Главная страница

Курсач Многопустотная плита перекрытия. Компоновка балочного сборного перекрытия


НазваниеКомпоновка балочного сборного перекрытия
Курсач Многопустотная плита перекрытия.doc
Дата19.09.2017
Размер451 Kb.
doc
Курсач Многопустотная плита перекрытия.doc
ТипДокументы
#29230
страница1 3
Каталогid131431537

1 . : Курсач Многопустотная плита перекрытия.doc.

  1   2   3

Пппппппппп

Введение

Современные многоэтажные здания представляют собой сложные пространственные системы, состоящие из различных элементов и соединений, параметры которых изменяются в процессе нагружения. Расчет таких зданий с учетом всех их конструктивных особенностей, характера нагрузок и воздействий является очень трудной задачей.

Поэтому реальное сооружение в расчетах заменяется некоторыми идеализированными схемами, с той или иной полнотой отражающими действительную работу сооружения. Степень идеализации зависит от целей расчета, полноты и достоверности исходных данных и т. п.

При проектировании даже при учете только основных особенностей деформирования многоэтажных зданий их расчет производят с помощью ЭВМ. Для целого ряда конкретных сооружений и видов воздействий оказывается возможным использовать еще более упрощенные схемы, например, пространственную систему здания расчленять на части, каждая из которых рассчитывается независимо на приложенные к ней нагрузки как плоская система. В этих случаях для расчета могут использоваться хорошо известные проектировщикам инженерные методы расчета и вспомогательные таблицы. Такой подход оказывается необходимым для предварительной приближенной оценки усилий, возникающих в элементах здания, а во многих случаях он обеспечивает достаточную точность.


  1. Компоновка балочного сборного перекрытия

1.1 Конструктивные схемы зданий

Балочные сборные перекрытия состоят из плит перекрытия и поддерживающих их ригелей (балок), образующих вместе с колонами несущий каркас здания. Направление ригелей может быть продольным или поперечным. В зданиях с неполным каркасом ригели в крайних пролетах опираются на наружные несущие стены и промежуточные опоры – колонны. Ригели перекрытия вместе с колоннами образуют рамы. Количество пролетов перекрытия зависит от назначения здания и может составлять в поперечном направлении от двух-трех пролетов в жилищно-гражданских зданиях до пяти-шести пролетов в промышленных зданиях. В продольном направлении количество пролетов определяется в зависимости от общей длины здания, расстояния между температурными швами и размеров продольных пролетов.

Выбор колонн, установление количества пролетов и направление ригелей представляет собой задачу компоновки конструктивной схемы перекрытия. В процессе проектирования компоновка конструктивной схемы перекрытия производится в зависимости от ряда факторов:

Назначение здания: следует принимать во внимание назначение здания, его архитектурно-планировочное решение, величину полезной нагрузки и технические требования по расстановке оборудования.

Общая компоновка конструкции всего здания: при необходимости обеспечить пространственную жесткость здания в поперечном направлении рамами с жесткими узлами принимают поперечное направление ригелей. Продольное направление ригелей назначают преимущественно в жилищно-гражданских зданиях (по планировочным соображениям).

Технико-экономические показатели конструкции перекрытия: конструктивная схема перекрытия должна быть скомпонована так, чтобы получить наиболее экономичное решение, при котором объем бетона и вес арматуры был бы наименьшим. При этом следует учитывать еще и такие технико-экономические требования, как необходимость установления минимального количества типоразмеров плит и ригелей перекрытия, с предельно увеличенным весом и габаритами.
1.2 Конструкция плит

Плиты перекрытий с целью уменьшения их веса производятся с пустотами или выступающими ребрами в поперечном сечении. Для удаления бетона из растянутой зоны сечения сохраняются лишь ребра шириной, необходимой для размещения сварных каркасов и обеспечения прочности по наклонному сечению. При этом плиты вдоль своего пролета между ригелями работают на изгиб, как балки таврового сечения. Верхняя сжатая полка сечения плиты работает также на местный изгиб между ребрами. Нижняя полка в растянутой зоне сечения, образующая замкнутую пустоту, создается при необходимости устройства гладкого потолка.

Таким образом, общий принцип проектирования плит любой формы поперечного сечения заключается в удалении возможно большего объема бетона из растянутой зоны с сохранением вертикальных ребер, обеспечивающих прочность элемента по максимальному сечению, и в увязке с технологическими условиями завода-изготовителя.

По форме поперечного сечения основные виды плит могут быть: в основном с круглыми пустотами, ребристые с ребрами вниз, сплошные.

Плиты армирующие сварными сетками и сварными каркасами. Нижняя продольная арматура плит является основной рабочей; она располагается в ребрах, а в многопустотных плитах – также и между ребрами.
1.3 Данные для расчета

Основными исходными данными при выполнении курсового проекта являются:

размеры здания в плане – 16,8×36,4 м;

конструкция стен – кирпичные толщиной 510 мм;

нормативная полезная нагрузка –3,8 кН/м2;

высота этажа 2,9 м;

количество этажей 4;

район строительства - г. Лида;

грунты – песок.

шаг колонн:

в поперечном направлении: 5,55-5,7-5,55;

в продольном направлении: 6,0-4*6,1-6,0;

ширина плиты 1,0м;

монолит 700мм;



  1. Расчет многопустотной плиты перекрытия с предварительным напряжением

2.1 Расчетный пролет и нагрузки

Расчётный пролёт плиты среднего ряда принимается равным расстоянию между осями опор. При опирании плит на полки ригеля таврового сечения, что имеет место в данном случае, расчетный пролет составит:

l0=l – 2*100-2*20-80/2-80/2=6100-320=5780мм=5,78м

Нагрузка на плиту перекрытия складывается из постоянной, состоящей из собственного веса перекрытия и переменной, согласно выданного задания qk=3,8 кН/м2 при частном коэффициенте безопасности для воздействия (нагрузки) γF=1,5.

Подсчет нагрузки на 1 м2 плиты сводим в таблицу 2.1.
Таблица 2.1 - Нормативная и расчетная нагрузки

Вид нагрузки

Нормативная нагрузка, кН/м2

γF

Расчетная нагрузка, кН/м2

1 Постоянная

1.1 Линолеум на теплозвукоизоляционной подоснове

δ=5мм, ρ=1800кг/м3

1.2 Прослойка из мастики

δ=1мм, ρ=1000кг/м3

1.3 Стяжка из цементно-песчаного раствора М100

δ=20мм, ρ=1800кг/м3

1.4 Железобетонная плита перекрытия

hred=120мм, ρ=2500кг/м3



0,005*18=0,09

0,001*10=0,01

0,02*18=0,36

0,12*25=3



1,35
1,35
1,35
1,35



0,1215
0,014
0,486
4,05


Всего

3,46

-

4,67

2 Переменная (временная)

3,8

1,5

5,7

Итого

7,16

-

10,22



При номинальной ширине плиты 1,0 м нагрузка на 1 м.п. составит:

pd=10,22*1,0=10,22/м

Расчетная схема плиты представляет собой однопролетную свободнолежащую балку без учета частичного защемления, загруженную нагрузкой от собственного веса, веса конструкции пола и переменной полезной нагрузкой (рисунок 2.1)


Рисунок 2.1 - Расчетная схема плиты
При данной схеме загружения максимальное значение изгибающего момента и поперечной силы будут соответственно равны:




2.2 Установление размеров сечения плиты

Высота сечения плиты устанавливается из условия жесткости



Принимаем высоту сечения плиты согласно каталога h=220 мм.

Тогда рабочая высота сечения при с=30 мм составит

d=h - c=220-30=190 мм=19 см

Принимаем пустоты диаметром 159 мм и толщину промежуточных рёбер 26 мм, следовательно необходимое количество отверстий будет равно



Принимаем 5 отверстий, тогда число промежуточных рёбер – 4.

Ширина крайних рёбер:



При боковых срезах 15мм толщина крайних рёбер составит 47-15=32 мм.

Ширина плиты, вводимая в расчёт, принимается из условий заделки швов между плитами, т.е. при достаточной заделке швов в расчёт вводится номинальная ширина плиты - 1000мм.

При отсутствии требуемой заделки в расчёт вводится конструктивная ширина верхней полки, что и принимаем в данном случае

bf=990-2∙15=930 мм.

При расчёте сечения средней плиты её поперечное сечение заменяем эквивалентным двутавровым для чего вычисляем высоту эквивалентного квадрата:

h=0,9*15,9=14,31 см;

толщина полок:

hf=cм.

Приведённая (суммарная) ширина рёбер

bw=116-6*14,31=24,45см.
2.3 Назначение материалов

Согласно норм проектирования устанавливаются следующие материалы:

Бетон тяжелый класса С16/20

= 16 МПа – нормативное сопротивление бетона осевому сжатию;

– расчетное сопротивление сжатию;

= 1,3 МПа – нормативное сопротивление бетона осевому сжатию соответствующее 5% квантилю статистического распределения прочности;

МПа – средняя прочность бетона на осевое растяжение;

расчетное сопротивление при растяжении;

γс - частный коэффициент безопасности по бетону;

Модуль деформации бетона Есm=35∙103∙0,9=31,5МПа.

Арматура напрягаемая класса S800:

fpk=700 МПа;

fpd=fpks=700/1,25=560 МПа – расчетное сопротивление напрягаемой арматуры;

где:

γs – частный коэффициент безопасности для напрягаемой арматуры.

Арматура класса S240:

fyk=240 МПа – нормативное сопротивление арматуры;

fyd=fyk/ γs=240/1,1=218 МПа – расчетное сопротивление арматуры;

fywd=157 МПа – расчетное сопротивление поперечной арматуры.

Арматура класса S500:

fyk=500 МПа – нормативное сопротивление арматуры;

fyd=fyk/ γs=500/1,25=400 МПа;

где γs =1,25 – частный коэффициент безопасности для арматуры;

fywd=300 МПа – расчетное сопротивление поперечной арматуры.

Модуль упругости арматуры Еs=200 кН/мм2.
2.4 Расчет прочности по нормальным и наклонным сечениям

Расчёт по нормальным сечениям производится по максимальному изгибающему моменту



Расчет выполняем с использованием таблиц, для чего вычисляем αm по формуле:



При αm=0,1 устанавливаем, что деформированное состояние соответствует области 1а, что означает достижение растянутой арматурой предельных деформаций. Вычисленному αm=0,1 соответствует коэффициент = 0,938, ξ = 0,111

Высота сжатой зоны x= ξ∙d=0,111∙19=2,109 см < hf=3,05 см, значит нейтральная ось действительно лежит в пределах полки толщиной hf.

Проверяем условие ξ ≤ ξlim, где - относительная высота сжатой зоны.

ξlim – граничные значения относительной высоты сжатой зоны сечения при которой предельное состояние элемента наступает одновременно с достижением в растянутой арматуре напряжением равного расчетному сопротивлению и определяется по формуле:



где ω – характеристика сжатой зоны бетона,

ω=Кс - 0,008∙fcd=0,85-0,008∙10,7=0,764 МПа

σsс.u – предельное напряжение в арматуре принимаемое 500 МПа.

σs.lim=fpd+400- σpm-Δ σpm

где Δ σpm – напряжение от неупругих относительных деформаций напрягаемой арматуры.



Величина предварительного напряжения:





где - начальное контролируемое предварительное напряжение арматуры;

p - максимально допустимое отклонение предварительного напряжения.

При электротермическом натяжении на упоры, что имеет место в данном случае p=30+360/l=30+360/6,34=86,78МПа,

где l – расстояние между наружными гранями упоров.

Тогда =0,9fpk-p=0,9∙800-86,78=633,22 МПа

Усилие в бетоне от предварительного напряжения на уровне центре тяжести арматуры:

= МПа

где γр=0,9 – частный коэффициент для усилия предварительного обжатия.

Величина напряжения:

МПа

тогда Δσpm=, значит принимаем для расчета Δσpm=46,65 МПа



тогда

так как ξ=0,14 < ξlim=0,55, значит расчетное сопротивление арматуры умножается на γsn:



<1,15

Принимаем для расчета γsn=1,11.

Площадь сечения напрягаемой арматуры:



Принимаем по сортаменту арматурной стали четыре стержня 12 мм класса S800 площадью Asp=4,52 см2 .

Расчет прочности по наклонному сечению производится по максимальной поперечной силе VSd=34,74 кН.

Расчёт прочности плиты на действие поперечных сил при отсутствии вертикальной арматуры согласно Норм проектирования следует производить из условия: VSd VRd.ct

VSd - расчётная поперечная сила в сечении, вызванная действием нагрузок (от воздействия);

VRd.ct - поперечная сила, воспринимаемая железобетонным элементом без поперечной арматуры определяемая по формуле:

но неменее

Vrd.ct.min =(0.4×fcdt - 0.15σcp)bω×d, кН

< 2, значит принимаем для расчета К=2,
где d=h – c=220-30=190 мм.

< 0,02

Осевое усилие, вызванное действием предварительного напряжения:

NEdpm∙ASp=398,92(100)*4,52=180311,84 кН;



0,2∙fcd= 0,2*10,7(100) =-2,14 МПа

Принимаем =-0,904 МПа

Тогда



Так как VSd=34,74 кН Rd.ct.min=29,8кН, значит поперечная арматура по расчёту не требуется. Принимаем поперечные стержни из арматуры класса S500 d=4мм с шагом s=100мм, что удовлетворяет требованиям СНБ 5.03.01-02 (п.11.2.21 с.106) с учетом изменения №3.

Проверяем условие, обеспечивающее прочность по наклонной полосе между наклонными трещинами:

Vsd≤VRd, max,, VRd, max=0,3ηw1c1*fcd*bw*d,

ŋw1коэффициент, учитывающий влияние поперечных стержней, нормальных к продольной оси элемента и определяемых по формуле:

ŋw1=1+5*αswsw≤1,3,

здесь: αsw=

ŋc1=1-βн*fcd=1-0,01*10,7=0,893

здесь: βн=0,01 – коэффициент, принимаемый для тяжелого бетона,

fcdрасчетное сопротивление бетона сжатию, в МПа.

ηw1=1+5*6,35*0,00041=1,0130<1,3,

значит принимаем для расчета ηw1=1,0086.

Тогда VRd, max=0,3*1,0086*0,893*10,7(100)*30,14*19=165566,43H=165,6kH

Так как Vsd=34,74 кН< VRd, max=165,6, значит прочность по наклонной полосе обеспечена.
  1   2   3


связь с админом