144737 (Проектирование сборного перекрытия), страница 2

где l- длина стержня (плиты), l = 5.46 м.

Принимаем _sp = 520 МПа.

Арматура плиты - стержневая, ее натяжение предусматривается на упоры, бетон - тяжелый, подвергнутый тепловой обработке в камерах. В этом случае будут следующие потери предварительного напряжения.

- от релаксации напряжений в арматуре

- от быстронатекающей ползучести:

при ,где R_bp – передаточная прочность бетона, которую принимаем из условия

- коэффициент, принимаемый = 0,25 + 0,025 R_bp, но не более 0,8

_bp - напряжения в бетоне от усилия предварительного обжатия на уровне центра тяжести арматуры

,

,

следовательно,

- от усадки бетона ₈ = 35 МПа;

-от ползучести бетона

, при ,

где ₁= 0,85 - коэффициент, принимаемый для бетона, подвергнутого тепловой обработке.

Полные потери

.

2.3.5 Расчет по образованию нормальных трещин

Категория трещиностойкости плиты - третья. В ней при действии полной нормативной нагрузки допускается образование и ограниченное по ширине раскрытие трещин.

При статическом расчете плиты (п. 2. 2) установлены значения нормативных нагрузок: постоянных - g_n = 6,054 кН/м² и временных – p_n = 2,0 кН/м².

Погонные нагрузки на плиту: ; , где b_n - номинальная ширина плиты, b_n=1,1 м.

Изгибающие моменты в плите от нормативных нагрузок:

от постоянной

от временной

от полной

Усилие предварительного обжатия с учетом всех потерь

Расстояние от центра тяжести сечения до верхней ядровой точки

Упругопластический момент сопротивления сечения относительно растянутой грани

Изгибающий момент, воспринимаемый сечением при образовании трещин,

где R_bt,ser - расчетное сопротивление бетона растяжению для второй группы предельных состояний, определяемое по таблице 3.36, R_bt,ser=1.4МПа.

M < M_crc

51,59 > 33,26кН*м,

следовательно, трещины не образуются.

2.3.6 Определение прогибов плиты

Предельные прогибы плит перекрытий при l₀ < 5,7, f_lim = l₀/200 = 5360/200 = 26,8 мм.

При отсутствии трещин в растянутой зоне кривизна плиты от действия постоянных нагрузок:

Кривизна, обусловленная выгибом от кратковременного действия усилия предварительного обжатия:

кривизна, обусловленная выгибом вследствие усадки и ползучести бетона от усилия предварительного обжатия:

,

; ;

,

Полная кривизна плиты

Определяем прогиб плиты

-следовательно, необходимо уменьшить величину преднапряжения.

2.4 Конструирование плиты

Геометрические параметры запроектированной плиты см. рис. 3. В качестве продольной рабочей арматуры устанавливаем 4 стержня 10 мм из арматуры класса А800(см. п.2.3.1). Поперечную арматуру устанавливаем по конструктивных требованиям, 4 каркаса 3 В-500 с шагом S = 100 мм.

Для предотвращения образования трещин на верхней поверхности плиты от усилия предварительного обжатия на концевых участках каркасов в зоне действия максимальных поперечных сил устанавливаем дополнительные стержни 10 мм класса А400 на длине 400 мм.

По всей верхней поверхности плиты конструктивно укладывается горизонтальная арматурная сетка для «распределения» местных нагрузок, а также восприятия напряжений от усадки бетона, усилий при изготовлении, транспортировке и монтаже, предварительного обжатия, случайных механических воздействий и др. Площадь ее поперечного сечения назначаем, исходя из минимального процента армирования, равного 0,05%.

Шаг продольных и поперечных стержней в сетке принимаем равным 200 мм. Тогда количество продольных стержней, стержней.

Требуемая площадь поперечного сечения арматуры

По сортаменту (таблица 3.136) подбираем 3 мм.

У концов плиты ниже напрягаемой арматуры устанавливаем горизонтальные корытообразные сетки для предотвращения трещин вдоль напрягаемых стержней в зоне анкеровки и их продергивания. Длина каждой сетки 400 мм, диаметр стержней сеток - 4 мм, шаг - 100 мм, защитный слой - 10 мм.

У нижней грани плиты в середине пролета предусматривается такая же, но плоская горизонтальная распределительная сетка длиной 500 мм и с шагом стержней 200 мм.

В плите предусматриваем установку четырех монтажных петель, заглубленных в бетон. Петли устанавливаем над пустотами. Для возможности строповки в пустотах у петель предусматриваем отверстия. Диаметр петель принимаем 12 мм из арматуры класса А240.

Для обеспечения сопротивления смятию плиты на опорах от вертикальной нагрузки вышележащих стен и опорного давления, предотвращения распространения огня при пожаре, а также ликвидации «мостика холода» у наружных стен концевые участки пустот на длине 15 см заделываем с одного конца бетонными пробками, с другого - предусматриваем сужение пустот.

Рис.6.Армирование многопустотной плиты

3. Расчет и конструирование ригеля перекрытия

В курсовой работе необходимо запроектировать ригель с полужесткими стыками на опорах. Такие ригели наиболее широко применяются в каркасных зданиях. Особенностями полужестких стыков, определяющими их расчет, являются постоянные изгибающие моменты на опорах ригеля. В ригелях каркасов по серии 1.020-1 для жилых и общественных зданий величина опорного момента всегда равна 55 кН*м. Это обеспечивается за счет использования во всех стыках одинаковых калиброванных закладных деталей - «рыбок» (рис. 7).

Рис.7.Конструкция стыка ригеля с колонной

«Рыбки» (M1) приваривают к закладным деталям колонн и ригелей. Для возможности последующего обетонирования в целях защиты стальных деталей от коррозии в верхней части ригелей устраивают углубления.

Для опирания ригелей консоли на колоннах выполняют скрытыми в подрезках ригелей, что обусловлено эстетическими требованиями. Подрезки у опор ригелей снижают высоту их поперечного сечения, а следовательно, и прочность наклонных сечений в зонах действия максимальных поперечных сил.

Для обеспечения достаточной прочности наклонных сечений ригелей в местах подрезок часть нижней продольной арматуры отгибают под углом 45° и анкеруют сварным соединением с опорной закладной деталью.

Расчет ригеля начинаем с определения нагрузки на погонный метр

где q - полная расчетная нагрузка на 1 м² плиты (п. 2.2), q = 9,04 кН/м;

В - шаг ригелей (колонн), B = 5.7 м;

А - площадь поперечного сечения ригеля, A = 0.156 м² (рис. 1);

- объемный вес железобетона, =2500 кг/м³ (=25 кН/м³);

_f - коэффициент надежности по нагрузке, _f = 1.1.

Расчетный пролет ригеля

где l - пролет ригеля, l = 5,7 м;

b_k - ширина сечения колонны, принимаем b_k = 30 см. Максимальные расчетные усилия в ригеле:

в пролете

;

на опорах

Затем выполняем конструктивные расчеты.

Принимаем класс бетона по прочности на сжатие В25, класс арматуры: продольной рабочей и отгибов - А400, поперечной - А240.

Подберем продольную арматуру.

По таблице 3.4 6 определяем расчетное сопротивление бетона осевому сжатию, R_b = 14,55 МПа. По таблице 5.85 находим расчетное сопротивление продольной арматуры осевому растяжению, R_s = 375 МПа, по таблице 3.106 модуль деформации стали E_s = 20 МПа.

Находим рабочую высоту сечения , где a – защитный слой бетона, а = 3 см

Определяем

По таблице 3.11 6 определяем = 0,28, = 0,86

Определяем ω₀ = 0,85-0,008*R_b = 0,85-0,008*14,5 = 0,734

Вычисляем граничную относительную высоту сжатой зоны бетона

Проверяем условие ≤_R,

0,28 1,32, т.к. условие выполняется, то сжатая арматура по расчету не требуется.

Вычисляем требуемую площадь продольной рабочей арматуры

Подбираем по сортаменту (таблица 3.13 6) 4 стержня диаметром 18 мм из арматуры класса А400, А_s= 10,18см².

Проверяем процент армирования

Подберем поперечную арматуру.

При расчете прочности наклонных сечений учитываем, что часть поперечной силы воспринимается отгибами

где A_inc – площадь поперечного сечения отгибов,

R_s - расчетное сопротивление отгибов R_s = 355 МПа;

- угол наклона отгибов ( = 45°), sin = 0,707.

Поперечная сила, которая должна быть воспринята бетоном сжатой зоны и поперечной арматурой (хомутами):

Конструктивно устанавливаем 2 каркаса 6А240. Шаг поперечных стержней назначаем, исходя из конструктивных требований: S 0.5*h₁ и S 300 мм, S = 0.5*300 =150 мм. Окончательно принимаем S = 150 мм.

Расчет калиброванной закладной детали («рыбки») выполняем из условия, что она должна обеспечить восприятие изгибающего момента на опоре ригеля

М = 55 кН*м. При плече внутренней пары сил h₁ = 0.30 м (рис. 7) усилие, воспринимаемое закладной деталью