Расчет панели перекрытия

Содержание:

1. Исходные данные.
2. Компоновка перекрытия
3. Расчет панели перекрытия
1. Расчет нагрузок действующих на панель
2. Предварительное определение размеров панели
3. Определение рабочей схемы геометрии и размеров  расчетных поперечных размеров панели перекрытия
4. Подбор необходимой продольной арматуры при расчете панели на общий изгиб(расчет по нормальным сечениям)
5. Подбор поперечной арматуры  при расчете панели на общий изгиб(расчет по наклонным сечениям)
6. Конструирование панелей перекрытия
4. Расчет неразрезного ригеля
1. Расчет нагрузок на ригель
2. Определение внутренних усилий в ригеле
3. Подбор сечений продольной и поперечной арматуры ригеля.
4. Конструирование ригеля.  Построение «эпюры материалов».
5. Расчет колонны.
1. Определение нагрузок
2. Подбор сечения арматуры колоны
3. Расчет консоли
4. Конструирование колоны
6.            Расчет и конструирование фундамента под колонну
7. Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет и конструирование пустотной  предварительно напряжённой плиты.

Размеры и форма плиты

 

 

 

Рис.1 Сечение  плиты.

 

Рис.2 Опирание плиты на ригель.

 

 

Рис.3. Схема  нагрузок.

Характеристики материалов

Пустотную предварительно напряженную  плиту армируют стержневой арматурой  класса А-IV с электрохимическим натяжением на упоры форм. Плиты подвергают тепловой обработке при атмосферном давлении.

Характеристики арматуры:

1) Нормативное сопротивление арматуры  растяжению: Rsw=285 МПа,

2) Расчётное сопротивление арматуры  растяжению: Rs=355 МПа,

3) Модуль упругости: Еs=200000 МПа.

К плите предъявляют требования 3-й категории по трещиностойкости. Бетон принят тяжёлый класса В20 в  соответствии с принятой напрягаемой  арматурой.

Характеристики бетона:

1. Расчётная призменная прочность бетона на сжатие: Rb=11,5*0,9=10,35 МПа,
2. Коэффициент условий работы бетона: γb2 = 0,9,
3. Расчётное сопротивление бетона осевому растяжению: Rbt= 0,9 МПа,
4. Модуль упругости бетона: Еb=27000 МПа.

3. Расчет панели перекрытия

Расчет любой строительной конструкции, в общем случае, состоит из ряда последовательных этапов:

- определение расчетной схемы  конструкции;

- определение ее габаритных  размеров;

- подсчета нагрузок, действующих  на конструкцию;

- определение внутренних силовых  факторов, возникающих в конструкции от действия внешней нагрузки (построение эпюр М, N, Q) и выделение расчетных значений силовых факторов;

- уточнение геометрии расчетных  сечений;

- подбора арматуры на действие  каждого силового факторов отдельности (расчет по первой группе предельных состояний);

- определение, при необходимости,  ширины раскрытия трещин и  величины прогиба конструкции (расчет по второй группе предельных состояний);

- конструирование расчетных сечений  с учетом конструктивных требований СНиП и технологических факторов, связанных с изготовлением конструкции, ее транспортировкой и монтажом на строительной площадке.

В настоящем проекте все конструкции  растываются только по прочночти, т.е. по первой группе предельных состояний.

3.1 Расчет нагрузок, действующих на  панель

Подсчет нагрузок на 1м²перекрыти приведен в таблице 1. Находим расчетную нагрузку на 1м длины при ширине плиты B_H=1,070, с учетом коэффициента надежности по назначению здания ;

Таблица .1

Вид нагрузки	Нормативное значение нагрузки, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке  γƒ	Расчетное значение нагрузки, кН/м2
Постоянная
1.Собственный вес конструкции  пола	0,48	1,3	0,624
2.Собственный вес панели  перекрытия	3	1,1	3,3
ИТОГО	3,48	-	3,924
Временная
3.Длительно действующая	6,72	1,2	8,064
4.кратковременно действующая	4,48	1,2	5,378
ИТОГО	11,2	-	14,442
ВСЕГО	14,88	-	17,366

Расчет  производиться для плиты ПП-1 с  размерами 1,1×6,8

3.2Предварительное  определение размеров панели

С типовыми заводскими формами предварительно назначаются следующие размеры сечения: толщина плиты 220мм, расстояния между пустотами 25мм, диаметр пустот 159мм.

 

3.3Определение  рабочей схемы геометрии и  размеров  расчетных поперечных  размеров панели перекрытия

Панель перекрытия рассчитывается как балка, лежащая на двух опорах, загруженная равномерно распределенной нагрузкой.

3.4Подбор необходимой  продольной арматуры при расчете  панели на общий изгиб(расчет  по нормальным сечениям)

Расчетным изгибающим моментом является максимальный изгибающий момент в середине пролета панели:

,

Где l₀-расчетный пролет панели, принимаемый равным расстоянию между центрами зон опирания панели на ригель;

q-погонная расчетная нагрузка, кН/м,

здесь q-полная расчетная нагрузка на 1 м² панели, кН/м²;

-коэффициент надежности  по значению здания, равный 0,95.

B_p-ширина панели, м.

 кН/м

Максимальная  поперечная сила:

При расчете  таврового сечения нейтральная  ось может проходить как в  пределах высоты полки (x≤h_ƒ), так и за ее пределами (x≥h_ƒ).

Для определения  случая расчета определяют величину момента, воспринимаемого сечением в случае, когда нейтральная ось проходит по нижней грани полки:

M_ƒ=R_b*b'_ƒ*h'_ƒ*(h₀-0,5* h'_ƒ)я

R_b-расчетное значение призменной прочности бетона, Н/см², определяется и умножается на коэффициент условий работы бетона γ_b2 равный 0,9.

R_b=11,5*0,9=10,35МПа,

h₀-рабочая высота сечения панели, равная расстоянию от центра тяжести растянутой арматуры до крайней сжатой грани сечения, см,

h₀=h-a,

здесь а=m+d/2 при однорядном расположении арматуры,

m-толщина  защитного слоя бетона, принимается  в соответствии с требованиями (2,п.п.5.4,5.5);

d-диаметр  арматуры, задается самостоятельно;

h₀=220-20-14/2=207мм,

примем толщину  защитного слоя 27мм, тогда рабочая  сторона сечения панели равна  h₀=180мм.

M_ƒ=10,35*10⁶*1,7*0,061*(0,18-0,5*0,061)=133,05

Полученное  значение больше расчетного изгибающего  момента, следовательно нейтральная ось проходит в пределах сжатой полки:

129,21кН*м<133,05кН*м

А₀=

А₀=

При А₀=0,204, ξ=0,23,ν=0,905(3.прил.3.)

Граничная относительная  высота сжатой зоны сечения, определяется по формуле:

ξ_R=

,

здесь ϖ=0,85-0,008*R_b=0,76-характеристика бетона сжатой зоны;

σ_SR-напряжение в арматуре, применяемое для сжатия стали классов А-I,A-II,A-III, Bp-I равным R_S МПа.

σ_SCM-предельное напряжение в арматуре сжатой зоны, принимаемое при γ_b1≥1,0 равным 400МПа, а при γ_b1≤1,0 равным 500 МПа.

ξ_R=

,

ξ=0,23<< ξ=0,60-условие  применимости расчетных формул соблюдается. Площадь сечения продольной арматуры в ребрах определяется по формуле:

А_S=

А_S=

Примем 4Ø8 A_S=2,01 A-III.

3.5Подбор поперечной  арматуры  при расчете панели  на общий изгиб(расчет по наклонным сечениям)

Наклонные сечения - это, сечения  в которых действуют главные  растягивающие напряжения. Причиной проявления которых являются поперечные силы. Расчет по наклонным сечениям на действие поперечных сил необходим в тех случаях, когда выполняется неравенство:

Q>Q_b=φ_b3(1+φ_ƒ)*R_b1*b*h₀,где

Q-максимальная поперечная сила, воспринимаемая бетоном в наклонном сечении, кН;

Q_max=

φ_b3-коэффициент, для тяжелого бетона равный 0,6;

φ_ƒ-коэффициент, учитывающий влияние сжатых полок на несущую способность тавровых и двутавровых элементов,

φ_ƒ=

,

при этом принимается не более b+3*h_f;

Q_b=0,6(1+0,18)*1,08*10⁶*1,77*0,18=243,61кН

243,61>86,87кН,

Трещин не образуется.

3.6Конструирование  панелей перекрытия

В плитах с пустотами минимальная  толщина полок 25—30 мм, ребер 30—35 мм; в ребристых плитах с ребрами  вниз толщина полки (плиты) 50—60 мм. Плиты ребрами вверх при относительно малой приведенной толщине бетона 8 см менее индустриальны, так как при их использовании требуется устройство настила под полы. В результате стоимость перекрытия оказывается более высокой. В ребристых панелях ребрами вниз П-образных приведенная толщина бетона 10,5 см, расход стальной арматуры на 1 м2 площади составляет 8,3—21,5 кг в зависимости от временной нагрузки. Расчетную ширину сечения плиты с ребрами вверх принимают равной суммарной ширине ребер, и расчет ведут как для прямоугольного сечения. Поперечную арматуру плиты из условия прочности по наклонному сечению рассчитывают по расчетной ширине ребра, равной суммарной ширине всех ребер сечения.

4.Расчет  неразрезного ригеля

Расчет неразрезного ригеля. Ригель многопролетного перекрытия представляет собой элемент рамной конструкции. При свободном опирании концов ригеля на наружные стены и равных пролетах ригель можно рассчитывать как неразрезную балку. При этом возможен учет образования пластических шарниров, приводящих к перераспределению и выравниванию нагибающих моментов между отдельными сечениями. Сущность расчета статически неопределимых железобетонных конструкций с учетом, перераспределении усилий. При некотором значении нагрузки напряжения в растянутой арматуре из мягкой стали достигают предела текучести. С развитием в арматуре пластических деформаций (текучести) в железобетонной конструкции возникает участок больших местных деформаций, называемый пластическим шарниром. В статически определимой конструкции, например в свободно лежащей балке, с появлением пластического шарнира под влиянием взаимного поворота частей балки и развивающегося значительного прогиба высота сжатой зоны сокращается, в результате чего достигается напряжение в сжатой зоне, наступает разрушение. Иначе ведет себя статически неопределимая конструкция. Здесь с появлением пластического шарнира повороту частей балки, развитию прогиба системы и увеличению напряжений в сжатой зоне препятствуют лишние связи (защемления на опорах). Поэтому при дальнейшем увеличении нагрузки разрушение в пластическом шарнире не произойдет до тех пор, пока не появятся новые пластические шарниры и не выключатся лишние связи. В статически неопределимой системе возникновение пластического шарнира равносильно выключению лишней связи и снижению на одну степень статической неопределимости системы. Для рассмотренной балки с двумя защемленными концами возникновение первого пластического шарнира превращает ее в систему, один раз статически неопределимую; потеря геометрической неизменяемости может наступить лишь с образованием трех пластических шарниров — на обеих опорах и в пролете.

4.1Расчет нагрузок  на ригель

Величина равномерно распределенной нагрузки на ригель подсчитывается с грузовой площади шириной , равной полусумме расстояний от рассматриваемого ригеля до соседних с ним ригелей и длиной 1м.

4.2Определение  внутренних усилий в ригеле

Ригели  расположены поперек здания, образуя  с колоннами несущие поперечные рамы. Стык ригеля с колонной принят консольным. Жесткость стыка обеспечена сваркой закладных деталей и  выпусков арматуры с последующим  замоноличиванием стыка. Опирание ригеля на колонну принято шарнирным. Заделка  ригеля в стену принято 250 мм. Поперечные рамы работают на восприятие вертикальных нагрузок.