Диплом Ск Плита Балка Лена.1. Диплом Ск Плита Балка Лена. Стб 13832003 1 Исходные данные
 Скачать 0.68 Mb.
|
 2 Расчетно-конструктивная часть. 2.1 Расчет плиты междуэтажного перекрытия марки ПТМ 56.12.22-7.0S800. СТБ 1383-2003 2.1.1 Исходные данные. По степени ответственности здание относится к 1-ому классу (коэффициент надёжности по назначению конструкций n=1,0), по условиям эксплуатации ХС1. Номинальные размеры плиты L=5,7м; b=1,2м, конструктивные размеры плиты Lк=5,65 bк=1,19м. Плита с предварительным напряжением изготовлена из бетона класса С25/30 с рабочей арматурой класса S800, натягиваемой электротермическим способом на упоры форм. 2.1.2 Подсчет нагрузок действующих на плиту. Таблица 2.1 Нагрузки на 1 м2 междуэтажного перекрытия
Расчетная нагрузка на 1 м длины плиты при ширине плиты b=1,2м:  ;2.1.3. Определение расчётной схемы, расчётного пролёта и расчётных усилий Msd , Vsd. Расчётный пролёт плиты равен расстоянию между точками приложения опорных реакций.  Рисунок 2.1. Определение расчётного пролёта плиты leff   Расчётная схема и эпюры моментов и поперечных сил показаны на рисунке 2.2. Рисунок 2.2. Расчётная схема и эпюры Msd и Vsd плиты Расчётный максимальный изгибающий момент:  (2.1) Расчётная максимальная поперечная сила:  (2.2)
 Рисунок 2.4. Расчётное сечение плиты. Для определения размеров расчётного сечения плиты круглые пустоты заменяются на эквивалентное квадратное сечение со стороной h1≈0,9d=0,9×159=143,1мм. Тогда толщина сжатой полки таврового сечения будет равна:   n = 6- число пустот.
Расчётное сечение-тавровое, геометрические размеры которого показаны на рисунке 2.4. Бетон тяжёлый класса С25/30, для которого fck=25МПа.  ,где γс=1,5- частный коэффициент безопасности для бетона. Рабочая арматура класса S800,для которой fрк = 800МПа, fрd=640МПа по таблице 6.6. [СНБ 5.03.01-02].Расчёт рабочей арматуры плиты производится исходя из методики расчёта изгибаемых элементов по альтернативной модели в предположении прямоугольной эпюры распределения напряжений в сжатой зоне бетона. Для того, чтобы определить случай расчёта необходимо установить расположение нейтральной оси, проверив выполнения условия: M’f≥Msd,max, (2.3) где M’f- изгибающий момент, воспринимаемый полкой таврового сечения и определяемый по формуле 2.4.:  (2.4)где d=h-c=220-40=180мм   ds – 20мм предполагаемый максимальный диаметр арматуры. Для тяжёлого бетона принимаем α=1  Т.к.  =119,67кНм > , то нейтральная ось проходит в полке и сечение рассчитывается как прямоугольное с шириной b’f.Вычисляем значение коэффициента αm по формуле(2.5):  (2.5) При найденном значении αm= 0,078 определили: ξ=0,14, η=0,949 Значение граничной относительной высоты сжатой зоны ξlim, при которой предельное состояние элемента наступает одновременно с достижением в растянутой арматуре напряжения равного расчётному сопротивлению, определяют по формуле (2.6):  (2.6)Где ω- характеристика сжатой зоны бетона, определяемая по формуле (2.7):  (2.7)где kс- коэффициент, принимаемый равным для тяжёлого бетона 0,85  σsc,u- предельное напряжение в арматуре сжатой зоны сечения, принимаемое равным 500н/мм2 σs,lim- напряжение в арматуре, определяемое при наличии напрягаемой арматуры по формуле:  (2.8)Где  (2.9)Где σ0,max- величина предварительного напряжения в арматуре, которую следует назначать с учётом допустимых отклонений р, так, чтобы выполнялось условие:  (2.10) Где р- максимально допустимое отклонение значения предварительного напряжения, вызванное технологическими причинами. При электротермическом способе натяжения арматуры:  , (2.11)Где l- длина натягиваемого стержня (расстояние между наружными гранями упоров), м  Принимаем значение  560 + 90 = 650МПа < 0,9×800 = 720МПа 560 - 90 = 470МПа > 0,3×800 = 240МПа Следовательно, требование 2.10 выполняется. γsp- коэффициент точности натяжения арматуры определяется по формуле: γsp=1-Δ γsp, (2.12) где  (2.13)где np = 4- число напрягаемых стержней.    - напряжение от неупругих относительных деформаций напрягаемой арматуры, определяемое по формуле: (2.14) принимаем  σs,lim = 640 + 400 - 492,8 – 0 = 547,2 МПа  ξ = 0,14 < ξlim=0,574, следовательно fрd при расчёте требуемой арматуры необходимо с коэффициентом γsn, определяемым по формуле:  (2.15)где η- коэффициент принимаемый равным 1,15 для арматуры S800  принимаем  Требуемая площадь напрягаемой арматуры:  (2.16) По таблице сортамента принимаем четыре стержня диаметром 12мм класса S800, для которых Asp=452мм2 >  ρmin=26 fctm/fyk= 26*2,6/800= 0, 08< 0.13 Уточняем значение рабочей высоты сечения d: d=h-c=220-(30+12/2) =184мм.
 Рисунок 2.5. Приведенное сечение плиты. Отношение модулей упругости  (2.17)где Еcm,n= 0,9×35×103МПа=31,5×103МПа- модуль упругости бетона класса С25/30 марки П2 по удобоукладываемости, подвергнутого тепловой обработке (таблица 6.2 [СНБ 5.03.01-02]) Еs=20×104МПа- модуль упругости для напрягаемой арматуры. Еs1=20×104МПа- модуль упругости для ненапрягаемой арматуры.   Площадь приведенного сечения Ared=Ac+αE *Asp+ αE1*Asc, (2.18) где Ac= b’f×h’f + bf×hf +bw×(h-hf’-hf) (2.19) Ac=1160×38,5+1190×38,5+301,4×(220-38,5-38,5)=133,58×103мм2 Asc=88мм2- площадь поперечного сечения семи продольных стержней диаметром 4мм класса S500 сетки С-1 марки  по ГОСТ 23279-85Ared=133,58×103+6,35×452+6,35×88=137009мм2 = 0,137м2 Статический момент площади приведенного сечения относительно его нижней грани:  (2.20)где  (2.21) 1160×38,5×(220-0,5×38,5)+1190×38,5×0,5×38,5+301,4×(220-38,5-38,5)×0,5×220= =14588456мм4   Расстояние от нижней грани до центра тяжести приведенного сечения:  (2.22) Момент инерции приведенного сечения относительно его центра тяжести:  (2.23) (2.24)  y1 = y0-c =109-36 = 73мм y2 = h-y0-c1 = 220-109-17=94мм  8,3×108+6,35×4,52×742+6,35×88×942 = 8,35×108мм42.1.7 Определение потерь предварительного напряжения. Начальное растягивающее предварительное напряжение не остается постоянным, а с течением времени уменьшается независимо от способа натяжения арматуры на упоры или бетон. Согласно нормам все потери предварительного напряжения разделены на две группы: - технологические потери (первые потери в момент времени t = t0 ); - эксплуатационные потери (вторые потери в момент времени t ≥ t0). Технологические потери. Потери от релаксации арматуры: При электротермическом способе натяжения стержневой арматуры: ΔPir=0,03×σ0max×Asp (2.25) ΔPir=0,03×560×452=7590Н=7,59кН Потери от температурного перепада определяемого как разность температур натянутой арматуры в зоне нагрева и устройства, воспринимающего усилие натяжения при прогреве бетона, следует рассчитать для бетонов классов от С12/15 до С30/37 по формуле: ΔPΔТ=1,25×ΔТ×Аsp , (2.26) где ΔТ- разность между температурой нагреваемой арматуры и неподвижных упоров (вне зоны прогрева), воспринимающих усилия натяжения. При отсутствии точных данных принимать 65°С ΔPΔТ=1,25×65×452=36,72кН Потери от деформации анкеров, расположенных в зоне натяжных устройств ΔРА При электротермическом способе натяжения арматуры ΔРА=0 Потери, вызванные проскальзыванием напрягаемой арматуры в анкерных устройствах ΔРsl. При натяжении арматуры на упоры не учитываются. Потери, вызванные деформациями стальной формы ΔРf в расчёте не учитываются, т.к. они учитываются при определении полного удлинения арматуры. Потери, вызванные трением арматуры о стенки каналов, об огибающие приспособления или о поверхность бетона конструкций ΔРμ(х). При изготовлении конструкции с натяжением арматуры на упоры будут отсутствовать. Потери, вызванные упругой деформацией бетона, ΔРс при натяжении на упоры определяются по формуле:  (2.27)где αЕ = 6,35  zcp- расстояние от центра тяжести напрягаемой арматуры до центра тяжести приведенного сечения zcp = y0-c = 109-36=73мм Poc - усилие предварительного напряжения, с учётом потерь, реализованных к моменту обжатия бетона.  (2.28)  Усилие предварительного обжатия Рm,o к моменту времени t=t0 действующее непосредственно после передачи усилия предварительного обжатия на конструкцию, должно быть:  (2.29)Величину  определяют для элементов с натяжением на упоры: (2.30) Условие выполняется. Эксплуатационные потери (вторые потери в момент времени t>t0 ) Реологические потери, вызванные ползучестью и усадкой бетона, а также длительной релаксацией напряжений в арматуре следует определять по формуле:  (2.31)где  - потери предварительного напряжения, вызванные ползучестью, усадкой и релаксацией напряжений на расстоянии х от анкерного устройства в момент t. (2.32)где ξсs(t,t0)-ожидаемое значение усадки бетона к моменту времени t,определяемое по указаниям СНБ 5.03.01-02 ξсs(t,t0)= ξсs,d+ ξсs,a (2.33) ξсs,d- физическая часть усадки при испарении из бетона влаги, определяемая по таблице 6.3. [СНБ 5.03.01-02] при fck/f Gc,cube=25/30 RH=50% ξсs,d=-0,645×10-3 ξсs,a- химическая часть усадки, обусловленная процессами твердения вяжущего. ξсs,a=βas× ξс,a,∞ (2.34)  (2.35)t=100 суток  ξс,a,∞= -2,5×(fck-10)×10-6≤0, ξс,a,∞= -2,5×(25-10)×10-6=-25×10-6<0, ξсs,a=0,865×(-25×106)=-21,625×106 ξсs(t,t0)=-0,645×10-3-21,625×10 -6=666×10-6 Ф(t,t0)- коэффициент ползучести бетона за период времени от t0 до t, определённые по приложению Б либо в соответствии с указаниями подраздела 6.1[СНБ 5.03.01-02] Ф(t,t0) определяют по номограмме, показанной на рисунке 6.1.а при RH=50%  (2.36)Ас =133580 мм2 u- периметр поперечного сечения элемента u = 4537,2 мм, Ф(t,t0) = 5,6  - напряжения в бетоне на уровне центра тяжести напрягаемой арматуры, от практически постоянной комбинации нагрузок, включая собственный вес. (2.37)где Msd= (3,71+1,4*1,5)*1,2*5,552/8 = 26,84кНм zcp=26,84 Jc=8,3 ×108мм4   - начальное напряжение в бетоне на уровне центра тяжести напрягаемой арматуры от действия усилия предварительного обжатия (с учётом первых потерь) в момент времени t=t0 (2.38)  - изменения напряжений в напрягаемой арматуре в расчётном сечении, вызванные релаксацией арматурной стали. Допускается определять по таблице 9.2 и 9.3[СНБ 5.03.01-02] в зависимости от уровня напряжений  . Принимаем   - напряжения в арматуре, вызванные натяжением (с учётом первых потерь в момент времени t=t0) и действием практически постоянной комбинации нагрузок. (2.39) Для  Для третьего релаксационного класса арматуры потери начального предварительного напряжения составляют 1,5% (таблица 9.2[СНБ 5.03.01-02]), тогда  В формуле 2.32 сжимающие напряжения и соответствующие относительные деформации следует принимать со знаком «+», т.к.   Подставляем в 2.31  Среднее значение усилия предварительного обжатия Pm,t в момент времени t>t0 (с учётом всех потерь) при натяжении арматуры на упоры следует определять по формуле:  но не принимать больше, чем это установлено условиями 2.40 (2.40) (2.41)   Следовательно, условие 2.41 и 2.40 выполняются.
Поперечная сила от полной расчётной нагрузки Vsd=35,63кН с учётом коэффициента γn=1 Vsd1= Vsd× γn=35,63 × 1 = 35,63кН Расчёт производится на основе расчётной модели наклонных сечений. Проверяем прочность плиты по наклонной полосе между наклонными трещинами в соответствии с условием 2.42: Vsd≤Vrd,max, (2.42) где Vrd,max=0,3×ηw1×ηc1×fcd×bw×d, (2.43) ηw1=1+5×αE×ρsw≤1,3 (2.44) αE=Es/Em (2.45) Es=2×105МПа- модуль упругости арматуры Eсm=0,9×35×103МПа=31,5×103МПа- модуль упругости для бетона С25/30 подвергнутого тепловой обработке, марки П2 по удобоукладываемости. αE=20×104/31,5×103=6,35  (2.46)Asw=113мм2- площадь сечения четырёх поперечных стержней диаметром 6мм класса S240 bw= 301,4мм -ширина ребра расчётного сечения   - принимаем S=100мм >  = 0,08*√25/240=0,08*√25/240=1.6*10-3ηw1=1+5×6,35×3,4×10-3=1,12<1,3 ηс1- коэффициент, определяемый по формуле: ηс1=1-β4×fcd, (2.47) где β4- коэффициент, принимаемый равным для тяжёлого бетона 0,01 ηс1=1-0,01×16,67 = 0,833 d=184мм Vrd,max=0,3×1,12×0,833×16,67×301,4×184=258750кН=258,75кН Vsd = 35,63кНrd = 258,75кН Следовательно прочность на действие поперечной силы по наклонной полосе между наклонными трещинами обеспечена. По формуле 2.48 определим поперечную силу, воспринимаемую бетоном и поперечной арматурой:  (2.48) где ηс2- коэффициент, принимаемый для тяжёлого бетона равным 2,0. Учитывает вид бетона. ηf- коэффициент, учитывающий влияние сжатых полок в тавровых и двутавровых элементах и определяемый по формуле  (2.49) При этом  (2.50) 1160 – 301,4 = 858,6 > 3h’f = 3×38,5=115,5мм Для расчёта ηf принимаем  115,5мм ηN- коэффициент, учитывающий влияние продольных сил, который рассчитывается по формуле:  (2.51) Для предварительно напряженных элементов в формулу 2.51 вместо Nsd подставляем усилие предварительного обжатия: Npd= Pm,t= 122,44 кН  МПа (таблица 6.1[СНБ 5.03.01-02] )  vsw- усилие ув поперечных стержнях на единицу длины элемента, определяемый по формуле:  (2.52)где  - расчётное сопротивление поперечной арматуры (таблица 6.5[СНБ 5.03.01-02])  Vsd = 35,63 < VRd = 133,59кН Следовательно, прочность на действие поперечной силы по наклонной трещине обеспечена. 2.1.9. Расчёт монтажных петель. Монтажные петли расположены на расстоянии 350мм от торца плиты. Нагрузка от собственного веса плиты составит:  (2.53)где  γf=1,35 γd=1,4- коэффициент динамичности при монтаже  В соответствии с указаниями норм при подъёме плоских изделий за 4 петли, масса изделия считается распределённой на 3 петли:  Определяем требуемую площадь поперечного сечения одной плиты из стали класса S240, для которой fpd=218MПа  Принимаем арматуру диаметром 12мм класса S240 с  ( С учетом усилия, приходящегося при подъеме на одну петлю)2.2 Расчет фундаментной балки марки ФБ6-37. 2.2.1 Исходные данные. По степени ответственности здание относится к 1-ому классу (коэффициент надёжности по назначению конструкций n=1,0), по условиям эксплуатации ХC1. Конструктивные размеры балки Lк=4,75 Bк=0,52м, bк=0,25м. Балка изготовлена из бетона класса С20/25 с рабочей арматурой класса S400. 2.2.2 Подсчет нагрузок действующих на плиту. Таблица 2.2 Нагрузки на 1 м длины балки.
2.2.3. Определение расчётной схемы, расчётного пролёта и расчётных усилий Msd , Vsd. Расчётный пролёт балки равен расстоянию между точками приложения опорных реакций.  Рисунок 2.6. Определение расчётного пролёта плиты leff  Расчётная схема показаны на рисунке 2.7  Рисунок 2.7. Расчётная схема и эпюры Msd и Vsd плиты Расчётный максимальный изгибающий момент:  Расчётная максимальная поперечная сила:   2.2.4.Расчёт рабочей арматуры. Для сечения с одиночным армированием проверяем условие, определяющее положение нейтральной оси. Предполагаем, что нейтральная ось проходит по нижней грани, и определяем область деформирования для прямоугольного сечения bf’ .  , (2.54)Где d = h-c    – 20мм предполагаемый максимальный диаметр арматуры.d = 450мм – 30мм = 420мм  ,что указывает на то, что сечение находиться в области деформации 1б.По формулам таблицы 6.6 находим величину изгибающего момента воспринимаемого бетоном расположенным в пределах высоты полки:  (2.55)Для тяжёлого бетона принимаем α=1 Расчётное сечение-тавровое, геометрические размеры которого показаны на рисунке 2.8 Бетон тяжёлый класса С20/25, для которого fck=20МПа  ,где γс=1,5- частный коэффициент безопасности для бетона. Рабочая арматура класса S400,для которой fyd = 367МПа (таблица 6.5. [СНБ 5.03.01-02] )  Т.к. =205,41 кНм > , то нейтральная ось проходит в полке и сечение рассчитывается как прямоугольное с шириной b’f.Вычисляем значение коэффициента αm по формуле (2.5):  < Lm,ein=0,387При найденном значении αm= 0,115 определили: η= 0,931 Находим величину требуемой площади растянутой арматуры :  (2.56) Минимальное значение требуемой площади поперечного сечения арматуры:  = 26fctm/fyk=26*2,2/400=0,143>0,13 Smin= 26*fctm/fyk=26*2,2/400= 0.143>0.13 По таблице сортамента арматуры принимаем четыре стержня диаметром 18 мм класс S400, для которого Ast= 10,17см2 2.2.5. Расчет наклонного сечения балки на действие поперечной силы Vsd. Поперечная сила от полной расчетной нагрузки Vsd = 127,47 кН, с учетом коэффициента n=1,0:  Расчет производится на основе расчетной модели наклонных сечений. Проверить прочность лобового ребра по наклонной полосе между наклонными трещинами, в соответствии с условием:  , (2.57) (2.58) (2.59)Отношение модулей упругости Es=2×105МПа- модуль упругости арматуры Eсm=0,9×32×103МПа=28,8×103МПа- модуль упругости для бетона С20/25 подвергнутого тепловой обработке, марки П2 по удобоукладываемости   , (2.60)Где Asw = 1,01 мм2 – площадь сечения двух поперечных стержней диаметром 8 мм класса S240. bw = 250мм – ширина ребра расчетного сечения.  длинной ¼ l, на остальной части пролета  (принимаем 300мм) - принимаем S=150мм > ηw1=1+5×6,94×2,7×10-3=1,09<1,3 ηс1- коэффициент, определяемый по формуле 2.47: где β4- коэффициент, принимаемый равным для тяжёлого бетона 0,01 ηс1=1-0,01×13,33 = 0,867 Уточняем значение d: d = 450-(20+25/2+18) = 399,5мм Vrd,max=0,3×1,09×0,867×13,33×250×395.5 = 397758кН=397,76кН Vsd = 127,47кН < Vrd,max = 397,76кН Следовательно прочность по наклонной полосе между наклонными трещинами обеспечена. По формуле 2.48 определим поперечную силу, воспринимаемую бетоном и поперечной арматурой: где ηс2- коэффициент, принимаемый для тяжёлого бетона равным 2,0. ηf- коэффициент, учитывающий влияние сжатых полок в тавровых и двутавровых элементах и определяемый по формуле 2.49: При этом 520 – 250 = 270 < 3h’f = 3×100 =300мм Для расчёта ηf принимаем 270мм ηN- коэффициент, учитывающий влияние продольных сил, при отсутствии продольных сил = 0.  vsw- усилие ув поперечных стержнях на единицу длины элемента, определяемое по формуле2.52: где - расчётное сопротивление поперечной арматуры (таблица 6.5[СНБ 5.03.01-02] )  Vsd = 127,47кН < VRd = 222,31кН Следовательно, прочность на действие поперечной силы по наклонной трещине обеспечена. 2.2.6. Расчёт монтажных петель. Монтажные петли расположены на расстоянии 650мм от торца плиты. Нагрузка от собственного веса плиты составит: (2.53)где  γf=1,35 γd=1,4- коэффициент динамичности при монтаже  Нагрузка приходящаяся на 1 петлю равна:  P1k=18*1,4/2= 12,6 кНОпределяем требуемую площадь поперечного сечения одной петли из стали класса S240, для которой fуd=218MПа  Принимаем арматуру диаметром 12мм класса S240 с  ( С учетом нормативного усилия, проходящегося при подъеме на одну петлю)          Кол. Лист №док. Подп. Разраб. Рук. Проек. Н. Контр. Зав.каф.. МГТУ ПГС982 Стадия Лист Листов 2 Дата Дуйнов Опанасюк Изм. 614/03-АС Кол. Подп. Руковод.. Консульт. Диплом. Н.контр. АСК ГУВПО БРУ 5 Ск Стадия. Лист Листов Дата  Силков Изм. 2-70 02 01 01-05/34 ПЗ Жебрак Бояренко Расчетно-конструктивная часть Лист № док. |