144733 (620710), страница 5
Текст из файла (страница 5)
поэтому граница сжатой зоны находится в пределах полки.
Для напрягаемой арматуры необходимо использовать коэффициент условий работы γs6, который учитывает увеличение сопротивления арматуры при её деформациях за границей условного предела текучести; этот коэффициент определяется по формуле (27) СНиП [2]:
где η - коэффициент, учитывающий класс арматуры; для арматуры класса А-VI η=1,10 (п.1.13. СНиП [2]). Тогда
поэтому принимаем γs6 = η = 1,10.
Требуемая площадь сечения продольной рабочей арматуры:
По сортаменту арматуры назначаем диаметр стержней так, чтобы он был не менее требуемой величины Аs. Число стержней - 2, по одному в каждом ребре.
Принимаем 2 18 А 1000 (А-VI), Аs = 5,09 см2.
Сортамент арматуры можно найти в Приложении 3. Не следует создавать излишний запас прочности элемента. Переармированные элементы не только неэкономичны, но и опасны (см. Приложение 5).
Толщина защитного слоя бетона аb продольной рабочей арматуры, необходимого для предохранения её от коррозии, должна составлять (п.5.5 СНиП [2]):
не менее диаметра стержня: аb ≥ d = 18 мм,
не менее 20 мм (в ребрах высотой h ≥ 250 мм): аb ≥ 20 мм.
Защитный слой бетона - это толщина слоя бетона от грани элемента до ближайшей поверхности арматурного стержня.
Фактическая толщина защитного слоя:
аb = а - 0,5 d = 30 - 0,5·18 = 21 мм > 20 мм,
значит, требования СНиП по величине защитного слоя выполнены.
Если бы указанные требования не выполнялись, расстояние а пришлось бы увеличить, а расчёт (п.3.6.) произвести заново.
3.6 Конструирование поперечной рабочей арматуры панели
Конструирование поперечной арматуры заключается в выборе класса, диаметра и шага поперечных стержней. Обычно конструирование сопровождается расчётом, в результате которого устанавливается, обеспечена ли прочность элемента по наклонному сечению. Однако, учитывая сравнительно небольшой объем курсового проекта, ограничимся лишь конструированием.
Используем поперечную арматуру из проволоки класса Вр-I, диаметром 5 мм (5Вр-I).
Шаг поперечной арматуры назначаем не основе конструктивных требований п.5.27 СНиП [2]:
на приопорных участках длиной, равной ¼ пролета l0= l/4 = 7,8/4 = 1,95 м
при высоте сечения h ≤ 450 мм (в данном случае h = 350 мм) шаг поперечной арматуры должен быть не более:
,
S1 150 мм.
Принимаем S1 = 150 мм (кратно 50 мм), см. прил.1.
на остальной части пролёта при высоте сечения h > 300 мм шаг поперечной арматуры должен быть не более:
,
S2 500 мм.
Принимаем S2 = 250 мм (кратно 50 мм).
При h ≤ 300 мм поперечную арматуру на этом участке допускается не устанавливать.
Поперечные стержни входят в состав плоского каркаса, которому присвоим марку К-1 (см. арматурные чертежи в графической части). Продольные стержни этого каркаса принимаем конструктивно, из арматуры 8А-I.
Для возможности свободной укладки каркаса в форму концы всех его стержней должны отстоять от грани элемента на 10 мм (п.5.9 СНиП [2]). Величина защитного слоя бетона для поперечной и конструктивной арматуры в рёбрах высотой h ≥ 250 мм должна быть не менее диаметра стержня и не менее 15 мм (п.5.6 СНиП).
Продольная напрягаемая арматура не входит в состав никаких каркасов, так как приварка к ней стержней ухудшает её прочностные свойства.
Поперечные ребра армируем каркасами К-2. Используем те же виды арматуры, что и для каркаса К-1. Шаг стержня назначаем конструктивно (например, 200 мм).
3.7 Расчет полки панели на местный изгиб
3.7.1 Общие соображения
Плитная часть панели (или просто плита), называемая в тавровом сечении полкой, работает на изгиб как пластина, опёртая по контуру на продольные и поперечные ребра. Работа плиты под действием нагрузок зависит от соотношения сторон опорного контура.
При отношении сторон l2/l1 > 2 (рис.3.3, а), плиты работают в направлении меньшей стороны, а в другом направлении за них работают рёбра. Такие плиты называются балочными, так как их рассчитывают как балки пролётом l1, выделяя из них полосы шириной b = 1 м.
При отношении сторон l2/l1 ≤ 2 (рис.3.3, б), что бывает, например, при частом расположении поперечных рёбер, плиты работают в двух направлениях в плане и их называют за это плитами, опёртыми по контуру. Изгибающие моменты в таких плитах меньше, чем в балочных, поэтому опёртые по контуру плиты являются более эффективными. Следует помнить, что в запас прочности расчёт такой плиты можно провести и по балочной схеме.
Очевидно, что в нашей панели перекрытия, у которой поперечные ребра расположены только по краям, имеем дело с балочной плитой.
3.7.2 Нагрузки на полку панели
Равномерно распределённая нагрузка на полку панели с несущественным превышением может быть принята такой же, как и для всей плиты (табл.2.1). Линейную расчётную нагрузку определяем сбором поверхностной нагрузки с условной ширины b = 1 м:
q = P0 b γn = 13,091·1,0·0,95 = 12,436 кН/м.
3.7.3 Расчётная схема полки, внутренние усилия
В рёбристой панели расчётная схема полки принимается в виде балки с жёсткой заделкой на концах (рис.3.4, а), в панели типа 2Т - в виде двухопорной консольной балки (рис.3.4, б).
Расчётный изгибающий момент:
в рёбристой панели (с учётом перераспределения усилий):
;
в панели типа 2Т:
.
Рис.3.3.
Плиты балочные (а) и опёртые по контуру (б).
Рис.3.4.
Внутренние усилия в полке рёбристой панели (а) и панели типа 2Т (б); условное поперечное сечение полки (в).
3.7.4 Поперечное сечение полки
Условное поперечное сечение полки (рис.3.4, в) - прямоугольное, шириной b = 100 см, высотой hf = 6 см.
Плита армируется сеткой из арматуры 5В 500, Rs = 410 МПа.
Минимальная толщина защитного слоя бетона в плитах толщиной до 100 мм составляет аb = 10 мм (п.5.5 СНиП [2]). Тогда минимально необходимое расстояние от нижней грани сечения до центра тяжести арматуры (диаметром d = 5 мм):
а = аb + 0,5d = 100 + 0,5·5 = 12,5 мм,
принимаем а = 15 мм. Рабочая высота сечения h0 = hf - a = 6 - 1,5 = 4,5 см.
3.7.5 Подбор рабочей арматуры
Параметр А0: .
Относительная высота сжатой зоны: .
Относительное плечо внутренней пары сил: η = 1 - 0,5ξ = 0,984.
Требуемая площадь арматуры: .
По сортаменту арматуры определяем, что нам необходимо не менее четырех стержней, площадь сечения 45 В 500 равна Аs = 0,79 см2.
Шаг арматурных стержней тогда составит: .
Шаг продольной рабочей арматуры сетки при высоте плиты до 150 мм должен составлять не более 200 мм (п.5.20 СНиП [2]), поэтому принимаем S = 200 мм (кратно 50 мм).
3.7.6 Конструирование сеток
Выбранная рабочая арматура располагается параллельно короткой стороне сетки. В направлении длиной стороны арматуру ставим конструктивно: принимаем стержни 4В 500 с шагом 200 мм (допускается не более 200 мм, кратно 50 мм).
Арматурная сетка размещается в растянутой зоне сечения полки, положение которой определяется по эпюре изгибающих моментов (рис.3.4).
В рёбристой панели используется две сетки: пролётные моменты воспринимают сетки С-1, установленные у нижней грани сечения; опорные моменты воспринимают аналогичные, но более узкие сетки С-2 (2 шт.), установленные у верхней грани сечения.
В панели типа 2Т используется одна сетка С-1, расположенная у нижней грани сечения; вблизи ребер и на консолях стержни сетки переводятся в верхнюю зону.
Шаг стержней у краев сетки может отличаться от основного (в меньшую сторону, кратно 10 мм).
3.8 Рабочие чертежи панели перекрытия
На основе полученных в ходе расчета и конструирования данных выполняем арматурные чертежи панели перекрытия. На них показывается размещение арматуры в сечении элемента, и, кроме того, вычерчиваются отдельно арматурные каркасы и сетки.
Эти чертежи являются рабочими: по ним будет изготавливаться конструкция, поэтому они должны обладать достаточной степенью детализации.
Для того чтобы оперативно определять, какое количество арматуры нужно для изготовления железобетонного изделия, на рабочих чертежах приводятся эти сведения в виде таблицы, которую принято называть спецификацией арматуры.
4. Расчет и конструирование ригеля перекрытия
4.1 Прочностные и деформативные характеристики бетона и арматуры
Бетон
Используем тяжелый бетон класса В25 (по заданию), подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении.
Расчетные сопротивления бетона (табл.13 СНиП [2]):
сжатию Rb = 14,5 МПа,
растяжению Rbt = 1,05 МПа.
Коэффициент условий работы, учитывающий длительность действия нагрузки γb2 = 0,9 (табл.15 СНиП [2]).
Начальный модуль упругости бетона Еb = 27 000 МПа (табл.18 СНиП [2]).
Арматура
Продольная рабочая арматура - ненапрягаемая, класса А400 (А-III) диаметр 10…40 мм.
Расчётное сопротивление растяжению Rs = 365 МПа (табл.22* СНиП [2]).
Модуль упругости арматуры Es = 200 000 МПа (табл.29* СНиП [2]).
Поперечная рабочая арматура - также класса А400 (А-III).
Расчетное сопротивление растяжению поперечной арматуры (табл.22* СНиП [2]):
Rsw = 285 МПа (6…8 мм), Rsw = 290 МПа (10…40 мм).
Если диаметр поперечных стержней меньше 1/3 диаметра продольных стержней, значение Rsw = 255 МПа (примеч. к табл.22* СНиП [2]).
4.2 Подбор продольной рабочей арматуры ригеля
Расчетное поперечное сечение ригеля - прямоугольное (рис.4.1). Размеры сечения установлены в процессе компоновки конструктивной схемы каркаса (п.1.5):
высота h = 750 мм,
ширина b = 250 мм.
Арматура располагается в растянутой зоне сечения, положение которой определяется по эпюре изгибающих моментов в ригеле: в пролёте - внизу, на опоре - вверху. Арматуру располагаем в два ряда, чтобы иметь возможность не ставить (обрывать) часть стержней там, где они не требуются по расчёту.
Порядок подбора продольной рабочей арматуры в ригеле такой же, как и в панели перекрытия. Результаты подбора арматуры приведены в табл 4.1.
Рабочая высота сечения: h0 = h - a,
где а - расстояние от растянутой грани сечения до центра тяжести продольной рабочей арматуры; принимается в пределах а = 4…10 см (задаётся по своему усмотрению, при этом чем больше изгибающий момент в сечении, тем больше должно быть это расстояние).
Рис.4.1 Расчётное поперечное сечение ригеля: а - в пролёте, б - на средних опорах.