6. Выполнение листа 2 графической части курсового проекта

На втором листе графической части курсового проекта (чертежи, лист 2) вычерчиваются опалубочные и арматурные чертежи конструктивных элементов здания: ригеля, колонны и столбчатого фундамента под колонну.

Опалубочные размеры ригеля и колонны определены при выполнении компоновки перекрытия и вертикальной компоновки здания.

Отметка верха колонны приведена на узле вертикальной компоновки на листе 1 чертежей (отм.+4,000). Отметка низа колонны определяется при расчете фундамента. Колонна заведена в фундамент на 1200-250=950 мм. Верхняя отметка фундамента -0,150. Отметка подошвы фундамента 150+1200=1350 мм (отм. -1,350).

Рабочая арматура колонны – продольные стержни 432А400. Поперечные стержни арматурного каркаса предотвращают выпучивание сжатых стержней колонны. Они устанавливаются с шагом S_w=15d_s=1532=480 мм, S_w=450 мм. Диаметр поперечных стержней назначается из условия свариваемости продольных и поперечных стержней (табл. П6) - 8А240 (при диаметре 3…5 класс арматуры принимается В500).

По конструктивным требованиям торцы сжатых элементов, в том числе колонн, усиливаются сетками. Четыре сетки должны размещаться на длине 10d_s= 1032=320 мм (первая сетка устанавливается на расстоянии 20 мм от торца, шаг сеток принят 100 мм (20+3100=320 мм).

Сопряжение ригеля с колонной - полужесткое. Ригель устанавливается на консоль колонны. Закладные детали М1 и М4 свариваются. Для объединение закладной детали колонны М2 и закладной детали ригеля М3 используется стальная накладка «рыбка».

Армирование прямоугольной консоли колонны представлено верхними и нижними стержнями продольной арматуры, объединенными стальными пластинами. Два каркаса из стержней и пластин объединены закладными деталями колонны М1.

Армирование ригеля показано в сечениях 2-2 и 3-3. Сечение 2-2 расположено в середине пролета ригеля. Нижняя продольная арматура - 225А400+232А400, верхняя продольная арматура - 222А400. Поперечная арматура - 8А400, установленная с шагом S_w=0,75h₀=0,75400=300 мм. Сечение 3-3 расположено на приопорном участке ( четверть длины ригеля). Здесь возникает возможность из-за существенного уменьшения изгибающего момента из четырех стержней нижней продольной арматуры оставить два стержня - 225А400. Шаг поперечных стержней на приопорном участке составляет S_w=0,5h₀=0,5400=200 мм, S_w=200 мм.

Монолитный столбчатый фундамент под сборную колонну армируется сеткой С1, расположенной у подошвы фундамента. Защитный слой арматуры сетки С1 составляет 40 мм.

7. Проектирование многопустотной плиты перекрытия

Исходные данные:

• усилия: М=93,4 кНм, Мⁿ=79 кНм, Mⁿ_l =66,8 кНм, Q=61,77кН (по таблице 3.1),

• материалы: бетон тяжелый класса В30, напрягаемая арматура класса А800, ненапрягаемая арматура классов А400, В500;

• размеры расчетных поперечных сечений №1 и №2 :

при выполнении компоновки перекрытия (раздел 1, страница 7) определена ширина рядовой плиты В_пл.=1333 м. Теперь надо скомпоновать поперечное сечение плиты (см. рис. 7.1), а затем расчетные сечения (см. рис.7.2). Как показано на рисунке 7.1, ширина плиты понизу составляет 1333-13=1320 мм, поверху – 1320-30=1290 мм. Стандартными для многопустотных плит является высота поперечного сечения 220 мм, диаметр круглых пустот 159 мм и расстояние между центрами круглых пустот 185 мм. Кроме того, от центра крайних пустот до края плиты понизу должно быть не менее 132,5мм (см. таб.1.1).

Количество пустот n= - принимается шесть пустот (количество пустот n=6). Пересчитывается расстояние от центра крайних пустот до края плиты понизу (вместо 132,5 мм).

Расчетное сечение №1. Используется в расчетах первой группе предельных состояний (прочностные расчеты). Поперечное сечение многопустотной плиты может быть преобразовано в двутавровое. Стенка сечения образуется путем сложения бетонных промежутков между круглыми пустотами. Однако, с учетом того, что бетон растянутой зоны в расчетах не учитывается (растяжение воспринимает арматура), сечение №1 принимается тавровым со следующими размерами:

b_f=1,29 м, h_f= =0,0305 м, b= м (средняя ширина плиты минус шесть круглых пустот), h=0,22 м, а=0,03, h₀=0,22-0,03=0,19 м

Расчетное сечение №2. Используется в расчетах второй группы предельных состояний. В формулы расчетов второй группы предельных состояний входят геометрические характеристики приведенного бетонного сечения плиты. Поэтому сечение №2 принимается двутавровое. При этом при вычислении размеров полок и стенки сечения круглых отверстий в плите диаметром 159 мм заменяются квадратными со стороной равной 0,9159=143 мм.

b_f=1,29 м, b_f=1,32 м, h_f=h_f'= =0,0385 м,

b= м (средняя ширина плиты минус шесть квадратных пустот), h=0,22 м, а=0,03, h₀=0,22-0,03=0,19 м.

Расчетные сечения №1 и №2 показаны на рисунке 7.2.

Рис. 7.1. Общий вид и схема армирования многопустотной плиты перекрытия

Рис. 7.2. Расчетные сечения при расчете многопустотной плиты

Определение площади сечения напрягаемой арматуры

Проверка расположения нейтральной оси поперечного сечения:

_b1R_b b_f h_f(h₀-0,5 h_f)=0,9170001,290,0305(0,19-0,015)=105,3>93,4 кНм, то есть граница сжатой зоны проходит в полке, и расчет производится как для прямоугольного сечения шириной b= b_f=1,29м;

	Значения R при растянутой арматуре классов
	А600	А800	А1000
0,6 (принимается предварительно)	0,43	0,41	0,39

=0,93 ==0,13 (по таб. П3) _R=0,41 при /_R<0,6 , коэффициент условий работы напрягаемой арматуры принимается 1,1 ( _s3=1,1)

; Принимается 514А800 (А_sp=7,69 см²)

Напрягаемая арматура может устанавливаться через одно или через два отверстия в поперечном сечении плиты. Напрягаемые стержни обозначаются на чертежах НС (смотри рисунок 7.1).

Геометрические характеристики приведенного сечения (см. рис.7.2, 7.3)

Коэффициент приведения =6,15 ( ), E_s=200000 МПа (А800), E_b=32500 МПа (В30)

А_red=А₁+А₂ + А₃ + А_sp= 496,65+639,21+508,2+6,15х7,69=1691,35 см²,

S_х,red= =496,65х20,08+639,21х11+508,2х1,92+6,15х7,69х3=18121,65 см³,

y_с= см, h - y_с=22-10,7=11,3 см.

Момент инерции прямоугольника J= , J₁= , J₂= , J₃= ,

J_red= J₁ + A₁y_c1² + J₂ + A₂y_c2² + J₃ + A₃y_c3² + А_sp  (y_с –a)² =

= 613,47 + 496,659,38² +10892,67 + 639,210,3² + 627,73 + 508,28,78² +6,15х7,69(10,7-3)²=97869,2 см⁴

W_1,red= J_red / y_с= 97869,2 /10,7=9146,65 см³, W_2,red= J_red / (h-y_с)= =97869,2 /11,3=8660,99 см³.

Определение усилия предварительного обжатия бетона Р с учетом всех потерь.

Способ натяжения арматуры – электротермический. Технология изготовления плиты агрегатно-поточная с применением пропаривания. Масса плиты – 0,28 т/м²1,3056,145=2,25 т (1,305х6,145 – площадь плиты) .

Рис. 7.3. К определению геометрических характеристик расчетного сечения №2 (размеры сечения указаны в сантиметрах)

Начальный уровень предварительного напряжения _sp= 0,9R_sn = =0,9800=720 МПа.

Первые потери:

• потери от релаксации напряжений в арматуре _sp1=0,03_sp=21,6 МПа

• _sp2=0, _sp3=0, _sp4=0.

_sp(1)=21,6 МПа

Усилие обжатия с учетом первых потерь – Р₍₁₎=А_sp(_sp- _sp(1))= =7,6910^-4 (720-21,6) 10³= 7,69698,40,1=537,07 кН

Максимальные сжимающие напряжение бетона _bp от действия усилия Р₍₁₎

где е_ор – эксцентриситет усилия Р₍₁₎ относительно центра тяжести приведенного сечения е_ор=10,7-3,0=7,7 см =0,077 м;

у – расстояние от центра тяжести приведенного сечения до рассматриваемого волокна у=10,8 см=0,108 м.

Передаточная прочность бетона R_bp должна быть не менее 7,7/0,9=8,55 МПа, а также не менее 15 МПа и не менее 50% принятого класса бетона по прочности на сжатие (В30): 0,5х30=15 МПа. Принято R_bp=15 МПа.

Вторые потери:

• потери от усадки бетона _sp5=0,0002х200000=40 МПа

• потери от ползучести бетона _sp6

_b,cr=2,3 (B30),

_sp=

Нагрузка от собственного веса плиты – g=2,8х1,305=3,65 кН/м, момент от нагрузки (собственного веса) g в середине пролета при расстоянии между прокладками-опорами при хранении плиты l₀ = 6,16 м – 2  0,5=5,16 м составляет М=(gl₀²)/8= 3,655,16²/8=12,15 кНм

,

где у_s – расстояние между центрами тяжести сечения стержней напрягаемой арматуры и приведенного поперечного сечения элемента (у_s=0,077 м)

_sp(2)=40+52,7=92,7 МПа.

Суммарные потери составляют 21,6+92,7=114,3 МПа>100 МПа, суммарные потери принимаются 114,3 МПа (если < 100 МПа, то принимается 100 МПа).

Предварительное напряжение с учетом всех потерь _sp = 720-114,3=605,7 МПа.

Усилие обжатия с учетом всех потерь:Р=А_sp_sp=7,6910^-4605,710³=465,8 кН.

Проверка прочности наклонного сечения плиты

На рисунке 7.1 поперечные стержни в составе шести (по три у двух торцов плиты) каркасов К1 назначены: диаметр - 5, класс арматуры - В500, шаг S_w поперечных стержней в каркасе – 100 мм.

Поперечная арматура устанавливается конструктивно: в расчетном поперечном сечении плиты 35 В500, A_sw=0,5910^-4 м² (по таб.П1), R_sw=300 МПа=3010⁴ кН/м² (по таб. П2), S_w=0,1 м (0,5h₀).

Распределенное усилие в поперечных стержнях -

Коэффициент, учитывающий Р:

. А₁=bh=0,3510,22=0,077 м² (стенка таврового сечения №1), Р=465,8 кН, R_b=17000 кН/м² (В30), R_bt=1,15 МПа=1150 кН/м² (В30), коэффициент условий работы _b1

Длина проекции наклонного сечения:

Расчет производится для ряда расположенных по длине элемента наклонных сечений при наиболее опасной длине проекции наклонного сечения С.

Усилие, воспринимаемое бетоном (при этом длина проекции наклонного сечения С=0,4 м и не должна превышать 3h₀=30,19=0,57м - условие выполняется) :

Усилие, воспринимаемое арматурой (при этом вычисленная длина проекции наклонного сечения С=0,4 м, она не должна превышать 2h₀=20,19=0,38м, поэтому принимается С=0,38 м) :

Условие прочности наклонного сечения: QQ_b+Q_sw.

61,77 кН<69,8+50,44=120,24 кН – прочность наклонного сечения плиты обеспечена.

Определение момента трещинообразования.

W_red1=9146,65 см³ – момент сопротивления приведенного сечения для крайнего растянутого волокна, =1,25 - для двутаврового сечения;

e_0p – эксцентриситет усилия обжатия Р=465,8 кН относительно центра тяжести приведенного сечения, e_0Р=0,077 м,

r – расстояние от центра тяжести приведенного сечения до ядровой точки:

М_crc>Mⁿ, 81,0 кНм>79 кНм – трещиностойкость плиты в стадии эксплуатации обеспечена.

Трещиностойкость плиты в стадии изготовления

.

W_red2=8660,99 см³ – момент сопротивления приведенного сечения для растянутого от действия усилия обжатия Р₍₁₎=537,1 кН верхнего волокна;

=1,25 для двутаврового сечения, e_0Р=0,077 м;

R_bt,ser=1,1 МПа (при классе бетона В15 численно равном передаточной прочности);

r – расстояние от центра тяжести приведенного сечения до ядровой точки: .

M_crc<0 – верхние трещины образуютcя, поэтому передаточная прочность бетона надо изменить R_bp=20 МПа, R_bt,ser=1,35 МПа. Трещины не образуются - .

Расчет плиты по прогибу

Прогиб плиты (s=5/48=0,104 для однопролетной свободно опертой балки, загруженной равномерно распределенной нагрузкой) не должен превышать предельного прогиба в соответствии с эстетико-психологическими требованиями:

Прогиб плиты f определяется от действия постоянных и временной длительной нагрузок для .

Кривизна плиты на участках без трещин в растянутой зоне:

,

- прогиб плиты меньше допустимого (f_ult=3,0 см)

Расчет монтажных петель (плита имеет четыре петли – см. рис. 7.1)

Вес плиты – 2,25 т = 22,5 кН.

Коэффициент динамичности при подъеме и монтаже плиты – 1,4 [9].

Нагрузка при подъеме и монтаже передается на три петли плиты.

Петли выполняются из арматуры класса А240.

.

Для монтажных петель применена арматура - 10А240 (А_s=0,789 см²).