Проектирование ребристой плиты 3ПГ 6-5 АIIIв

четеж.dwg

Схема армирования стен подвала
* - отметки уточнить по месту
выпуски арматуры сваи
арматурные выпуски колонны Ф25мм (поз.1)
Схема армирования ростверка
Спецификация элементов
Опалубочный чертеж панели
Класс бетона В25. Передаточная прочность бетона Rbp=17
МПа. Класс напрягаемой арматуры А400в. Способ натяжения арматуры электротермический. Класс ненапрягаемой арматуры В500. Величина предварительного напряжения sp =490 МПа
Ведомость расхода стали
Кафедра строительных конструкций
Армирование плиты 3ПГ6-5АIIIв
Монтажная петля ф 12 А-I

Документ Microsoft Word.doc

Расчет полки панели по прочности
Расчет прочности поперечных ребер
Расчет прочности продольных ребер по первой группе предельных состояний
Расчет прочности наклонных сечений
Расчет продольных ребер по трещинообразованию
Расчет панели в стадии изготовлении транспортирования и монтажа
Проверка удлинения и определение длины заготовки при электротермическом способе натяжения арматуры
Марка плиты: 3ПГ 6-5 АIIIв
1. Расчетная с учетом собственного веса (g¦>1): 900 кгм2
2. Нормативная с учетом собственного веса (g¦=1): 710 кгм2
3. Расчетная без собственного веса (g¦>1): 725 кгм2
4. Нормативная без собственного веса (g¦>1): 550 кгм2
Ширина продольного ребра 01 м
Шаг поперечных ребер: 075 м
Степень агрессивности среды: неагрессивная
Категория трещиностойкости: 3 категория
Ширина раскрытия трещин: аcrc1=04 мм аcrc2=03 мм
==28>2 Расчетный случай №2: полка плиты работает как многопролетная балка. Рассматриваем расчетную полосу шириной 1 м. Рабочая арматура устанавливается в направлении короткого пролета ячейки полки т.е. вдоль длинной стороны всей плиты.
Определяем нагрузку на полку плиты:
gnпол = ρ· = 2500·003 = 75 кгсм2
gраспол = ρ··γs = 2500·003·11 = 825 кгсм2
γs- коэффициент надежности по нагрузке
qпол = gраспол + qn = 825 + 725 = 8075 кгсм2
Определяем расчетные моменты
для крайнего пролета: ===7122 кг.м
для среднего пролета: ===5047 кг.м
Выбираем максимальный момент: М = Мкр=7122 кг.м
Определяем коэффициент:
gb2=09 – коэффициент условий работы бетона учитывающий длительность действующей нагрузки
Rb=148·104 кгм2 - расчетное сопротивление бетона осевому сжатию (призменная прочность)
b¦=1 м - ширина сжатой зоны (полосы)
h0 - рабочая высота сечения h0= 13 мм
По методичке в зависимости от am принимаем h=0804
Определим площадь сечения арматуры на полосу шириной 1м:
где – относительная высота сжатой зоны бетона
Rs-расчетное сопротивление арматуры класса В500 (Вр-I)
Rs = 415 МПа = 4250 кгссм2
По сортаменту принимаем 5 стержней диаметром 7 мм Аs=192 см2 шаг = 200 мм.
В другом направлении принимается арматура класса В500 диаметром 3 мм конструктивно с шагом 300 мм.
Сетка полки плиты – С-1.
Расчетный пролет поперечного ребра l0 = 2970 – 100 = 2870 мм
Собственный вес поперечного ребра:
A-площадь сечения поперечного ребра
а - расстояние между осями поперечных ребер а = 10 м
q1=8075.10 = 8075 кгм
Определяем коэффициент am:
b’f = l1= 10 м – ширина сжатой зоны
ho=13cм – расстояние от центра рабочей арматуры до сжатой грани
am=0038 h=098 x=0039
Определяем площадь сечения рабочей арматуры:
Аs= == 186·10-4 м2 = 186 см2
Армирование поперечного ребра арматурой А (Rs= 360·105 кгсм2)
Принимаем по сортаменту 1 стержень диаметром 16 мм АIII Аs=2011 см2
В качестве поперечной арматуры (хомуты) принимаем проволочную арматуру класса В500 диаметром 5 мм с шагом 100 мм. Первые два шага от края каркаса принимаются по 50 мм для надежной заделки его в бетоне.
Проверяем принятое количество продольной арматуры из условия переармирования:
- относительная деформация растянутой зоны арматуры с физическим пределом текучести;
- предельная относительная деформация сжатого бетона принимаемая равной 00035.
Уточним относительную высоту сжатой зоны бетона:
Мы получаем что xxRсечение не переармировано.
Каркас поперечного ребра – КР-1.
Расчет прочности продольных ребер по первой группе предельных состояний
l0= lк – 01 = 5970-100 = 5870 мм
l0-расчетный пролет по осям опорных площадок
Определяем нагрузки на продольные ребра:
полная расчетная нагрузка(gf>1): qtot=900.297 = 2673 кгм
полная нормативная нагрузка(gf=1): qn=710.297=21087 кгм
длительная нагрузка: задаемся при условии 70% от полной нормативной нагрузки qln=07.qn=07.21087=147609 кгм
кратковременная нагрузка: qsh=03.qn=03.21087=63261 кгм
Определяем моменты и поперечные силы:
a = 30мм ; b=200мм ; ho=270мм ; h’f = 30мм
Находим коэффициент :
Определяем относительную высоту сжатой зоны:
Определяем граничную высоту сжатой зоны бетона:
где – относительная деформация в арматуре растянутой зоны для арматуры с условным пределом текучести
= 00035 – предельная относительная деформация сжатого бетона.
Предварительное напряжение
Так как минимальные потери напряжений 100 МПа то в формулу вводим с коэффициентом; т.е. . Принимаем .
При расчете прочности железобетонных элементов с высокопрочной арматурой при условии расчетное сопротивление арматуры умножается на коэффициент условий работы арматуры :
Rs=5000 кгссм2 – предел прочности при растяжении для АIIIв.
По сортаменту принимаем:
стержня диаметром 22 мм АIIIв Аs=76 см2 .
Задаемся диаметром поперечной арматуры в каркасе: 5 Вр-I.
Проверяется выполнение условия:
Q 03.jw1.jb.Rb.b.h0
jw1 – коэффициент учитывающий влияние хомутов
a= - коэффициент приведения арматуры к бетону
Es=200.104 кгссм2; Eb=306.103 кгссм2
mw= - коэффициент армирования
b=001-для тяжелого бетона
Asw=0196 см2 b-ширина двух ребер: b=200 мм
nw- число ветвей хомутов в поперечном сечении: nw=2
Rsw-расчетное сопротивление поперечной арматуры:
Rsw=300 МПа=3060 кгссм2.
Усилие воспринимаемое хомутами на единице длины:
jb2= 2 -для тяжелого бетона Q =78453 кг
Rbt-осевое растяжение Rbt = 105 МПа = 107 кгссм2.
jb4=15-для тяжелого бетона
Р – усилие предварительного обжатия
=243 см max=313см => условие выполняется.
sконстр= h2 = 150 мм
Выбираем минимальный шаг: =sконстр=150 мм.
jw1=1+5.653.00013=1042
jw1.jb.Rb.b.h0=03.1042.0855.148.20.27=2136045 кг.
Q=78453 кг2136045 кг - условие выполняется => прочность наклонных сечений обеспечена.
(вторая группа предельных состояний)
) Определение геометрических характеристик продольного сечения
b¦ = 2940мм =294см; h¦ = 30мм = 3см;
b = 200мм =20см; yp = 135см=135мм;
а = 30мм = 3см ; Аs = 76 см2 ;
h = 300мм = 30см ; hp = 27см = 270мм;
Площадь приведенного сечения :
Ared=A+a.As=b¦.h¦+b(h-h¦)+a.As
Аred=294.3+20.(30-3)+653.76=14716 см2.
Статический момент относительно нижней грани:
Sred=b¦ . h¦ . y¦ + b. hp. yp + a . As. а
Sred=294.3.285+20.27.135+653.76.3 = 3257588 см3
Расстояние от нижней грани до центра тяжести приведенного сечения:
Расстояние от центра тяжести напрягаемой арматуры до центра тяжести приведенного сечения: e0p= y - a = 22 - 3=19 см.
Момент инерции приведенного сечения:
Jred== = 1276617 см4.
Момент сопротивления сечения относительно нижней грани:
Wred == = 58028 см3.
Момент сопротивления сечения относительно верхней грани:
Wred = = = 159577 см3.
Упругопластический момент сопротивления относительно нижней грани
Wpl = 130.Wred = 13.58028=75436 см3
Упругопластический момент сопротивления относительно верхней грани
Wpl = 125.159577= 199471 см3.
Расстояние от центра тяжести приведенного сечения до верхней ядровой точки (наиболее удаленной от растянутой зоны):
Расстояние от центра тяжести приведенного сечения до нижней ядровой точки:
) Определение потерь предварительных напряжений
Потери происходящие до обжатия бетона:
- потери от релаксации напряжений в арматуре при электротермическом способе натяжения для стержневой арматуры.
- потери от температурного перепада так как они учитываются только для стендовой технологии.
- потери от деформации формы воспринимающей усилие натяжения так как учитываются только при механическом способе натяжения.
- потери от деформации анкеров так как учитываются только при механическом способе натяжения.
Потери происходящие после обжатия бетона.
- потери от усадки бетона
где - деформация усадки бетона принимаемая равной 00002 для бетона класса В25.
- потери напряжений от ползучести бетона зависят от уровня обжатия (отношение )
a== 653- коэффициент приведения арматуры к бетону
=25 – коэффициент ползучести бетона определяемый по т.4 методички.
- напряжение в бетоне на уровне центра тяжести напрягаемой арматуры
-усилие предварительного обжатия с учетом первых потерь.
- эксцентриситет усилия относительно центра тяжести приведенного сечения элемента. При отсутствии напрягаемой арматуры в верхней зоне и а . Так как напряжение определяется на уровне нижней напрягаемой арматуры и отсутствует напрягаемая арматура в верхней зоне то .
М – изгибающий момент от собственного веса элемента действующий в стадии обжатия в рассматриваемом сечении. При расчете ребристых плит изготовляемых по агрегатно-поточной технологии можно принимать М=0 так как монтажные петли в типовых плитах расположены по торцам изделия.
- площадь приведенного сечения и момент его инерции относительно центра тяжести приведенного сечения.
Определяем полные потери напряжений:
Напряжение в арматуре с учетом всех потерь:
Усилие обжатия с учетом всех потерь:
) Расчет по образованию трещин нормальных к продольной оси
Момент трещинообразования:
Mcrc=Rb.ser.Wpl+Mrp
Rbt.ser - расчетное сопротивление бетона осевому растяжению
Момент обжатия бетона напрягаемой арматурой относительно ядровой точки наиболее удаленной от зоны в которой определяется трещинообразование:
gsp=09 – коэффициент точности натяжения.
Mrp=24814.(19+394).09=5123098
Mcrc=155.75436+5123098=6292356 = 62924 кгм.
McrcMn от нормативных нагрузок трещины образуются
) Расчет по раскрытию нормальных трещин
Ширину раскрытия нормальных трещин определяем по формуле
Рассчитаем ширину раскрытия трещин при действии постоянных и длительных нагрузок. При продолжительном действии нагрузки ; для арматуры периодического профиля ; для изгибаемых элементов ; предварительно назначаем .
Базовое расстояние между трещинами определяем по формуле . Для этого найдем площадь растянутого бетона
поэтому принимаем ; тогда площадь растянутого бетона
Принимаем (принимается не менее 10ds и 10 см и не более 40ds и 40 см).
- предельно допустимая ширина раскрытия трещин согласно нормативным документам.
Рассчитаем ширину раскрытия трещин от кратковременного действия полного момента. При непродолжительном действии нагрузки . Остальные коэффициенты и те же что и для .
Рассчитаем ширину раскрытия трещин от кратковременного действия момента от постоянных и длительных нагрузок. При непродолжительном действии нагрузки . Остальные коэффициенты и те же что и для ; .
Полную ширину раскрытия трещин (при непродолжительном раскрытии) рассчитывается по формуле
Трещиностойкость обеспечена.
Расчет панели в стадии изготовления транспортирования и монтажа
) Проверка прочности
Прочность бетона принимается равной передаточной:
Призменная прочность:
Rb=145 МПа =148 кгссм2
Прочность на растяжение:
Rbtser=155 МПа=158 кгссм2
Усилие обжатия в предельном состоянии:
Pоп=(γsp·ssp-ssu)·Asр где
γsp– коэффициент точности натяжения.
Предварительное напряжение за вычетом первых потерь:
ssp =490 – 147 = 4753 МПа.
Для стержневой арматуры ssu=330МПа.
Pоп=(11.4753 - 3300)·76 = 1465508 кг
Изгибающий момент относительно верхней (в данном случае растянутой) арматуры:
Моп = Pоп ·(h0-a) =1465508(027 – 0015) =3737 кг·м
Момент от собственного веса плиты в месте размещения монтажной петли:
k=16 – коэффициент динамичности при транспортировании
gn=160*3=480 кгм – погонная нагрузка от собственного веса панели
l0 = 587м – пролет панели.
b=200 мм=02 м – ширина двух рёбер.
h0= h-a=300-20 =280 мм = 28 см.
Прочность сжатой зоны обеспечена.
) Проверка трещиностойкости панели на стадии изготовления
Определяется усилие обжатия с учётом первых потерь при γsp=1.
P(1) = γsp(ssp-s sp(1)).As=1 .(490 – 147)·76 = 361228 МПа·см2 = 361228 кг
Mp = P(l)·eop = 361228·019 = 68633 кг·м
Момент от собственного веса без учёта коэффициента динамичности:
Эксцентриситет приложения усилия:
eop== = 013 м = 13 см
Условие отсутствия трещин в верхней зоне панели в момент обжатия представлено выражением: Rbtser·Wpl’≥P(l)(eop-rinf)
Rbtser·W’pl=155·199471·10-²= 30918 кг·м
P(l)(eop-rinf)=361228(013 – 01084) = 7803 кг·м
Условие выполнено => трещин в верхней зоне панели нет.
) Подбор монтажных петель
Для монтажных подъёмных петель применяется арматура класcа А-I марок Bст 3сп2 и Bcт 3сп2.
Нормативное усилие приходящееся на одну петлю принимается при подъёме за 4 петли стропами:
Pn= где G – собственная масса изделия.
Принимаем диаметр стержня петли 12 мм Pn=1100 кг.
) Расчет по деформациям продольных ребер плиты
Определение кривизны на участках с трещинами в растянутой зоне.
Полная кривизна определяется по формуле:
- кривизна от кратковременного действия всей нормативной нагрузки
- кривизна от длительной части нагрузок
- выгиб от действия усилия обжатия
- кривизна (обратный выгиб) преднапряженной ЖБК за счет влияния усадки и ползучести бетона
φb1=08 – коэффициент учитывающий увеличение деформаций вследствие кратковременной ползучести бетона.
Ired = 1276617 см4 – приведенный момент инерции сечения
Еb = 30103 МПа = 306104 - модуль упругости бетона
φb2 = 2 – (при влажности воздуха окружающей среды 40-75% для тяжелого бетона) – коэффициент учитывающий увеличение деформаций сжатой зоны элемента вследствие длительной ползучести бетона.
–сумма потерь от ползучести бетона.
Es= 20104МПа – модуль упругости рабочей арматуры
= 1610-5 + 4110-5 – 1510-6 – 30310-5 = 25210-6
Полная величина прогиба:
- Полная величина прогиба удовлетворяет установленным нормам.
) Определение полного удлинения арматуры
ΔLn=ΔL0+Δ Lc+Δ Lф+ΔLн+ сt
ΔLo- удлинение соответствующее заданной величине предварительного напряжения
Es=2.105МПа - начальный модуль упругости арматуры
Ly=64м=6400мм - расстояние между наружными гранями упоров на форме
ssp= 490 МПа - величина предварительного напряжения
k=1085-коэффициент учитывающий упругопластические свойства стали
ΔLс=4 мм=0004 м – величина обжатия анкеров.
Δ Lф=00004.5970=24 мм=00024 м – продольная деформация формы.
ΔLн=0- остаточная деформация (учитывается только для высокопрочной проволоки).
ct=32 мм - дополнительное удлинение обеспечивающее свободную укладку арматурного стержня в упоры с учетом остывания при переносе стержня принимаемое не менее 05 мм на 1м длины арматуры.
ΔLп=17+4+24+0+32 = 266 мм.
) Определение возможного удлинения с учетом ограничения максимальной температуры нагрева
ΔLt=(tp-to).Lk.at – возможное удлинение арматуры при нагреве до заданной максимальной температуры.
tp=400oC - рекомендуемая температура нагрева (но не более максимально допустимой)
to=20oC - температура окружающей среды
Lk=5970мм - расстояние между токопроводящими контактами
at =15.10-6 - коэффициент линейного расширения стали
ΔLt=(400-20).5970.15.10-6=3403мм.
Получили что Δ Lt=3403 мм > Δ Ln=266 мм => условие выполнено значит заданная ssp обеспечивается без перегрева арматуры.
) Определение длины заготовки арматуры
Длина арматурной заготовки (расстояние между внутренними поверхностями анкеров):
Lз=Ly-ΔLc-ΔLф-ΔLн-ΔLo=6400-4-24-0-17=63766 мм.
Требуемая длина отрезаемого стержня:
Lo=Lз+2.a где а длина стержня используемая для образования временного анкера на стержне
a=25.d+5=25.22+5=60 мм
Lo=63766+2.60=64966 мм.
СНиП 52-01-2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. – М. 2004.
СП 52-101-2003. Свод правил по проектированию и строительству. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. – М. 2004.
Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-101-2003). – М. 2004.
СП 52-102-2004. Свод правил по проектированию и строительству. Предварительно напряженные железобетонные конструкции. – М. 2004.
Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелого бетона (к СП 52-102-2004). – М. 2005.
Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования по дисциплине «Железобетонные конструкции» сост. Т.В. Юрина; строит. факультет ПГТУ. – Пермь 2008.