах высотой не более 30см поперечная арматура не устанавливается, если она не нужна по расчету. Проверим необходимость постановки поперечной арматуры расчетом. Проверяем условие: Q 0.3w1b1Rb b h0,

где Q - поперечная сила на опоре от расчетной нагрузки; Q=52,37кН,

w1=1, так как поперечная арматура отсутствует;

b1=1-0.01Rb=1-0.01*22=0.78.

Условие:

52,37<0.3*1*0.78*22*10-1*49,7*19,

52,37кН<486,13кН, выполняется,

следовательно, прочность плиты по наклонной полосе между наклонными трещинами обеспечена.

Поперечную арматуру в плите можно не устанавливать, если выполняются условия:

а) Qmax2.5*Rbt*b*h0; Qmax=Q.

52,37<2.5*1.4*10-1*49,7*19,

52,37кН<330,51кН, условие выполняется.

б) Q1Mb1/c, Q1=Qmax-q1*c=52,37-11,88*0.475=46,73кН,

где с - проекция наклонного сечения, принимаем:

с=2,5h0=2,5*19=47,5см;

q=gp*b*f=8,334*1,5*0,95=11,88кН/м,

Мb1=b4(1+n)b2Rbt*b*h02;

b4=1.5- для тяжелого бетона; n=0;

где Р=Asp(sp-100)=5,96*(540-100)*0.1=262кН - усилие предварительного обжатия,

100МПа - минимальное значение суммарных потерь предварительного напряжения.

Принимаем n=0.5.

Мb1=1,5*(1+0,22)*0,9*1,4*10-1*49,7*192=4137кН*см.

Мb1/с=4137/47,5=87,09кН.

Условие Q1Мb1/с:

46,73кН<87,09кН выполняется,

следовательно, поперечную арматуру в плите не устанавливаем.

На приопорных участках длиной l/4 арматуру устанавливаем конструктивно 4 Вр-I с шагом S=h/2=22/2=11см, в средней части пролёта поперечную арматуру не устанавливаем.

2.2 Расчет плиты по предельным состояниям второй группы

2.2.1 Геометрические характеристики сечения

При расчёте по 2-ой группе предельных состояний в расчёт водится двутавровое сечение плиты (рисунок 2в).

Площадь приведённого сечения:

расстояние от нижней грани до центра тяжести приведённого сечения:

момент инерции сечения:

момент сопротивления сечения:

упругопластический момент сопротивления по растянутой зоне

здесь =1.5 для двутаврового сечения при 2<bf/b=207/49,7=4,2<6,0.

Упругопластический момент по растянутой зоне в стадии изготовления и обжатия Wpl'=Wpl=20343см3.

Расстояния от ядровых точек - наиболее и наименее удалённой от растянутой зоны (верхней и нижней) - до центра тяжести сечения:

2.2.2 Потери предварительного напряжения

Расчёт потерь выполняем в соответствии с требованиями СНиП 2.03.01-84*. Коэффициент точности натяжения арматуры принимаем sp=1.0.

Потери 1 от релаксации напряжений при электротермическом натяжении высокопрочных канатов:

1=0.03*sp=0.03*600=18МПа.

Потери 2 от температурного перепада между натянутой арматурой и упорами равны нулю, так как при пропаривании форма с упорами нагревается вместе с изделием.

Потери от деформации анкеров 3 и формы 5 при электротермическом способе равны нулю. Поскольку арматура не отгибается, потери от трения арматуры 4 также равны нулю.

Усилие обжатия

Эксцентриситет силы Р1 относительно центра тяжести сечения еор=у0-а=11-3=8см. Определим сжимающие напряжения в бетоне:

где Mg=q*l2/8=(2,07*3,0)*6,42/8=31,8кНм - изгибающий момент в середине пролета плиты от собственного веса,

l=6,4м - расстояние между прокладками при хранении плиты.

Устанавливаем значение передаточной прочности бетона из условия bp/Rbp0.75, но не менее 0.5В (В - класс бетона):

0,78МПа,

0,5 B=0,5*40=20МПа.

Принимаем Rbp=20МПа, тогда:

при расчёте потерь от быстронатекающей ползучести 6 при

<

Итак, первые потери los1=1+6=18+0,79=18,79МПа.

С учётом потерь los1:

Р1=Аsp(sp-los1)=5,96*(600-18,79)*10-1=346,4МПа.

Отношение .

Из вторых потерь 7…11 при принятом способе натяжения арматуры учитываются только потери 8 от усадки бетона и потери 9 от ползучести бетона.

Для тяжёлого бетона классов В40 и ниже 8=40МПа.

Так как bp/Rbp<0.75 то 9=127.9*bp/Rbp=112,5*0,029=3,26МПа.

Вторые потери los2=8+9=40+3,26=43,26МПа.

Полные потери los=los1+los2=18,79+43,26=62,05МПа<100МПа, принимаем los=100МПа.

Усилие обжатия с учётом полных потерь:

Р2=Аsp(sp-los)=5,96*(600-100)*10-1=298кН.

2.2.3 Расчёт по образованию нормальных трещин

Образование нормальных трещин в нижней растянутой зоне плиты не происходит, если соблюдается условие Mn=71,065кН*мMcrc (Mcrc - момент образования трещин):

Поскольку Mn<Mcrc (71,065<79,52), то в нижней зоне плиты трещины не образуются.

Проверим, образуются ли начальные трещины в верхней зоне плиты от усилия предварительного обжатия. Расчётное условие:

здесь Rbt,p=1МПа - нормативное сопротивление бетона растяжению, соответствующее передаточной прочности бетона Rbp=20МПа;

Р1 - принимается с учётом потерь только 1, Р1=346,4кН;

Mg - изгибающий момент в середине пролёта плиты от собственного веса, Mg=31,8кН*м.

Вычисляем: 1.12*346,4*(8-5,72)1*10-1*20343,5+31,8, 884,57кН*см<2066,2кН*см.

Условие выполняется, значит, начальные трещины в верхней зоне плиты от усилия предварительного обжатия не образуются.

2.2.4 Расчёт прогиба плиты

Для однопролётной шарнирно опертой балочной плиты прогиб можно определить по формуле:

где 1/r - кривизна оси элемента при изгибе. Кривизна оси элемента, где не образуются трещины при длительном действии нагрузки:

где b1=0.85 - коэффициент, учитывающий снижение жесткости под влиянием неупругих деформаций бетона растянутой зоны;

b2 - коэффициент, учитывающий снижение жёсткости (увеличение кривизны) при длительном действии нагрузки под влиянием ползучести бетона сжатой зоны при средней относительной влажности воздуха выше 40%, равна 2; b2 - то же, при кратковременной нагрузке равна 1.

Так как в растянутой зоне плиты трещины не образуются, то кривизна оси (без учета влияния выгиба):

где - кривизна соответственно от кратковременных и от постоянных и длительных нагрузок,

Тогда прогиб будет равен:

От постоянной и длительной временной нагрузок:

Тогда прогиб будет равен:

Тогда полный прогиб будет равен:

2.3 Проверка панели на монтажные нагрузки

Панель имеет четыре монтажные петли из стали класса А-1, расположенные на расстоянии 70см от концов панели (рисунок 3а). С учётом коэффициента динамичности d=1.4 расчётная нагрузка от собственного веса панели:

где собственный вес панели; bп - конструктивная ширина панели; hred - приведённая толщина панели; - плотность бетона.

Расчётная схема панели показана на рисунке 3б. Отрицательный изгибающий момент консольной части панели:

Этот момент воспринимается продольной монтажной арматурой каркасов. Полагая, что z1=0.9*h0=0.9*19=17.1см, требуемая площадь сечения указанной арматуры составляет:

что значительно меньше принятой конструктивно арматуры 316 А-II, Аs=5,96см2.

При подъёме панели вес её может быть передан на две петли. Тогда усилие на одну петлю составляет

Площадь сечения арматуры петли

принимаем конструктивно стержни диаметром 14 мм, Аs=1,539см2.

3. Проектирование неразрезного ригеля

3.1 Определение нагрузок

Предварительно задаёмся размерами сечения ригеля

Длина ригеля в середине пролёта

Длина крайнего ригеля

Из таблице 1, постоянная нагрузка на 1м2 ригеля равна:

- нормативная Па

- расчётная Па

временная нагрузка

- нормативная Па

- расчётная Па. Нагрузка от собственного веса ригеля:

с учётам коэффициента

с учётом коэффициента

Итого

Временная с учётом коэффициента

Полная расчётная нагрузка

3.1.1 Вычисление изгибающих моментов в расчётной схеме

1)Вычисляем опорные моменты и заносим в таблицу

2)Вычисляем опорные моменты при различных схемах загружения и заносим в таблицу.

Таблица 2 - Ведомость усилий в ригеле

Вычисляем пролётные моменты и поперечные силы

1) кН.

кН м.

кНм.

кНм.

кН

кНм.

2) кН.

кН м.

кНм.

кНм.

кН

кНм.

3) кН.

кН м.

кНм.

кНм.

кН

кНм.

3.1.2 Перераспределение моментов под влиянием образования пластических шарниров

Сечение в первом пролёте. М=176,96 кНм

бm=

Из таблицы находим з=0,81

Аs= см2

Принимаем 4O16 АV см2

Сечение во втором пролёте

М=83,76кНм

бm=

Из таблицы находим з=0,92

Аs= см2

Принимаем 4O10 АV см2

Сечение на первой опоре со стороны первого пролёта

6. Расчёт и конструирование монолитного перекрытия

6.1 Компоновка ребристого монолитного перекрытия

Проектируем монолитное ребристое перекрытие с продольными главными балками и поперечными второстепенными балками. При этом пролёт между осями рёбер равен (второстепенные балки располагаем через пролёта главной балки). Предварительно задаёмся размерами сечений балок:

- главная балка см. Принимаем см, см, принимаем см.

- второстепенная балка см. Принимаем см, см, принимаем см.

6.2 Расчёт многопролётной плиты монолитного перекрытия

6.2.1 Расчётный пролёт и нагрузки

Рис. 8 Монолитная плита ребристого перекрытия

Бетон класса В25 МПа, МПа.

Арматура класса А 6 МПа в сварной рулонной сетке.

Расчётный пролёт плиты равен расстоянию в свету между гранями рёбер в средних пролётах м.

В крайних пролётах при опирании плиты на наружнюю стену

м

где м- привязка оси к внутренней грани стенки.

м - величина опирания плиты на стену.

Расчётный пролёт плиты в продольном направлении м. где 0,25- ширина главной балки.

Отношение пролётов - плита рассчитывается как работающая в коротком направлении.

Таблица - Нагрузки на 1 м2 монолитного перекрытия

Полная расчётная нагрузка кПа.

Для расчёта многопролётной плиты выделяем полосу шириной 1 м, при этом расчётная нагрузка на 1 м длины с учётом коэффициента кПа.

Изгибающие моменты балки определяем как для многопролётной неразрезной балки шириной 100 см с пролётами, равными шагу второстепенных балок с учётом перераспределения моментов.

Рис. 9 К расчёту плиты ребристого монолитного перекрытия

В средних пролётах и на средних опорах

кНсм

В первом пролёте

кНсм

На первой промежуточной опоре

кНсм

Средние пролёты плиты окаймлены по контуру монолитно связанными с ними балками и под влиянием возникающих распоров изгибающие моменты уменьшаются на 20%, если условие не соблюдается и момент на средней опоре не надо уменьшать на 20%.

6.2.2 Подбор сечений продольной арматуры

В средних пролётах и на средней опоре

см