Расчет и конструирование железобетонной многопустотной панели перекрытия размером 5980х1390х220 мм

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Расчет и конструирование многопустотной панели (над подвальным помещением)

1.1 Сбор нагрузок

1.2 Определение нагрузок и усилий

1.3 Подбор сечений

1.4 Расчет по прочности нормальных сечений

1.5 Расчет по прочности наклонных сечений

1.6 Определение прогибов

1.7 Расчет панели по раскрытию трещин

1.8 Расчет по длительному раскрытию трещин

1.9 Проверка по раскрытию трещин, наклонных к продольной оси

1.10 Проверка панели на монтажные нагрузки

Литература

Заключение

ВВЕДЕНИЕ

железобетонная многопустотная панель прогиб

На долю плит перекрытий многопустотных приходится около 30% сборного железобетона.

Плиты перекрытий железобетонные многопустотные высотой 220 мм предназначены для перекрытий многоэтажных общественных зданий, производственных и вспомогательных предприятий и сооружений различного назначения.

Железобетонные перекрытия являются наиболее надежными и долговечными и поэтому в настоящее время находят повсеместное применение в гражданском строительстве.

Наиболее распространение в гражданском строительстве получили плитные перекрытия. Основными несущими элементами плитных перекрытий являются различные виды железобетонных панелей-настилов, изготовляемых из бетона.

В зависимости от конструктивных схем зданий они бывают: из панелей, опирающихся концами на продольные несущие стены или на прогоны, уложенные вдоль здания; из панелей, опирающихся концами на поперечные стены или прогоны, уложенные поперек здания; из панелей, опирающихся на несущие стены или прогоны по трем или четырем сторонам; из панелей, опирающихся по четырем углам на колонны каркаса.

Сборные железобетонные плиты перекрытий в ходе их установки жестко заделываются в стенах с помощью анкерных креплений и скрепляются между собой сварными или арматурными связями. Швы между плитами замоноличивают раствором. Таким образом, получаются достаточно жесткие горизонтальные диски, увеличивающие общую устойчивость зданий.

Многопустотные панели широко применяют для устройства перекрытий. Изготовляют их чаще всего из бетонов классов В15 и В25 длиной от 2,4 до 6,4 м и шириной от 0,8 до 2,4 м при толщине 220 мм.

Панели бывают с круглыми и овальными пустотами.

В данном проекте рассчитывается многопустотная панель размером 5980х1390х220 мм, с круглыми пустотами 159 мм.

1. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ МНОГОПУСТОТНОЙ ПАНЕЛИ (НАД ПОДВАЛЬНЫМ ПОМЕЩЕНИЕМ)

Исходные данные:

нагрузка постоянная нормативная: q_n=4200 H/м²;

коэффициент надежности по постоянной нагрузке: г_f=1,1;

нагрузка кратковременная: 2609 H/м²;

нагрузка временная длительная: 1298 H/м²;

коэффициент надежности по временной нагрузке: г_f=1,2;

1.1 Сбор нагрузок

Таблица 1-Нагрузки на междуэтажное перекрытие

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, H/м2	Коэффициент надежности по нагрузке гf	Расчетная нагрузка, H/м2
Постоянная	4200	1,1	5040
Временная: кратковременная длительная	2609 1298	1,2 1,2	2612 1557,6
Итого	3907	-	4170
Полная нагрузка: постоянная и длительная кратковременная	7814 2609	- -	8340 2612
Итого	10428	-	10952

1.2 Определение нагрузок и усилий

На 1м длинны панели шириной b=1,39 м действуют следующие нагрузки, H/м:

а) Кратковременная нормативная pⁿ=3627 H/м

б) Кратковременная расчётная р=3631 Н/м

в) Постоянная и длительная нормативная нагрузка qⁿ=10861 Н/м

г) Постоянная и длительная расчетная нагрузка q=11593 Н/м

д) Итого нормальная нагрузка qⁿ+pⁿ=14488 Н/м

е) Итого расчетная нагрузка q+p=15224 Н/м

Расчетный изгибающий момент от полной нагрузки:

расчетный изгибающий момент от полной нормативной нагрузки (для расчета прогибов и трещиностойкости) при г_n=1

то же, от нормативной постоянной и длительной временной нагрузок

то же, от нормативной кратковременной нагрузки

Максимальная поперечная сила на опоре от расчетной нагрузки

то же, от нормативной нагрузки



1.3 Подбор сечений

Для изготовления сборной панели принимаем: бетон класса В30, Е_b=32,5·10³ МПа, R_b=17 МПа, R_bt=1,2 МПа, г_b2=0,9; продольную арматуру-из стали класса А-II, R_s=280 МПа, поперечную арматуру из стали А-I, R_s=225 МПа и R_sw=175 МПа; сварные сетки в верхней и нижней полках панели из проволоки класса Вр-I, R_s=360 МПа при d=5 мм и R_s=365 МПа при d=4 мм.

Панель рассчитываем как балку прямоугольного сечения с заданными размерами b*h=139·22 (где b-номинальная ширина; h-высота панели). Проектируем панель шестипустотной. В расчете поперечного сечения пустотной панели приводим к эквивалентному двутавровому сечению. Заменяем площадь круглых пустот прямоугольниками той же площади и того же момента инерции. Вычисляем:

h₁=0,9d=0,9·15,9=14,3 см; (8)

h_f=h^?_f= = =3,85?3,8 см; (9)

приведенная толщина ребер b=137-6·14,3=51,2 см (расчетная ширина сжатой полки b^?_f=137 см).

1.4 Расчет по прочности нормальных сечений

Предварительно проверяем высоту сечения панели перекрытия из условия обеспечения прочности при соблюдении необходимой жесткости по формуле:

h= · = · =25,1?25 см, (10)

где qⁿ=gⁿ+pⁿ=7814+2609=10423 Н/м.

Принятая высота сечения h=22 см достаточна. Отношение h^?_f/h=3,8/22=0,173>0,1; в расчете вводим всю ширину полки b^?_f=137 см. Вычисляем по формуле:

А₀= = =0,086, (11)

где h₀=h-a=22-3=19 см.

По таблице 2.12 /5,стр.91/ о=0,07, з=0,955. Высота сжатой зоны х=оh₀=0,07·19=1,33 см<h^?_f=3,8 см нейтральная ось проходит в пределах сжатой полки. Площадь сечения арматуры :

A_s= = =12,7 см²; (12)

предварительно принимаем 6Ш16А-II, A_s=15,27 см², а также учитываем сетку C-I 1350·5940 (ГОСТ 8478-81), A_s=6·0,116=1,18 см²; УA_s=1,18+15,27=16,45 см²; стержни диаметром 16мм распределяем по два в крайних ребрах и два в одном среднем ребре.

1.5 Расчет по прочности наклонных сечений

Проверяем условие необходимости постановки поперечной арматуры для многопустотных панелей, Q_max=43,2 кН.

Вычисляем проекцию с наклонного сечения по формуле:

c= = , (13)

где ц_b2=2-для тяжелого бетона; ц_f-коэффициент, учитывающий влияние свесов сжатых полок; в многопустотной плите при семи ребрах

ц_f=7·0,75· = 7·0,75 =0,045<0,5; (14)

ц_n=0, ввиду отсутствия усилий обжатия значение B_b=ц_b2()R_btг_b2bh²₀=2(1+0,385)1,2·0,9·50,2·19²·(100)=54,2·10⁵ Н·см

В расчетном наклонном сечении Q_b=Q_sw=Q/2, следовательно, c=B_b/(0,5Q)=54,2·10⁵/(0,5·43244)= 158 см>2h₀=2·19=38 см. Принимаем с=38 см, тогда Q_b=B_b/c=54,2·10⁵/38=1,43·10⁵H=89 кН>Q=42,2 кН. Следовательно, поперечная арматура по расчету не требуется.

Поперечную арматуру предусматриваем из конструктивных условий, располагая ее с шагом:

s?h/2=22/2=11 см, а также s?15 см. (15)

Назначаем поперечные стержни диаметром 6мм класса А-I через 10см у опор на участках длинной ј пролета. В средней Ѕ части панели для связи продольных стержней каркаса по конструктивным соображениям ставим поперечные стержни через 0,5 м /см. Если в нижнюю сетку С-1 включить рабочие продольные стержни, то приопорные каркасы можно оборвать в ј пролета панели.

1.6 Определение прогибов

Момент в середине пролета от полной нормативной нагрузки Mⁿ=61524 Н·м; от постоянной и длительной нагрузок М_ld=46122 Н·м; от кратковременной нагрузки М_cd=15402 Н·м.

Определим прогиб панели приближенным методом, используя значение л_lim. Для этого предварительно вычислим:

г=г^ґ= = =0,34; (16)

мб= = = 0,111. (17)

По табл.2.20 /5,стр.126/ находим л_lim=16 при мб=0,15 и арматуре класса А-II.

Общая оценка деформативности панели по формуле:

l/h₀+18h₀/l? л_lim, (18)

так как l/h₀=598/19= 31>10, второй член левой части неравенства ввиду малости не учитываем и оцениваем по условию l/h₀? л_lim:

l/h₀=31> л_lim=16, (19)

условие не удовлетворяются, требуется расчет прогибов.

Прогиб в середине пролета панели по формуле от постоянных и длительных нагрузок:

ѓ_max=Sl²/r_c=5,98^2, (20)

где 1/r_c-кривизна в середине пролета панели, определяемая по формуле:



7,9·10^-5 см^-1, (21)

здесь коэффициенты k_1ld=0,38 и k_2ld=0,2 приняты по табл.2.19 /5,стр.122/ в зависимости от мб=0,15 и г^ґ=0,34?0,6 для двутавровых сечений.

Вычисляем прогиб ѓ следующим образом: ѓ_max=(5/48)598²·7,9·10^-5=1,7 см, что меньше ѓ_lim=3 см для элементов перекрытия с плоским потолком при l=6/7,5 табл.2.2 /5,стр.69/.

1.7 Расчет панели по раскрытию трещин

Панель перекрытия, согласно табл.2.9 /5,стр.82/, относится к третей категории трещиностойкости как элемент, эксплуатируемый в закрытом помещении и армированный стержнями из класса стали класса А-II. Предельно допустимая ширина раскрытия трещин б_crc1=0,4 мм и б_crc2=0,3 мм.

Для элементов третьей категории трещиностойкости, рассчитываемых по раскрытию трещин, нормальных к продольной оси, при действии кратковременных и длительных нагрузок должно соблюдаться условие:

б_crc=б_crc1-б_crc2+б_crc3<б_crc,max, (22)

где б_crc1-б_crc2-приращение ширины раскрытия трещин в результате кратковременного увеличения нагрузки от постоянной и длительной до полной; б_crc3-ширина раскрытия трещин от длительного действия постоянных и длительных нагрузок.

Ширину раскрытия трещин определяем по формуле:

б_crc=дц_lб20(3,5-100м)д_a; (23)

для вычисления б_crc используем данные норм и величины, полученные при определении прогибов:

а) д=1-как для изгибаемых элементов;

б) б=1- для стержневой арматуры периодического профиля;

в) d=1,6 см.по расчету;

г) E_s=2,1·10⁵ МПа-для стали класса А-II;

д) д_а=1, так как а₂=3см<0,2/h=0,2·22=4,4 см;

е) ц_l=1-при кратковременных нагрузках и ц_l=1,6-15м-при постоянных и длительных нагрузках;

принимаем м=0,01 (см. п.4.14 СНиП 2.03.01-84), тогда ц_l=1,6-15·0,02=1,3;

. (25)

Определяем z₁:

Здесь ц^ґ_f=0,55; h^ґ_f/h₀=3,8/22=0,173; h₀=19 см; по формуле находим о:

Значение д от действия всей нормативной нагрузки:

то же, от действия постоянной и длительной нагрузки:

Вычисляем о при кратковременном действии всей нагрузки:

продолжаем расчет как тавровых сечений.

Значение z₁ по формуле (26):

Упругопластический момент сопротивления железобетонного таврового сечения после образования трещин:

W_s=A_sz₁=16,45·15,5=255 см³. (32)

1.8 Расчет по длительному раскрытию трещин

M_ld=46,1 кН·м. Напряжение в растянутой арматуре при действие постоянных и длительных нагрузок.

у_s2=M_ld/W_s=46,1·10⁵/255=18078 Н/см²=181 МПа, (33)

где W_s=255 см³ принято без пересчета величины z₁, так как значение о при подстановке в формулу параметра д_ld=0,026 (вместо д=0,15) изменяется мало.

Ширина раскрытия трещины от действия постоянной и длительной нагрузок при ц_l=1,3

условие удовлетворяется.

Расчет по кратковременному раскрытию трещин. Mⁿ=61 кН·м; M_ld=46,1 кН·м; a_crc определяем по формуле.

Напряжение в растянутой арматуре при совместном действии всех нормативных нагрузок:

Приращение напряжения от кратковременного увеличения нагрузки от длительно действующей до ее полной величины Ду_s=у_s1-у_s2=239-181=58 МПа.

Соответствующее приращение ширины раскрытия трещин при ц_l=1 по формуле будет:



Ширина раскрытия трещин при совместном действии всех нагрузок a_crc=0,021+0,084=0,105 мм<a_crc1,max=0,4 мм, т.е. условие удовлетворяется.

Значение a_crc по формуле (23) можно подсчитывать без предварительного вычисления напряжений Ду_s, подставляя в формулу значения у_s=M/W_s. В этом случае расчет значений a_crc будет иметь следующий вид:

1.9 Проверка по раскрытию трещин, наклонных к продольной оси

Ширину раскрытия трещин, наклонных к продольной оси элемента и армированных поперечной арматурой, определяют из формулы по СНиП 2.03.01-84:

где ц_l-коэффициент, равный 1,0 при учете кратковременных нагрузок, включая постоянные и длительные нагрузки непродолжительного действия, и 1,5 для тяжелого бетона естественной влажности при учете постоянных и длительных нагрузок продолжительного действия; ?=1,4-для гладкой проволочной арматуры (см. п. 4.14 СНиП); d_w=6ШA-I-диаметр поперечных стержней (хомутов); a=E_s/E_b=2,1·10⁵/(3,25·10⁴)=6,46; м_w=A_sw/(bs)=0,85/(50,2·10)=0,0027 (здесь A_sw-площадь сечения поперечных стержней; в семи каркасах предусмотрено 3Ш6A-I, A_sw=3·0,283=0,85 см²).

Напряжение в поперечных стержнях (хомутах)

где

здесь ц_n=0; c=2h₀=2·19=38 см;

получается отрицательная величина; Qⁿ=41153 Н-поперечная сила от действия полной нормативной нагрузки при г_f=1,0; Qⁿ_ld=30851 Н-то же,, от постоянной и длительных нагрузок.

Так как у_sw по расчету величина отрицательная, то раскрытие трещин, наклонных к продольной оси, не будет.

1.10 Проверка панели на монтажные нагрузки

Панель имеет четыре монтажные петли из стали класса A-II, расположенные на расстоянии 70 см от концов панели. С учетом коэффициента динамичности k_d=1,4 расчетная нагрузка от собственного веса панели

где q=h_redp=0,13·25000=3250 Н/м²-собственный вес панели; b - конструктивная ширина панели; h_red-приведенная толщина панели; р - плотность бетона.

Расчетная схема панели показана на рис.3.17. Отрицательный изгибающий момент консольной части панели

При подъеме панели веем ее может быть передан на две петли. Тогда усилие на одну петлю составляет

Площадь сечения арматуры петли

Принимаем конструктивно 4Ш12 с A_s=4,52 см², А-II (площадь одного стержня A_s=1,13 см²).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Задание к курсовому проекту на тему: «Расчет и конструирование железобетонной многопустотной панели перекрытия над подвальным помещением размером 5980х1390х220 мм» выполнено в соответствии с полученным заданием.

Поставленные учебные цели и задачи выполнены полностью.

ЛИТЕРАТУРА

Нормативная литература

1. СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения утверждены Постановлением Госстроя РФ от 30.062003 № 127, Дата введения 1 марта 2004 года.

2. СНиП 2.03.01-84* Бетонные и железобетонные конструкции. ГОССТРОЙ СССР, РАЗРАБОТАНЫ НИИБЖ Госстроя СССР (д-р техн. наук, проф. А. А. Гвоздев - руководитель темы; доктора техн. наук А. С. Залесов, Ю. П. Гуща; д-р техн. наук, проф. В. А. Клевцов; кандидаты техн. наук Е. А. Чистяков, Р. Л. Серых, Н. М. Мулин и Л. К. Руллэ) и ЦНИИпромзданий Госстроя СССР (И. К. Никитин ѕ руководитель темы; Б. Ф. Васильев).

3. СП 52-101-2003 Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры -М.: 25.12.2003 Госстрой России Постановление 215.

4. СП 52-102-2004 Предварительно напряженные железобетонные конструкции. Разработан Научно-исследовательским, проектно-конструкторским и технологическим институтом бетона и железобетона (ГУП «НИИЖБ») Госстроя России, Внесен Управлением технического нормирования, стандартизации и сертификации в строительстве и ЖКХ Госстроя России, Одобрен и рекомендован для применения письмом Госстроя России от 24.05.2004 № ЛБ-473/9.

Основная литература

5. Примеры расчета железобетонных конструкций: учебник: А. П. Мандриков. 2-е издание переработанное и дополненное - Москва стройиздат 1989 год.

6. Строительные конструкции: учебник Р. Л. Маилян. Допущено Ассоциацией строительных высших учебных заведений России в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по направлению «Строительство», Издание второе, Ростов-на-Дону Феникс 2005.

Интернет ресурсы

7. www.metall-stroit.org.ua

8. www.nanocad.ru

9. www.piks-spb.ru

10. www.zodchii.ws

Размещено на Allbest.ru