Сборная железобетонная панель перекрытия
Введение
В расчётно-конструктивной части
дипломного проекта рассчитывается и конструируется сборная железобетонная
панель перекрытия предварительно напряжённая и стропильная нога. Расчёты
выполнены в соответствии со СНиП 2.03.01-84 “Бетонные и железобетонные
конструкции” и СНиП II-25-80* "Деревянные конструкции", с учётом
коэффициента надёжности по назначению для I класса сооружений.
1.
Расчет и конструирование монолитный ж/б перекритя
Монолитное перекрытие имеет высоту 150 м.
перекрытие опирается на несущие кирпичные стены.
Расчётные данные
(по СНиП 2.03.01-84 “Бетонные и железобетонные
конструкции”).
Бетон:
Класс В40
призменная прочность нормативная МПа
призменная прочность расчётная МПа
нормативное сопротивление при
растяжении МПа
расчётное сопротивление при
растяжении МПа
начальный модуль упругости МПа
коэффициент условий работы бетона .
Арматура:
Продольная напрягаемая:
класс А-IV
нормативное сопротивление МПа
расчётное сопротивление МПа
модуль упругости МПа.
Плита предварительно напряжённая с
электротермическим напряжением на упоры форм. К трещиностойкости плиты
предъявляются требования III категории. Изделие подвергается тепловой обработке
при атмосферном давлении.
Расчётная схема, геометрические
размеры плиты.
Плита рассчитывается как
шарнирно-опертая балка
Рис. Расчётная схема плиты.
Расчётная длина плиты:
мм,
где с1=140 мм и с2=120 мм -
соответствующие
площадки опирания.
а - конструктивная длина плиты.
Высота сечения плиты:
Принимаем стандартную, толщиной 220
мм,
т.е. мм.
Ширина сечения плиты:
номинальная мм,
конструктивная мм,
ширина швов между плитами 10 мм.
Диаметр отверстий:
мм
Принимается по ширине сечения 7
отверстий; расстояние между отверстиями 26 мм, ширина крайних рёбер 110 мм.
Геометрические размеры сечения
Определение расчётных
(эквивалентных) сечений
При расчёте на прочность При расчёте
на трещиностойкость
мм
Для таврового сечения: мм мм мм ммДля
двутаврового сечения:
мм мм
мм
|
|
Ширина свесов в каждую сторону:
,
следовательно в расчёт вводится вся
ширина полки. Армирование полки при таких конструктивных требованиях
выполняется без расчёта (конструктивно).
Сбор нагрузок и статический расчет.
N п/п
|
Вид
нагрузки
|
Нормативная
нагрузка, Н/м2
|
Коэффициент
надёжности по нагрузке
|
Расчётная
Н/м2
|
1.
|
Постоянная
|
|
собственный
вес плиты пол из паркетных досок по лагам
|
2950
80
|
1.1
1.2
|
3245 96
|
|
Итого
постоянная:
|
---
|
|
|
2.
|
Временная
|
длительная (СНиП 2.01.07-85, т.3)
кратковременная
.2
|
|
|
|
3.
|
Итого:
|
длительно-действующая
полная нагрузка
--
Расчетная нагрузка на 1м при ширине
1.5 м с учетом коэффициента надежности по назначению :
а) полная погонная нагрузка:
нормативная
расчётная
б) длительно-действующая погонная
нагрузка:
нормативная
расчётная
Статический расчёт:
Изгибающий момент в середине пролёта
и поперечное усилие на опоре
От полной расчетной нагрузки:
От полной нормативной нагрузки:
От нормативной постоянной и
длительной нагрузок:
Расчет прочности плиты по сечению,
нормальному к продольной оси.
Величина предварительного напряжения
арматуры назначается из условий:
а)
б)
- длина
натягиваемого стержня
в) с учётом возможных
производственных отклонений:
где
Принимаем
Рабочая высота сечения где а = 30
мм - защитный слой.
Для рационально выполненного
армирования ξ
£ ξy, где ξy -
граничное значение относительной высоты сжатой зоны сечения.
Условие:
- выполняется. Момент,
воспринимаемый полкой плиты, больше расчетного, следовательно, нейтральная ось
проходит в полке таврового сечения, расчёт выполняется как для прямоугольного
сечения.
Условие ξ £ ξy (0,043 <
0,456) выполняется.
Коэффициент условий работы,
учитывающий сопротивление натягиваемой арматуры выше условного предела
текучести:
для арматуры класса А-IV
Принимаем
Вычисляем площадь сечения растянутой
арматуры
Принимаем 6 Æ10 А-IV c Aspf = 4.71 см2
Расчёт прочности наклонного сечения
Разрушение элемента по наклонным
сечениям - следствие совместного действия изгибающего момента M1 и
поперечной силы Q1.
Условие , где
φb4 = 0.6 -
для тяжелого бетона. Наклонные трещины в изгибаемом элементе не образуются,
поперечное армирование назначается конструктивно. каркасы из арматуры Æ10 А II -
продольные стержни, Æ5 Вр I -
поперечные.
Расчет плиты по образованию трещин
Определение геометрических
характеристик сечения.
а) - для напрягаемой арматуры А-IV
б) Площадь приведённого сечения:
в) Статический
момент:
г) Расстояние от нижней грани до
центра тяжести сечения:
д) Момент инерции приведенного
сечения:
,
е) Упругий момент сопротивления
относительно крайнего растянутого волокна:
относительно сжатого волокна:
ж) Расстояние от центра тяжести
приведенного сечения до ядровой точки, наиболее удаленной от растянутой зоны:
,
т. к. принимается отношение
напряжения в бетоне от усилия обжатия и нормативных нагрузок к расчётному
сопротивлению бетона для предельных состояний II группы
равным 0.75.
Расстояние от центра тяжести
приведенного сечения до ядровой точки, наименее удаленной от растянутой зоны:
железобетонный плита
перекрытие арматура
з) Упругопластический момент
сопротивления относительно нижнего растянутого волокна:
и) Упругопластический момент
сопротивления относительно верхнего растянутого волокна:
Потери предварительного напряжения
арматуры
Коэффициент точности натяжения
арматуры . Потери:
От релаксации напряжений в арматуре
при электротермическом способе натяжения
Потери от температурного перепада
между натянутой арматурой и упорами σ2=0, так как
при агрегатно-поточной технологии форма с упорами нагревается вместе с
изделием.
Потери от деформаций анкеров σ3 при
электротермическом способе натяжения σ3 = 0, т.к.
эти потери учтены при определении величины полного удлинения арматуры.
Потери от трения арматуры об огибающие
приспособления σ4=0, поскольку напрягаемая арматура
не отгибается.
Потери от деформаций формы σ5 = 0.
Потери от быстронатекающей
ползучести σ6
определяются в зависимости от соотношения σbp/Rbp.
Усилие обжатия
Эксцентриситет усилия обжатия
относительно центра тяжести сечения
Напряжение в бетоне при обжатии:
Устанавливаем значение передаточной
прочности бетона из условия:
Принимаем:
Тогда отношение
Вычисляем сжимающее напряжение в
бетоне на уровне центра тяжести площади напрягаемой арматуры от усилия обжатия:
Потери от быстронатекающей
ползучести:
Первые потери:
С учетом первых потерь напряжение:
;
- потери от усадки бетона при
натяжении на упоры
Потери от ползучести бетона:
Суммарные потери, происходящие после
окончания обжатия бетона - вторые потери:
Полные потери:
,
принимаем , [8], п
1.25
Усилие обжатия с учётом полных
потерь:
.
Расчет по образованию трещин,
нормальных к продольной оси.
Выполняют для выяснения
необходимости проверки по раскрытию трещин.
Определяем момент образования
трещин:
Поскольку , трещин в
растянутой зоне не образуется, следовательно, расчет по раскрытию трещин не
нужен.
Проверяем, образуются ли начальные
трещины в верхней зоне плиты при ее обжатии.
Расчет плиты по перемещениям
Предельный прогиб:
Полное значение прогиба:
Прогиб от непродолжительного
воздействия кратковременной части временной погонной нагрузки:
,
Где
При постоянной и длительной части
временной погонных нагрузок, действующих продолжительно, прогиб увеличивается
(увеличивается кривизна оси, снижается жесткость), т.к. проявляется ползучесть
бетона сжатой зоны, что учитывается коэффициентом - при
средней относительной влажности воздуха выше 40%.
Выгиб плиты, вызванный непродолжительным
действием усилия предварительного обжатия в процессе изготовления:
,
Где
Внецентренное обжатие плиты усилием P2, постоянно
воздействующим на нее, способствует появления ползучести на этапе ее обжатия до
загружения эксплуатационной нагрузкой. Одновременно развивается усадка. Эти
процессы обуславливают приращение выгиба:
Полный прогиб:
Конструирование плиты с учётом
расчёта представлено в графической части проекта.
2. Расчет стропильной системы здания.
Расчет обрешётки (под кровлю из металлочерепицы)
Элементы
и нагрузки
|
Нормативная
нагрузка Коэффициент
перегрузкиРасчетная нагрузка
|
|
|
Кровля
из металло-черепицы, 551,15,5
|
|
|
|
Обрешётка
50x60
|
1,16,6
|
|
|
Итого
|
11
|
|
12,1
|
Снеговая
|
1,4181,86
|
|
|
Всего
140,9193,96
|
|
|
|
Человек
(монтажная)
|
100
|
|
|
Коэффициент снегозадержания равен (60-30)/30=1,
при угле равном 30 градусов.
. Угол наклона кровли 30 градусов.
Расстояние между Осями досок обрешётки 250 мм. L=1,2
м.
на 1 погонный метр:
Первое сочетание:
;
Второе сочетание:
; p=100 кгс
(человек)
Наибольший изгибающий момент:
а) для первого сочетания:
б) для второго сочетания:
Более невыгодный для расчета
прочности второй случай нагружения.
Плоскость действия нагрузки не
совпадает с главными плоскостями сечения бруска, поэтому брусок рассчитываем на
косой изгиб.
Составляющие изгибающего момента:
Моменты сопротивления сечения:
Моменты инерции сечения:
Наибольшее напряжение:
где:
,15 - коэффициент условий работ
,2 -коэффициент надежности по
материалу
При расчете по второму случаю
нагружения проверка прогиба бруска не требуется, поэтому прогиб определяем
только при первом сочетании нагрузок:
Прогиб в плоскости перпендикулярной
скату:
Прогиб в плоскости параллельной
скату:
Относительный прогиб:
Расчет стропильной ноги
Рассчитываем стропилу номер 4 (см.
спецификация). 2x50x175;
L=5260.
Элементы
и нагрузки
|
Нормативная
нагрузка Коэффициент
перегрузкиРасчетная нагрузка
|
|
|
Кровля
из металло-черепицы + обрешетка
|
11
|
1,1
|
12,1
|
Собственный
вес стропил
|
1,111,11
|
|
|
Итого
|
21,1
|
|
23,21
|
Снеговая
|
1,4210
|
|
|
Всего
171,1233,21
|
|
|
|
Нагрузка на 1 погонный метр горизонтальной
проекции стропильной ноги:
, шаг стропил 1,05 м.
Максимально изгибающий момент равен:
Момент сопротивления сечения:
Наибольшее напряжение:
Момент инерции сечения:
Относительный прогиб:
Расчет диагональной стропильной ноги
Рассчитываем диагональную стропилу номер 5
(см.спецификация). 2x50x175;
L=6500.
Элементы
и нагрузки
|
Нормативная
нагрузка Коэффициент
перегрузкиРасчетная нагрузка
|
|
|
Кровля
из металло-черепицы + обрешетка + снег
|
159,2
|
1,1
|
175,12
|
Собственный
вес стропил
|
12,5
|
1,1
|
13,75
|
Итого
|
171,7
|
|
188,87
|
Нагрузка на 1 погонный метр горизонтальной
проекции стропильной ноги:
Максимально изгибающий момент равен:
Момент сопротивления сечения:
Наибольшее напряжение:
Момент инерции сечения:
Относительный прогиб:
Расчет стойки
Рассчитываем стойку номер 61 (см. спецификация).
100x100; L=2630.
q=193,96
- коэффициент устойчивости,
принимаем равный 0,5
где:
Радиус инерции:
Расчетная длина l=2,63м
Гибкость:
Сечение стойки 100x100
выполнять из бруса или из двух досок (2x50)x100.
Список используемой литературы
1. ГОСТ
20022.0-82-ГОСТ 20022.5-75; ГОСТ 20022.7-82-ГОСТ 20022.13-75. “Защита
древесины”. Москва.
2. СНиП
ΙΙ-25-80٭. ؤهًهâےييûه
êîيًٌٍَêِèè.
حîًىû
ïًîهêٍèًîâàيèے.
. أًèيü
ب.ج. “رًٍîèٍهëüيûه
êîيًٌٍَêِèè
èç نهًهâà
è
ٌèيٍهٍè÷هٌêèُ
ىàٍهًèàëîâ.
دًîهêٍèًîâàيèه
è ًàٌ÷هٍ”. تèهâ.
1975 م.
. بâàيîâ
ش.آ. تîيًٌٍَêِèè
èç نهًهâà
è ïëàٌٍىàٌٌ.
جîٌêâà
1966 م.
. بâàيîâ
آ.ہ. تîيًٌٍَêِèè
èç نهًهâà
è ïëàٌٍىàٌٌ
(ïًèىهًû ًàٌ÷هٍà
è êîيًٌٍَèًîâàيèے). تèهâ
1970 م.
6. رïهًàيٌêèé
ب.ج. "دًèىهًû ًàٌ÷هٍà
ئءت".
7. رïًàâî÷يèê
ïًîهêٍèًîâùèêà.
"رلîًيûه
ئءت".
جîٌêâà,
1959 مîن.
. ہ.د. جàينًèêîâ.
"دًèىهًû ًàٌ÷هٍà
وهëهçîلهٍîييûُ
êîيًٌٍَêِèé".
جîٌêâà,
رًٍîéèçنàٍ,
1989 مîن.
. ث.د. دîëےêîâ.
"ئهëهçîلهٍîييûه
êîيًٌٍَêِèè".
تèهâ,
آط, 1984 مîن.
. دًîهêٍèًîâàيèه
وهëهçîلهٍîييûُ
êîيًٌٍَêِèé.
ءîےًêèي
آ.ج.
. آ.ح. ءàéêîâ,
ف.إ. رèمàëîâ
"ئهëهçîلهٍîييûه
êîيًٌٍَêِèè.
خلùèé
êًٌَ."
. رحèد
2.01.07-85
"حàمًَçêè
è âîçنهéٌٍâèے".
. رحèد
2.03.01-84
"ءهٍîييûه
è
وهëهçîلهٍîييûه
êîيًٌٍَêِèè".