• 1. Проектирование сборного балочного панельного перекрытия
• 1.1 Общие данные для проектирования
• 1.2 Проектирование ребристой панели перекрытия
• 1.2.1 Назначение размеров
• 1.2.2 Определение нагрузок и усилий
• 1.2.3 Характеристики материалов для проектирования панели
• 1.2.4 Подбор напрягаемой арматуры
• 1.2.5 Определение геометрических характеристик приведенного сечения панели
• 1.2.6 Определение потерь предварительного напряжения
• 1.2.7 Расчет прочности наклонных сечений на действие поперечных сил
• 1.2.8 Расчет полки на местный изгиб
• 1.2.9 Расчет панели в стадии предварительного обжатия
• 1.2.10 Расчет панели по раскрытию нормальных трещин в стадии эксплуатации
• 1.2.11. Расчет панели по раскрытию нормальных трещин в стадии изготовления
• 1.2.12 Определение прогиба панели
• 1.2.13 Конструирование панели
• 1.3 Проектирование ригеля перекрытия
• 1.3.1 Нагрузки на ригель поперечной рамы
• 1.3.2 Определение нагрузок на колонну и уточнение ее размеров.
• 1.3.3 Геометрические характеристики ригеля и колонны
• 1.3.4 Статический расчет поперечной рамы 1-го этажа на вертикальные нагрузки
• 1.3.5 Расчет прочности нормальных сечений ригеля
• 1.3.6 Расчет прочности наклонных сечений
• 1.3.7 Конструирование арматуры ригеля
• 1.3.8 Указания по конструированию ригеля
• 1.4 Расчет колонны 1-го этажа
• 1.4.1 Определение усилий в колонне среднего ряда
• 1.4.2 Подбор продольной арматуры колонны
• 1.4.3 Расчет консоли колонны
• 1.5 Проектирование фундамента под среднюю колонну
• 1.5.1 Исходные данные. Выбор глубины заложения подошвы фундамента
• 1.5.2 Определение размеров подошвы фундамента
• 1.5.3 Определение высоты плитной части фундамента
• 1.5.4 Конфигурация ступеней в плане
• 1.5.5 Подбор арматуры подошвы фундамента
• 1.5.6 Армирование подколонника
• 2. Проектирование монолитного ребристого покрытия с балочными плитами
• 2.1 Данные для проектирования
• 2.2 Компоновка покрытия
• 2.3 Сбор нагрузок на перекрытие
• 2.4 Расчет и конструирование плиты
• 2.5 Расчёт и конструирование второстепенной балки
• 2.5.1 Определение усилий во второстепенной балке
• 2.5.2 Подбор продольной арматуры
• 2.5.3 Расчет прочности наклонных сечений
• 2.5.4 Конструирование второстепенной балки
• Список использованных источников

1. Проектирование сборного балочного панельного перекрытия

1.1 Общие данные для проектирования

Вначале устанавливаются виды и величины всех распределенных по площади нагрузок, имеющих размерность кПа: постоянные и временные (кратковременные и длительно действующие) при значениях коэффициентов надежности по нагрузке (для расчетов по I группе предельных состояний) и (для расчетов по II группе предельных состояний).

Нормативная нагрузка от собственного веса 1 м² панели:

Масса панели с учётом заливки швов

Усредненная суммарная ширина продольных ребер

Рис. 1. Размеры сечения панели и ригеля.

К определению расчетного пролета панели.

Величины основных распределенных нагрузок, действующих на панель перекрытия, приведены в таблице №1.

Таблица 1

Нагрузки на 1 м² поверхности плиты.

При определении расчетных нагрузок учтен коэффициент надежности по назначению здания (Федеральный закон №384-ФЗ от 30.12.2009г. статья 16, п.7).

Тогда нагрузки на 1 м погонный панели составляют:

­ При коэффициенте надежности по нагрузке (для расчетов по II-группе предельных состояний, т.е. по трещиностойкости и жесткости)

Собственный вес панели -

Постоянная полная -

Временная длительная -

Временная полная -

Постоянная + временная длительная -

Постоянная + временная полная -

­ При коэффициенте надежности по нагрузке (для расчетов по I-группе предельных состояний, т.е. по несущей способности нормальных и наклонных сечений)

панельное перекрытие балочное плита

Собственный вес панели -

Постоянная полная -

Временная длительная -

Временная полная -

Постоянная + временная длительная -

Постоянная + временная полная -

Расчетную схему панели, необходимую для нахождения изгибающих моментов и поперечных сил, можно принять в виде свободно опертой балки, загруженной равномерной погонной нагрузкой. Тогда изгибающий момент равен;

Поперечная сила:

Усилия M и Q для принятой расчетной схемы от действующих погонных нагрузок приведены в таблице №2.

Таблица №2.

1.2.3 Характеристики материалов для проектирования панели

Плита изготавливается из тяжелого бетона класса B25 по агрегатно-поточной технологии с электротермическим натяжением арматуры на упоры формы. Бетон подвергается тепловой обработке при атмосферном давлении.

Прочностные характеристики бетона класса В25:

? осевое сжатие (призменная прочность):

? осевое растяжение:

?

? осевое сжатие (призменная прочность):

? осевое растяжение:

Передаточную прочность бетона предварительно принимаем Для класса бетона, численно равного передаточной прочности, расчетные характеристики находим по интерполяции между классами В15 и В20:

Напрягаемая арматура продольных ребер плиты ? из термически упрочненной арматурной стали класса А600 с расчетными характеристиками: Арматура полки плиты ? обыкновенная арматурная проволока Ш5 В500

Поперечная арматура каркасов продольных ребер ? Ш5 В500

Продольная - Ш8 А400

Принимаем величину начального предварительного напряжения

1.2.4 Подбор напрягаемой арматуры

Подбор напрягаемой арматуры продольных ребер панели производят как для изгибаемого элемента таврового профиля, для чего фактическое П ? образное сечение панели приводится к расчетному тавровому. При отношении расчетная ширина полки принимается равной ширине панели поверху, т.е. Усредненная ширина ребра тавра рабочая высота сечения

1. Для арматуры А600 и отношения находим значение , тогда

2. Определяем относительный момент усилия в сжатом бетоне, предполагая, что нейтральная линия располагается в полке

Следовательно сжатая арматура по расчету не нужна.

3.

4. Фактическая высота сжатой зоны бетона

Т.е. нижняя граница сжатой зоны действительно проходит в полке и сечение можно рассматривать как прямоугольное с размерами сечения

5. и , то

6. Определяем требуемую площадь сечения напрягаемой арматуры

7. По сортаменту подбираем 2 Ш 18 А600и располагаем их по одному в каждом ребре.

1.2.5 Определение геометрических характеристик приведенного сечения панели

Коэффициент приведения:

Площадь приведенного сечения (без учета конструктивной арматуры)

Статический момент площади приведенного сечения относительно нижней грани панели

Расстояние от центра тяжести приведенного сечения (Ц. Т.) до нижней грани

Расстояние от центра тяжести напрягаемой арматуры

Расстояние до верха грани

Момент инерции приведенного сечения панели относительно центра тяжести

где

Упругий момент сопротивления по грани сечения:

нижней ?

верхней ?

Расстояние от ЦТ до верхней ядровой точки:

То же для нижней ядровой точки:

1.2.6 Определение потерь предварительного напряжения

При расчете предварительно напряженных конструкций учитывают снижение предварительных напряжений вследствие ряда потерь, которые происходят до и после передачи усилий натяжения бетона.

Потери определяют в соответствии с пп.2.26-2.32 [6]. Необходимые при этом напряжения в бетоне определяют по правилам сопротивления других материалов, используя геометрические характеристики приведенного сечения.

Первые потери предварительного напряжения при натяжении арматуры на упоры в общем случае включают потери:

от релаксации напряжений в натянутой арматуре;

от температурного перепада при тепловлажностной обработке конструкций вследствие разности температур натянутой арматуры в зоне нагрева и устройства, воспринимающего усилия натяжения при нагреве бетона;

от деформации формы (упоров);

от деформации анкеров.

Вторые потери предварительных напряжений включают:

потери от усадки:

потери от ползучести бетона.

Первые потери:

от релаксации предварительного напряжения

от температурного перепада

предварительное напряжение с учетом первых потерь

Усилие обжатия с учетом первых потерь:

При отсутствии в верхней зоне напрягаемой арматуры

Максимальное сжимающее напряжение бетона на уровне центра тяжести сечения:

Т.к. требования норм выполняются.

Вторые потери: От усадки бетона

Потери от ползучести бетона:

Итого вторые потери:

Знак "минус" означает, что на данной стадии верхняя грань растянута.

Суммарная величина потерь предварительного напряжения (принимается всегда не менее 100 МПа):

Предварительное напряжение с учетом всех потерь

Усилие обжатия с учетом всех потерь:

1.2.7 Расчет прочности наклонных сечений на действие поперечных сил

Расчет наклонных сечений панели на поперечную силу:

Исходные данные для расчета:

Продольные ребра армированы плоскими каркасами с поперечными стержнями из арматуры класса В500 () и продольными стержнями из Ш 8 А400 (), поперечные стержни 2 Ш5

Принимаем предварительно диаметр поперечных стержней равным 5мм. в сечении панели

А шаг поперечных стержней на приопорных участках

Проверяем условие прочности по бетонной полосе:

условие выполняется

Вычисляем параметры, необходимые для проверки условия прочности:

что больше принятого шага 150мм.

Следовательно, хомуты учитываются в расчете;

Поперечная сила воспринимаемая бетоном:

Поэтому принимаем

Поперечная сила воспринимаемая хомутами в наклонном сечении с длиной горизонтальной проекции

Поперечная сила в нормальном сечении, приходящаяся на расстоянии 1676 мм от опоры

Проверяем условие прочности:

Условие удовлетворяется. Следовательно, принятые диаметр и шаг поперечных стержней обеспечивают прочность наклонных сечений панели при действии поперечных сил.

Длина зоны передачи напряжений:

Тогда у концов продольных ребер на длине

устанавливаем дополнительную поперечную арматуру в виде U-образных сеток из проволоки 5 В500 с шагом стержней 100 мм; эти сетки охватывают напрягаемую арматуру и ставятся на всю высоту продольного ребра.

1.2.8 Расчет полки на местный изгиб

При отсутствии поперечных ребер полка работает как балочная плита на изгиб в коротком направлении, т.е. между продольными ребрами. Для расчета из полки вырезается полоса шириной которая рассматривается как балка пролетом частично защемленная в продольных ребрах.

Расчетный пролет полки (в свету между продольными ребрами):

Погонная нагрузка на полосу шириной численно равна распределенной по площади, т.е. (табл.1).

Изгибающий момент в полке с учетом ее частичной заделки в продольные ребра (т.е. с учетом возможности поворота опорных сечений)

Арматуру полки подбираем как для изгибаемого элемента прямоугольного профиля размером

Рабочей высота сечения при толщине защитного слоя бетона

Тогда

Полку армируем рулонной сеткой с поперечными рабочими стержнями Ш5 В500 Требуемая площадь сечения рабочих стержней на 1 м ширины полки:

Принимаем шаг рабочих стержней 150 мм, тогда площадь сечения на 1 м полки составит Продольные стержни полки принимаем из проволоки Ш4 В500 с шагом 200 мм.

1.2.9 Расчет панели в стадии предварительного обжатия

Проверку прочности панели в стадии предварительного обжатия производим для сечений в местах расположения монтажных петель, где отрицательный момент от веса панели при ее подъеме суммируется с моментом от усилия обжатия.

Исходные данные:

(2 Ш 18 А600; );

(2 Ш 8 А400; );

(4 Ш 4 В500); (6 Ш 4 В500); (2 Ш 8 А400);

Расстояние от верхней грани до центра тяжести всей арматуры равно:

тогда рабочая высота сечения:

Предварительное напряжение с учетом первых потерь при коэффициенте

Передаточная прочность бетона

Расчет:

Длина зоны передачи напряжений:

В этом сечении при подъёме плиты действует момент от собственного веса, растягивающий нижнюю, наиболее обжатую зону.

Тогда коэффициент динамичности не учитывается, а коэффициент надежности по нагрузке принимается равным

Определим момент:

Для арматуры класса В500 в таблице 4 находим:

Высота сжатой зоны:

Проверим прочность плиты:

1.2.10 Расчет панели по раскрытию нормальных трещин в стадии эксплуатации

Исходные данные:

R_btser=1,55МПа, R_bser=18,5МПа;

Предельно допустимая для арматуры А600 ширина раскрытия трещин:

продолжительная - , непродолжительная -

Расчет:

1. Момент усилия обжатия

2. Проверяем условие:

условие не выполняется, значит, в стадии эксплуатации на нижней (растянутой) грани панели образуются нормальные трещины.

Проверяем ширину раскрытия трещин:

расстояние a_s от нижней грани до центра тяжести всей продольной арматуры в растянутой зоне

плечо внутренней пары сил

Моменты всех сил относительно центра тяжести растянутой арматуры

от полной нормативной нагрузки:

от постоянной и длительно действующей нагрузки:

от момента образования трещин:

Приращение напряжений в растянутой арматуре:

от полной нагрузки

от продолжительно действующей нагрузки

от момента образования трещин

Проверяем условие:

Высота растянутой зоны в упругой стадии

Ограничения СНиП:

оба условия выполняются.

Площадь растянутой зоны бетона

Усредненный диаметр растянутой арматуры

Расстояние между нормальными трещинами:

Значение коэффициента для определения раскрытия трещин

Ширина раскрытия трещин при

тогда ширина непродолжительного раскрытия трещин

что меньше предельно допустимой ширины непродолжительного раскрытия трещин, в стадии эксплуатации прочность обеспечена.

1.2.11. Расчет панели по раскрытию нормальных трещин в стадии изготовления