Расчет плиты покрытия
- Расчет сборной преднапряженной плиты.
Заданием предусматривается
расчет и конструирование ребристых
плит
перекрытия.
№ |
Наименование |
Норматив |
Коэффи |
Расчетная |
п/п |
нагрузки |
нагрузка |
надежно |
нагрузка |
Постоянная |
||||
1 |
Керамическая
плитка |
0,25 |
1,3 |
0,33 |
2 |
Цементно-песчаная
стяжка |
0,66 |
1,3 |
0,86 |
3 |
Железобетонная плита о покрытия <5=0,1м, х=25кН/м |
2,5 |
1,1 |
2,75 |
Итого |
3,41 |
3,94 | ||
Временная Длительнодействующая |
2,1 |
1,3 |
2,73 | |
Полная |
10,41 |
12,55 |
Высоту плиты принимаем
400мм. Номинальная ширина плиты 1490мм.
Расчетный пролет 5890мм.
Сбор нагрузок на плиту перекрытия
Для сборной плиты используем
бетон класса В-25. Предварительно-
напряженную арматура класса A-V. Способ
преднапряжения -
электротермический. Для плоских каркасов
продольных ребер A-III. Полка
плиты армируется сеткой из арматуры Bp-I.
По таблицам 12-24 СНиП 2.03.01-84*
определяем прочностные и
деформативные характеристики бетона
и арматуры:
Для бетона:
Rb =14,5МПа - сопротивление бетона осевому сжатию для I группы
предельных состояний
Rbt
=1,05МПа - сопротивление бетона
осевому растяжению для I группы
предельных состояний
Rbser
=18,5МПа - сопротивление бетона
осевому сжатию для II группы
предельных состояний
Rbtser =1,6 МПа - сопротивление бетона
осевому растяжению для II
группы предельных состояний.
Rbp
=11МПа - передаточная прочность
бетона
Еb
=3∙104 МПа - начальный
модуль упругости бетона
γb2 =0,9- коэффициент условий работы
Для арматуры A-V:
Rsn =785MПa - нормативное сопротивление арматуры
Rs =680МПа - сопротивление арматуры продольному растяжению для I
группы предельных состояний
Rsw
=545MПa - сопротивление арматуры
поперечному растяжению для I
группы предельных состояний
Rsser =785MПа - сопротивление арматуры
растяжению для II группы
предельных состояний
Es
=19-10 МПа - начальный модуль
упругости стали арматуры
Для арматуры A-III:
Rs =365МПа - сопротивление арматуры продольному растяжению для I
группы предельных состояний
Rsc
=680МПа - сопротивление арматуры
сжатию
Es =20∙IO4 МПа - начальный
модуль упругости стали арматуры
Для арматуры Bp-I:
Rs =365МПа - сопротивление арматуры продольному растяжению для I
группы предельных состояний
Es =17∙IO4 МПа - начальный
модуль упругости стали арматуры
- Расчет прочности продольных ребер по
нормальным сечениям.
1 .Определение усилий
Расчетная схема плиты - свободноопертая однопролетная
балка таврового
сечения с полкой в сжатой зоне, загруженная
равномерно распределенной
нагрузкой.
Вычислим изгибающие моменты:
От полной расчетной нагрузки
От полной нормативной нагрузки
От нормативной
Максимальная расчетная поперечная сила
2. Определение параметров
расчетного сечения
Расчетное сечение - тавр с полкой в сжатой
зоне.
h = 350 мм
h0
= h-a =350-20=330 мм
= 60 мм
= 1480 мм
b =150мм
Характеристика сжатой зоны:
ω=0,85-0,008Rb - γb2=0,746
Граничная высота сжатой зоны:
где =500МПа
=Rs+400-
Здесь = γsp; γsp=l -Δγsp =0,812
γsp; nр -число напрягаемых стержней
- p Rsser
p Rsser
При электротермическом способе:
p=30+=30+60=90 МПа
Rsser+ p=0,3785+90=325,5 МПа
Rsser - p=785 - 90=695 МПа
= ==510,25 МПа
=60% Rsser=408 МПа
Принимаем =408МПа.
Предельное отклонение предварительного напряжения
γsp=0,188
Вычисляем коэффициент точности натяжения:
γsp= 1-0,188=0,812
Корректируем величину предварительного напряжения:
= 408-0,812=331,4МПа
=680+400-331,4=748,бМПа
3.Определение площади сечения рабочей арматуры
Определяем расчетный
изгибающий момент, воспринимаемый
полностью сжатой полкой:
= Rb - γb2 -(h0-0,5hf )-hf =l 4,40,9142060(330-30)=333,6кНм
Mpcr > Mtot
333.6>53,46
Следовательно, нижняя граница
сжатой зоны проходит в полке, т.е.
сечение рассчитывается как прямоугольное
шириной .
=
При интерполяцией находим =0,845; ξ=0,31
ξ<
0,046<0,503
Условие выполняется
Вычисляем сечение рабочей арматуры:
Здесь
=3,09см²
По сортаменту определяем 2Ø16 =4,02 см²
Проверим условие Mpcr ≥ Mtot
= Аs Rs h0 =4,02 680 1,15 0,97 33 10³МПа
101,4>78
4.Определение
геометрических характеристик
Определяем отношение модулей упругости
α= = =6,333
Вычисляем площадь приведенного сечения
= =25,2см
Момент инерции относительно оси, проходящей через центр тяжести до приведенного сечения
+
= =35 – 25,2 - 3=6,8cм
== 25,2-14,5 = 10,7cм
+142+17
Момент сопротивления по нижней грани
= =5,83см³
Момент сопротивления по верхней грани
()= =1,5см³
Упругопластичные моменты сопротивления
Здесь γ=1,75 – для таврового сечения с полкой в сжатой зоне
=2,63
r = ()
= ()
=0,85
r = () = 3,62см
= () = 9.31cм
5. Определение
потерь предварительного
Подсчет
суммарных потерь выполняется с коэффициентом
точности
натяжения = l по таблице 5 СНиП 2.03.01 84* при
натяжении арматуры на
упоры.
= ≥ 100МПа
Здесь - первые потери
- вторые потери
=
- потери
от релаксации напряжений
электротермическом способе натяжения
-потери от температурного перепада
, так как при пропаривании форма нагревается вместе с изделием
- потери
от деформации анкеров, расположенных
у натяжных
устройств.
, так как
при электротермическом способе натяжения
потери от
деформации анкеров в расчете не учитываются.
- потери от трения арматуры.
=0
- потери
от деформации стальной формы при изготовлении.
=0, так как
при электротермическом способе натяжения
потери от
деформации формы в расчете не учитываются.
- потери
от быстронатекающей
= 400,85 при ≤α
α =0,25+0,025Rbp α <0,8
Rbp ≥ 11МПа
Rbp ≥0,5 В25=12,5МПа
<0,75
Rbp=
Здесь е0=у0-а=25,2-2=23,2см
=
= + МПа
Rbp = = 6МПа <11МПа
Принимаем Rbp = 12,5МПа
4,41/12,5 =0,35
α =0,25+0,02512,5=0,56 < 0,8
С учетом потерь
=+
Здесь
4,02
=+=4,21МПа
=
- потери
от релаксации напряжений
= 0
- потери от усадки бетона
= 35МПа для тяжелого бетона класса В25
- потери от ползучести бетона
= 150α при 0,75 α =0,85
0,75
0
=
Величина предварительного напряжения с учетом полных потерь:
sp2
= sp 408-102,6=305,4МПа
P2= sp2 As=305,4 4,02100=122,8кН
6. Расчет прочности наклонного сечения
Q=53кН
N=P=122,8 кН
Проверяется работа бетона на действие поперечной силы:
Если
это условие выполняется, то поперечная
арматура назначается
конструктивно.
= 0,6
(1++)1,5
(1++) = 1+0,5+0,21 =1,71 >1,5 Принимаем (1++) = 1,5
Q=O,61,0517331001,5=53кН
53=53
Следовательно,
поперечная арматура принимаем конструктивно.
На приопорном участке длиной 1/4 устанавливается
арматура Ø6 AIII с
шагом s= 150мм, в
средней части пролета с шагом s=250mm.
Asw=20,283=0,566см2
Rsw=285MПа
qsw= Rsw Asw /s =2850,566100/15=1075,4
Н/см
Qbmin = Rbt (1++) = 0,61,0517331001,5=53кН
qsw> Qbmjn/2h0=53103/233=803
H
1075,4>803
Условие выполняется.
Smax > S
Smax = Rbt /Qmax=1,51,0517332100/60,4103=
Условие выполняется.
Для расчета прочности вычисляем:
M= Rbt (1++) =21,51,0517332100=583,2104Нсм
Так как q=130,7< 0,56qsw=602H/см, вычисляем значение с по формуле
с = = = 211cм
c<3,33h0=3,3333=110см
Принимаем с=110см.
Тогда Q=M/c=583,2104/l10=53кН= Qbmin
Поперечная сила в вершине наклонного сечения:
Q= Qmax qc=60,4103-130,7110=46кН
Длина проекции расчетного наклонного сечения:
= 74см > 2h0=66см
Принимаем с0=66см
Тогда Qsw=qswc=l 075,466=71 кН
Условие прочности Qb + Qsw> Q
53+71=124кН>53кН
Прочность обеспечивается.
Расчет прочности полки.
Определяем пролеты в свету: l1=5,78м, l2=1,29м
= 0,22 < 2
Следовательно,
полка рассчитывается как однопролетная
балка жестко
защемленная в продольных ребрах.
Изгибающий момент в поперечном сечении плиты:
M = = = 1кН
Полка армируется
сеткой, защитный слой а=1,5см
h0=6-1,5=4,5см
= =0,04
При A0=0,04 интерполяцией находим η=0,98
По сортаменту
принимаем рабочую арматуру Bp-I Ø4
As=O,88см² с шагом
200мм.
C= 1300x5800
asp-p>0,3Rsscr
cjsp+p< Rsser
электротермическом способе:
р=3 0+-=30+60=90МПа
asp>0,3Rsscr+p=0,3-785+90=325,
asp< Rsser-p=785-90=695Mna
asp=60%Rsscr=408Mna
Принимаем ачр=408МПа.
Предельное отклонение предварительного напряжения1+7? =0,188;Вычисляем коэффициент точности натяжения:
ysp=l -0,188=0,812
Корректируем величину предварительного
напряжения:
о\ф=408-0,812=331,4МПа
ctsR=680+400-33 1,4=748,бМПа
0,746
площади сечения рабочей арматуры
3.Определение площади сечения рабочей арматуры
Определяем расчетный
полностью сжатой полкой:
MPer=Rb-yb2-bt{h0-0,5hl-)-h1=l 4,4-0,9-1420-60(330-30)=333,
Mpcr > Mlot
333.6>78
Следовательно, нижняя граница сжатой
зоны проходит в полке, т.е.
сечение рассчитывается как прямоугольное
шириной bf.
M
= 0,039
б/-Ао Rb 'Yn 1420-332 -14,5-103-0,9
При Ao=0,039 интерполяцией находим г/ =0,977,
^=0,046
0,046<0,503
Условие выполняется.
Вычисляем сечение рабочей арматуры:
M
ЗдесьYs6=Ti-Cn-I) 2J-'1 -rI
V ^ j
г|=1,15 по п.3.13 СНиП 2.03.01-84*
( 0 046 ^
Ys6=I, 15-(1,15-1) 2———-1 =1,27
' Я 0,503 )
По сортаменту определяем 2016 А3=4,02см"
Проверим условие Mper > Mtot
Mper= As-Rs-Ys6-л *-ho=4,02-680-1,15-0,977-33-10
101,4>78
Pi==(asp-cri-<72-c?3-a4-a5)As=
М=2500-1,5-5,892/8= 16,3кНм
Г 1,37-105 1,47 ■ 10
Rbp= —MTJa < 11 МПа
р 0.75
Принимаем Rbp=I2,5МПа
.
=4,41/12,5=0,35
a=0,25+0,025-12,5=0,56<0,8
Ct6= 40-0.85-0,35 =12МПа
Glosl=12,24+12=24,24МПа
С учетом потерь alos| напряжение стЬр
P1 , (Pieo-M)ea
Ьр~7~—7
1Ied
Здесь Pi=CTspr As
CT.spl=CTsp-CT!osi=408-24,24=
Pi=383,76-4,02-100=154,ЗкН
154,3-Ю3 (154.3-IO3-23,2-16.35 )-23,2 ,01ИТТ
CTbt,= —1 + -—: ———-—— =4,21 МПа
р 1,37-10' 1,47-10'
СУ1оя2=СТ7+СТ8+СТ<;+СТ|0+СТ i 1
RhP Rb,,
— =0,34<0.75
К
09=150-0.85-0.34=43.35МПа
O10=O
о,,=0
Oios2=3 5+43,3 5=78,3 5МПа
ol0S=24,24+78,35= 102,6> 1 ООМПа
Проверка прочности плиты в стадии монтажа.
Поднимают плиту при монтаже
при помощи монтажных петель,
установленных в продольных ребрах. Расчетная
схема - однопролетная
двухконсольная балка с равномерно распределенной
нагрузкой от собственной
массы плиты qd при =1 с учетом коэффициента
динамичностиdin=1,4.
Необходимо проверить
Опасным является опорное сечение с изгибающим
моментом:
Md=din ∙ qd
∙ bs ∙ 2
где la - расстояние от торца плиты
до оси строповочной петли
bs - ширина плиты
la= 0,8м
bs= 1,49м
qd=2,5кH/m2
Md = 1,4∙2,5∙1,49∙=1,7кНм
Момент от силы обжатия для предварительно-напряженной
плиты
определяется относительно центра тяжести
растянутой арматуры:
Mp= -Pd()
Pd = Asp (σsp – σlos1 – σlos,com)
здесь σsp берется с sp >1
σlos1 - первые потери предварительного
напряжения
σlos,com - потери предварительного
напряжения в арматуре при
доведении бетона сжатой зоны до предельного
состояния
Asp - площадь сечения напрягаемой
арматуры
σlos,com = 330МПа
Pd=4,02(408 - 24,24 - 330)∙102=21,6кН
Mp= -21,6(0,33-0,015)= - 6,8кНм
Расчетный момент в опорном сечении:
M= Md+ Mp
|М|= 1,7 - 6,8=5,1 кH
Расчетное сечение - тавр с полкой
в растянутой зоне. В расчет
принимается прямоугольник с шириной,
равной ширине ребра.
A0 = =
При A0=0,025 интерполяцией находим η=0,988, ξ=0,015
As= ξ b /Rs= 0,0153314,50,9142/3650=2,5cм2
Верхняя продольная арматура класса
АШ 2 стержня Ø14, As=3,08cm2
При подъеме плиты вся ее масса может
оказаться переданной на три
петли. Тогда усилие на одну петлю:
N=ql/3
q=qd ∙bs din =2,5∙1,49∙1,4=5,22кН/м
N=5,22∙6/3=10,44кН
Предполагается, что это усилие
воспринимается лишь одной ветвью
петли. Для монтажных петель принимается
гладкая арматура класса AI. Тогда
необходимая площадь поперечного сечения
петли:
AS=N/RS=10,44/2250=0,464см2
Принимаем петли из арматуры Ø8, As=0,503
см2 .
Расчет по второй группе предельных
состояний.
Расчет по образованию трещин, нормальных
к продольной оси элемента.
Этот расчет выполняют для выяснения
необходимости проверки по
раскрытию трещин.
Согласно таблицы 2 СНиП 2.03.01-84* 3-я категория
трещиностойкости.
Для конструкций 3 категории = 1.
Проверяется условие:
Mr < Mcrc
Здесь Mr - момент от внешних сил
Mcrc - момент, воспринимаемый сечением
при образовании трещин
Мг=Мtot=64кН
Mcrc =∙ Wpl+γsp∙P(eop+r)
Mcrc=1,6∙10200∙100+0,84∙122800
Так как 64кН>44кН, трещины в растянутой
зоне образуются.
Следовательно, необходим расчет по раскрытию
трещин.
Расчет по раскрытию трещин,
нормальных
к продольной оси элемента.
Ширина раскрытия трещин определяется
по формуле:
асгс= δ∙ η 20(3,5-100μ)
Здесь δ - коэффициент, принимаемый для
изгибаемых элементов равным 1
- коэффициент, зависящий от длительности
действия нагрузки
η - коэффициент, принимаемый при стержневой
арматуре равным 1
d - диаметр арматуры
μ - коэффициент армирования
- приращение напряжений в арматуре
μ = = =0,072<0,02
Здесь M - момент от действия постоянной
и длительной нагрузки или
момент от действия полной нагрузки
P - усилие предварительного обжатия с
учетом полных потерь
z - плечо пары сил
esp - расстояние от центра тяжести
площади арматуры до точки
приложения усилия обжатия
esp=0
z = - =33-3=30см
- Ширина раскрытия трещин от непродолжительного действия
постоянных и длительных нагрузок
=1
d=16мм
М=36кНм
= = 6,7МПа
acrc1 =1 1 1 20(3,5-100) = 0,005мм
- Ширина раскрытия трещин от непродолжительного действия полной
нагрузки
=1
d=16мм
Мtot =64кНм
= = 225,2МПа
асгс2= 1 1 1 20(3,5-100) = 0,17мм
- Ширина раскрытия трещин от продолжительного действия
постоянных и длительных нагрузок
=1,6-15μ=1,6-15∙0,0072=1,492
d=16мм
Мn1=36кНм
= = 6,7МПа
асгс3= 1 1 1,492 20(3,5-100) = 0,008мм
Непродолжительная ширина раскрытия трещин
асгс = асгс1- асгс3+
асгс2=0,005-0,008+0,17=0,
Продолжительная ширина раскрытия трещин
асгс = асгс3=0,008<0,3мм
Расчет прогиба плиты
с трещинами
в растянутой зоне.
При расчете плиты по деформациям
определяется величина прогиба,
ограниченная эстетическими требованиями.
При этом расчет выполняется
только на действие постоянной и длительно
действующей временной нагрузки
с коэффициентом надежности по нагрузке
f=l.
Прогиб определяется по величине кривизны , которая определяется по
п.4.27 СНиП 2.03.01-84* по формуле:
=
M=Mnl =36кН
=l22,8кН
=0,9
v=0,15
Плечо внутренней пары сил по п.4.28 СНиП 2.03.01-84* :
z=
= = 1,337
Относительная высота сжатой зоны бетона:
ξ =
δ=
λ=
λ=1,337(1-)
=0,0072 рассчитаное выше
α= =6,333
ξ =
Эксцентриситет силы Ntot относительно
центра тяжести площади сечения
арматуры:
estol= = 0,29м
z= 0,29=0,25м
Рассчитывается коэффициент, характеризующий
неравномерность
деформации растянутой арматуры на участке
между трещинами:
Ψs=1,25-0,8- ≤ 1
=1,5
= 0,88 <1,5
Принимаем = 1,5
≤ 1
=Р(еор+r)=122,8(23,2+3,62)/
Принимаем =1
Ψs =1,25-0,8=0,45<1
= = 0,76см
Прогиб плиты определяем по формуле:
f=
fпред=2,5 см (по табл.4 СНиП 2.03.01-84*)
0,28см<2,5см
Условие выполняется.
- Расчет колонны подвального эта
жа
Расчет ствола колонны
Проверяется условие lo<20hcoi.
Io - расчетная длина колонны
heol - высота сечения колонны
1o=H:jt=3,6M
Iic0I=O,4м
Так как 3,6<8, то колонна рассчитывается как центрально загруженная.
Исходные данные для расчета
Нагрузки:
'J
Япок=6,2кН/м"
Ямер=12,55кН/м2
Я,Г10К=4,89кН/м2
Я,пср=9,82кН/м2
1риг=9м
Ьри,=0,9м
Ьриг=0,4м
hCoi=bCOi= 0,4м
1sup=9m Ьзир=6м
А,р=54м2 - грузовая площадь колонны
Определим величину продольной силы от полной расчетной нагрузки:
N-Nliep+ N1I0K+GK0JI+
Gptir
Nncp - продольная сила от полной нагрузки
на перекрытие
Niiok - продольная сила от полной
нагрузки на покрытие
Gkoji - собственный вес колонны
Gpwr - собственный вес ригеля
Nnep- Япер!'пАфПзт
У„=0,95
пэт - количество этажей
Nncp= 12,55-0,95-54-5=3,22-103кН
Nhok= qn0Ky„Arp=6,2-0,95-54=301 ,ЗкН
Gk0JI= Io ЬсЫЬсы(гьт+1 )р ynyf
р=25кН/м2
уНЛ
Gkoji= 3,6-0,4-0,4- (5+1) -25-0,95-1,1=90,ЗкН
Gpwr= Ipiir ЬригЬриг(пэт+1
)р ynYf=9-0,9-0,4-6-25-0,95-1,1 =507,9кН
N=3220+ 301,3+90,3+ 5 07,9=4,12-103кН
Определим величину продольной силы от
длительнодействующих
расчетных нагрузок:
Ni=Niliep+ N1u01^Gk0i1+ Gphp
Nlncp= qlnepYnAipn:jT=9;82.0,95-54-5=
N1eok= ч,1ЮКТпА,р=4,89-0,95-54=250,
N!=2520+ 250,9+90,3+507,9=3,37-103кН
A^ _ 3370 _ g g jg
N 4120
Принимаем бетон класса В35 и рабочую
арматуру класса AIII и
поперечную класса AL
Rb=I9,5Mna
Rht= 1,3 МПа
Еь=3,45-104МПа
Rs=365Mna
Rsc=365Mna
Е3=2-105МПа
Уь2=0,9
Случайный эксцентриситет:
^1r i , 360
еа>——/л —L=—=0,6см
600 600 600
еа> —— h , — h, =—=1,3Зсм
30 сЫ 30 " 30
еа>1
Принимаем еа=1,33см
Гибкость колонны:
Х=^=—=9
Кя 0.4
Площадь сечения рабочей арматуры определяется по формуле:
<РК К
<р=(.\> ь+2(<рг-фь)ос8<фг
Интерполяцией по табл.26,27 Пособия
к СНиП 2.03.01-84* находим
фь=0,894, фг=0,904
Км
сц= —
' *ьУьг
Принимаем ц= 1 %
Cts= 365;' —= 0-21
' 19.5 -IO2 -0.9
¢) =0,894+2(0,904-0,894)0,2 ] =0,898<0.904
(AVbQ= 4Ш10' ,-40'19-540' ^=48,8^
0,898-365-102 365-10'
По сортаменту принимаем 4040 (As+ As )=50,28см2
Диаметр хомутов 08.
Шаг хомутов:
s<500мм
s<bcoi= 400мм
s<20d= 640мм
Принимаем шаг 400мм.
Фактический коэффициент армирования:
(А±41]00о/о=^28100=3о/о
Аы 40
Определение усилия Q, действующего на консоль
Консоль рассчитывается на действие
поперечной силы, передаваемой от
сборного ригеля.
Q=qV2
q - нагрузка на 1п.м ригеля
Io - расчетный пролет ригеля
10=6м
q= q„or+ Яриг
Я.ЮГ= QncpbsupYn=I 2,55-6-0,95=71,5кН/м
Яри,= ЬригЬригр YnYf=O,9-0,4-25-0,95-1,1=9,
q= 71,5+ 9,4=80,9кН/м
Q=80,9-6/2=242,7кН
7. Расчет консоли колонны.
Определим размеры консоли:
Высота консоли по грани колонны
h=(0,7-0,8)hp„r=0,8-0,9=0,7м
Ь0=700-20=680мм
Высота консоли у свободного
края hi >h/2=0,7/2=0,35м
Ширина консоли принимается равной ширине
колонны.
Угол принимается равным 45°.
Консоль выполняется из бетона, принятого
для колонны. Армирование
консоли осуществляется арматурой класса
ATTI и Al.
Определим длину площадки передачи нагрузки ригеля на консоль:
lsuP=Q/bp„rRb=242,7-103/40-
Наименьший вылет консоли (принимается
200-300мм), с учетом зазора
между торцом ригеля и гранью колонны
С=30-60мм.
Ieon= 1sup+O30+60=90mm
Принимаем 1соп=300мм.
Определяем расстояние от грани колонны до точки приложения Q:
a= Icon- 1sup/2=300-30/2=285mm
Вычисляем величину изгибающего момента
в опорном сечении консоли: