«Проектирование железобетонных конструкций многоэтажного каркасного здания»

Расчетное сечение №1. Используется в расчетах первой группе предельных состояний (прочностные расчеты). Поперечное сечение многопустотной плиты может быть преобразовано в двутавровое. Стенка сечения образуется путем сложения бетонных промежутков между круглыми пустотами. Однако, с учетом того, что бетон растянутой зоны в расчетах не учитывается (растяжение воспринимает арматура), сечение №1 принимается тавровым со следующими размерами:
bf(=1,29 м, hf(==0,0305 м, b=м (средняя ширина плиты минус шесть круглых пустот), h=0,22 м, а=0,03, h0=0,22-0,03=0,19 м
Расчетное сечение №2. Используется в расчетах второй группы предельных состояний. В формулы расчетов второй группы предельных состояний входят геометрические характеристики приведенного бетонного сечения плиты. Поэтому сечение №2 принимается двутавровое. При этом при вычислении размеров полок и стенки сечения круглых отверстий в плите диаметром 159 мм заменяются квадратными со стороной равной 0,9(159=143 мм.
bf(=1,29 м, bf=1,32 м, hf=hf'==0,0385 м,
b= м (средняя ширина плиты минус шесть квадратных пустот), h=0,22 м, а=0,03, h0=0,22-0,03=0,19 м.
Расчетные сечения №1 и №2 показаны на рисунке 7.2.


Рис. 7.1. Общий вид и схема армирования многопустотной плиты перекрытия
Рис. 7.2. Расчетные сечения при расчете многопустотной плиты
Определение площади сечения напрягаемой арматуры
Проверка расположения нейтральной оси поперечного сечения:
(b1Rb bf( hf((h0-0,5 hf()=0,9(17000(1,29(0,0305((0,19-0,015)=105,3>61,6 кНм, то есть граница сжатой зоны проходит в полке, и расчет производится как для прямоугольного сечения шириной b= bf(=1,29м;
Значения (R при растянутой арматуре классов А600 А800 А1000 0,6 (принимается предварительно) 0,43 0,41 0,39
(=0,955 (=0,09 (по таб. П3) (R=0,41 при (/(R<0,6 , коэффициент условий работы напрягаемой арматуры принимается 1,1 ( (s3=1,1)

; Принимается 5(12А800 (Аsp=5,65 см2)
Напрягаемая арматура может устанавливаться через одно или через два отверстия в поперечном сечении плиты. Напрягаемые стержни обозначаются на чертежах НС (смотри рисунок 7.1).


Геометрические характеристики приведенного сечения (см. рис.7.2, 7.3)
Коэффициент приведения (=6,15 (), Es=200000 МПа (А800), Eb=32500 МПа (В30)
Аred=А1+А2 + А3 + ((Аsp= 496,65+639,21+508,2+6,15х7,69=1691,35 см2,
Sх,red= =496,65х20,08+639,21х11+508,2х1,92+6,15х7,69х3=18121,65 см3,
yс=см, h - yс=22-10,7=11,3 см.
Момент инерции прямоугольника J=, J1=, J2=, J3=,
Jred= J1 + A1(yc12 + J2 + A2(yc22 + J3 + A3(yc32 + ((Аsp ( (yс –a)2 =
= 613,47 + 496,65(9,382 +10892,67 + 639,21(0,32 + 627,73 + 508,2(8,782 +6,15х7,69((10,7-3)2=97869,2 см4
W1,red= Jred / yс= 97869,2 /10,7=9146,65 см3, W2,red= Jred / (h-yс)=97869,2 /11,3=8660,99 см3.
Определение усилия предварительного обжатия бетона Р с учетом всех потерь.
Способ натяжения арматуры – электротермический. Технология изготовления плиты агрегатно-поточная с применением пропаривания. Масса плиты – 0,28 т/м2(1,305(5,545=2,03 т (1,305х5,545 – площадь плиты) .

Рис. 7.3. К определению геометрических характеристик расчетного сечения №2 (размеры сечения указаны в сантиметрах) Начальный уровень предварительного напряжения (sp= 0,9(Rsn =0,9(800=720 МПа.
Первые потери:
потери от релаксации напряжений в арматуре ((sp1=0,03((sp=21,6 МПа
((sp2=0, ((sp3=0, ((sp4=0.
((sp(1)=21,6 МПа
Усилие обжатия с учетом первых потерь – Р(1)=Аsp(((sp- ((sp(1))=7,69(10-4( (720-21,6) (103= 7,69(698,4(0,1=537,07 кН
Максимальные сжимающие напряжение бетона (bp от действия усилия Р(1)
где еор – эксцентриситет усилия Р(1) относительно центра тяжести приведенного сечения еор=10,7-3,0=7,7 см =0,077 м;
у – расстояние от центра тяжести приведенного сечения до рассматриваемого волокна у=10,8 см=0,108 м.
Передаточная прочность бетона Rbp должна быть не менее 7,7/0,9=8,55 МПа, а также не менее 15 МПа и не менее 50% принятого класса бетона по прочности на сжатие (В30): 0,5х30=15 МПа. Принято Rbp=15 МПа.
Вторые потери:
потери от усадки бетона ((sp5=0,0002х200000=40 МПа
потери от ползучести бетона ((sp6
(b,cr=2,3 (B30),
(sp=
Нагрузка от собственного веса плиты – g=2,8х1,305=3,65 кН/м, момент от нагрузки (собственного веса) g в середине пролета при расстоянии между прокладками-опорами при хранении плиты l0 = 5,56 м – 2 ( 0,5=4,56 м составляет М=(g(l02)/8= 3,65(4,562/8=9,49 кНм
,
где уs – расстояние между центрами тяжести сечения стержней напрягаемой арматуры и приведенного поперечного сечения элемента (уs=0,077 м)

((sp(2)=40+52,7=92,7 МПа.
Суммарные потери составляют 21,6+92,7=114,3 МПа>100 МПа, суммарные потери принимаются 114,3 МПа (если < 100 МПа, то принимается 100 МПа).
Предварительное напряжение с учетом всех потерь (sp = 720-114,3=605,7 МПа.
Усилие обжатия с учетом всех потерь: Р=Аsp((sp=7,69(10-4(605,7(103=465,8 кН.
Проверка прочности наклонного сечения плиты
На рисунке 7.1 поперечные стержни в составе шести (по три у двух торцов плиты) каркасов К1 назначены: диаметр - (5, класс арматуры - В500, шаг Sw поперечных стержней в каркасе – 100 мм.
Поперечная арматура устанавливается конструктивно: в расчетном поперечном сечении плиты 3(5 В500, Asw=0,59(10-4 м2 (по таб.П1), Rsw=300 МПа=30(104 кН/м2 (по таб. П2), Sw=0,1 м (0,5(h0).
Распределенное усилие в поперечных стержнях -
Коэффициент, учитывающий Р:
. А1=b(h=0,351(0,22=0,077 м2 (стенка таврового сечения №1), Р=465,8 кН, Rb=17000 кН/м2 (В30), Rbt=1,15 МПа=1150 кН/м2 (В30), коэффициент условий работы (b1
Длина проекции наклонного сечения:

Расчет производится для ряда расположенных по длине элемента наклонных сечений при наиболее опасной длине проекции наклонного сечения С.
Усилие, воспринимаемое бетоном (при этом длина проекции наклонного сечения С=0,4 м и не должна превышать 3(h0=3(0,19=0,57м - условие выполняется) :

Усилие, воспринимаемое арматурой (при этом вычисленная длина проекции наклонного сечения С=0,4 м, она не должна превышать 2(h0=2(0,19=0,38м, поэтому принимается С=0,38 м) :

Условие прочности наклонного сечения: Q(Qb+Qsw.
61,77 кН<69,8+50,44=120,24 кН – прочность наклонного сечения плиты обеспечена.
Определение момента трещинообразования.

Wred1=9146,65 см3 – момент сопротивления приведенного сечения для крайнего растянутого волокна, (=1,25 - для двутаврового сечения;
e0p – эксцентриситет усилия обжатия Р=465,8 кН относительно центра тяжести приведенного сечения, e0Р=0,077 м,
r – расстояние от центра тяжести приведенного сечения до ядровой точки:
Мcrc>Mn, 81,0 кНм>79 кНм – трещиностойкость плиты в стадии эксплуатации обеспечена.
Трещиностойкость плиты в стадии изготовления
.
Wred2=8660,99 см3 – момент сопротивления приведенного сечения для растянутого от действия усилия обжатия Р(1)=537,1 кН верхнего волокна;
(=1,25 для двутаврового сечения, e0Р=0,077 м;
Rbt,ser=1,1 МПа (при классе бетона В15 численно равном передаточной прочности);
r – расстояние от центра тяжести приведенного сечения до ядровой точки: .
Mcrc<0 – верхние трещины образуютcя, поэтому передаточная прочность бетона надо изменить Rbp=20 МПа, Rbt,ser=1,35 МПа. Трещины не образуются - .
Расчет плиты по прогибу
Прогиб плиты (s=5/48=0,104 для однопролетной свободно опертой балки, загруженной равномерно распределенной нагрузкой) не должен превышать предельного прогиба в соответствии с эстетико-психологическими требованиями:
Прогиб плиты f определяется от действия постоянных и временной длительной нагрузок для .
Кривизна плиты на участках без трещин в растянутой зоне:
,
- прогиб плиты меньше допустимого (fult=3,0 см)

Расчет монтажных петель (плита имеет четыре петли – см. рис. 7.1)
Вес плиты – 2,25 т = 22,5 кН.
Коэффициент динамичности при подъеме и монтаже плиты – 1,4 [9].
Нагрузка при подъеме и монтаже передается на три петли плиты.
Петли выполняются из арматуры класса А240.
.
Для монтажных петель применена арматура - (10А240 (Аs=0,789 см2).

8. Выполнение листа 3 графической части курсового проекта

На третьем листе графической части курсового проекта (чертежи, лист 3) вычерчиваются опалубочные и арматурные чертежи многопустотной плиты перекрытия. Приводятся необходимые разрезы и узлы. Маркируются арматурные изделия (сетки С1…С3, каркасы К1, монтажные петли П1, напрягаемые стержни НС). Приводятся чертежи арматурного каркаса К1 и монтажной петли П1. Выполняется спецификация арматуры для многопустотной плиты перекрытия.
Опалубочные размеры первоначально были определены при выполнении компоновки перекрытия здания. Затем уточнена (с учетом необходимых зазоров между конструктивными элементами здания) конфигурация боковой поверхности плиты для организации стыков плиты с плитой и плиты с ригилем (разрезы 3-3, 4-4).
Рабочая арматура плиты определялась при выполнении расчетов.
К рабочей арматуре относятся напрягаемые стержни НС - 5(14А800, l=6180. Длина стержней напрягаемой арматуры определена с учетом выпусков – 10 мм, которые имеют место после обрезки закрепленных на упорах напрягаемых стержней: 6160+10+10=6180 мм. Для определения массы напрягаемых стержней при заполнении спецификации по таб. П1 устанавливается масса одного погонного метра стержня (14 (1,208 кг). Масса напрягаемых стержней: 1,208(5(6,18=37,33 кг.
Рабочей арматурой являются поперечные стержни каркасов К1. В поперечном сечении плиты (разрез 1-1) – три каркаса. Однако с учетом того, что поперечная арматура устанавливается в пределах 0,25(6160= 1540 мм от торцов плиты – каркасов шесть. Поперечные стержни каркасов К1 по расчету приняты (4В500 с шагом 100 мм. Два продольных стержня каркаса К1 выполняются также из стержней (4В500, длина этих стержней с учетом стандартных арматурных выпусков (25 мм) принимается 1550 мм. Количество поперечных стержней в каркасе: (1550-2(25)/100 + 1 = 16, длина этих стержней: 220-10=210 мм. Масса одного погонного метра стержня (4 - 0,098 кг. Масса каркаса К1 складывается из массы двух продольных стержней – 0,098(2(1,55=0,3 кг, и шестнадцати поперечных стержней - 0,098(16(0,21=0,33 кг. Масса каркаса К1 – 0,3+0,33=0,63 кг (шести каркасов 0,63(6=3,78 кг.
Монтажные петли П1 по расчету приняты из арматурных стержней (10А240. При вычерчивании петли с учетом ее размещения в плите и необходимой длины анкеровки устанавливается длина петли - l=850 мм. Количество петель – 4. Масса одного погонного метра стержня (10 - 0,617 кг. Масса петель - 0,617(4(0,85=2,1 кг.
Сетка С1 предназначается для восприятия растягивающих напряжений от температурных воздействий и усадки. Сетки С2 должны устанавливаться по конструктивным требованиям у концов предварительно напряженных элементов на длине не менее 0,6 длины зоны передачи предварительного напряжения (в стандартных плитах - 450 мм) и охватывать всю арматуру плиты (см. разрез 1-1). Сетка С3 устанавливается в зоне действия максимального момента (не менее 1/8 длины плиты) для сглаживания неравномерного напряженного состояния бетона. Сетки С1, С3 выполнены из арматурных стержней (4В500 с шагом 200 мм. Масса 1 м2 сетка – 0,98 кг. В сетка С2 стержни одного направления - (4В500 с шагом 200 мм, другого направления - (4В500 с шагом 100 мм. Масса 1 м2 сетка – 1,47 кг. На рисунке 8.1 показана раскладка арматурных стержней сеток С1…С3.
Марки сеток:

Масса сеток: С1 – 1,27(5,51(0,98=6,85 кг; С2 – 0,45(1,63(1,47=1,08 кг (две сетки – 2,16 кг); С3 – 0,85(1,3(0,98=1,08 кг.






Рис. 8.1. Раскладка арматурных стержней сеток С1…С3


ЛИТЕРАТУРА
А.Н.Малахова. Железобетонные и каменные конструкции. -М.,2011г, 160с.
А.Н.Малахова. Армирование железобетонных конструкций. Учебное пособие. - М., МГСУ, 2014, 114с.
ГОСТ 21.501-2011. Правила выполнения архитектурно-строительных чертежей. Система проектной документации для строительства. – М., Госстрой России.
ГОСТ Р 21.1101-2009. Основные требования к проектной и рабочей документации. Система проектной документации для строительства. – М., Госстрой России.
СП 20.13330.2011 актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. – М., 2004.
ГОСТ Р 54257-2010 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения и требования
СП 63.13330.2012 актуализированная редакция СНиП 52-01-2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. – М.,2004.
Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-101-2003) – М.,2005.






















1