Расчет ребристой плиты перекрытия
Определение геометрических размеров плит. Конструктивные размеры плиты определяются с учетом нормированных зазоров, предусмотренных /2/.
Зазоры в двух направлениях имеют следующие размеры Δ = 20 мм, Δ1 = 50 мм.
Ширина плиты поверху равна В(1)Пл= ВПл.- Δ1, а расстояние между продольными ребрами плиты по верху В(2)Пл= В(1)Пл.- е, где величина е = 100-130 мм. Этот размер соответствует ширине продольного ребра в месте сопряжения с полкой плиты ( рис. 3.9 ).
Рис.3.8. Армирование многопустотной плиты
Рис. 3.9. Конструктивные размеры плиты
Конструктивная длина плиты 
, где 
- шаг колонн. Расчетный пролет плиты
, (3.17)
где 
– ширина опирания плиты ( = 80-100 мм).
Выбор материала (/15-17/). Плита сборная заводского изготовления, поэтому для бетона можно принять класс В20, В25, ВЗО, В35, В40. Полка плиты армируется рулонными сетками из арматуры класса Вр-I. Продольные ребра армируются плоских сварными каркасами из арматуры классов А-III (для рабочей арматуры) и А-I (для поперечных стержней). В качестве конструктивной арматуры можно принять арматуру класса Вр-I, А-I.
После выбора материала необходимо выписать расчетные характеристики арматуры Rs.,Rsw и бетона Rb.,Rbt /3,16/. Расчетные характеристики бетона и арматуры приведены в табл. 3.5 и 3.6.
Расчет полки плиты (/1,14-17/ ). Определение расчетных усилий выполним (рис. 3.10) с учетом упругого защемления полки в продольных ребрах, и за расчетную схему полки принимаем однопролетную балку с упругим закреплением концов от поворота, загруженную равномерно распределенной расчетной нагрузкой (рис.3.11). Для расчета полки плиты ее поперечное сечение принимается с размерами 100 × h'f , см (рис. 3. 12).
|
|
|
Рис. 3.10. Схема сбора нагрузки на полку плиты
Рекомендуется определение нагрузки на полку плиты проводить в табличной форме. Расчетная равномерно распределенная нагрузка состоит из постоянной и временной нагрузок (табл. 3.11).
Таблица 3.11
Расчетная нагрузка на ребристую плиту
| Вид нагрузки | Нормативная нагрузка, (кН/м2) | Коэффициенты надежности по нагрузке | Расчетные нагрузки (кН/м2) |
| 1. Постоянныя нагрузки Вес пола покрытие выравнивающий слой собственный вес полки 2.Временная нагрузка | ρ1·t1· =q1n ρ2·t2· =q2n ρ3·t3· =q3n ρ4·t4· =q4n Vn | γf1 γf2 γf3 γf4 γf5 | q1n·γf1 q2n·γf2 q3n·γf3 q4n·γf4 Vn·γf5 |
| Итого | q n | - | q |
Коэффициенты надежности по нагрузке принимаются согласно /1/.
Рис. 3.11. Расчетная схема полки плиты
|
|
|
Величина максимальных изгибающих моментов определяется по формуле
, (3.18)
где 1'n=В(2)Пл - расчетный пролет полки. Опорные изгибающие моменты, ввиду большой податливости упругих опор, малы, поэтому армирование опорных участков проводят конструктивно.
Расчет полки плиты на прочность по нормальным сечениям.Расчетное сечение полки плиты прямоугольное высотой h'f· и шириной b = 100 см (рис. 3.12).
Рис .3.12. Расчетное поперечное
сечение полки плиты
Определяем требуемую рабочую высоту сечения согласно следующим рекомендациям
, (3.19)
где l'n - расчетный пролет плиты. Требуемая высота полки
, (3.20)
где а = 1,5 см- расстояние от центра тяжести рабочей арматуры до нижней грани полки (рис. 3.12). По табл. 3.12 назначить фактическую толщину полки hf по величине не менее, чем требуемая (3.19).
Таблица 3.12
Нормированная тощина полки панели
| Нормированная толщина полки ребристой плиты, см | 3.5 | 4.0 | 4.5 | 5.0 | 6.0 | 7.0 | 8.0 | 9.0 | 10.0 |
Определим величину табличного коэффициента
(3.21)
где ho = h'f - а(см) - рабочая высота сечения, γb2 = 0.9 для тяжелого бетона, Rb(кН/см) - расчетное сопротивление бетона, b = 100 см- ширина расчетного сечения полки.
|
|
|
По табл. 3.8 найдем значение коэффициента η. Тогда площадь рабочей арматуры
(3.22)
где Rs(кН/см ) - расчетное сопротивление арматуры.
Наиболее рациональным решением является такое, когда процент армирования полки, определяемый по формуле (3.23), близок по величине к оптимальному значению 0.3 < μопт. < 0.6 %.
(3.23)
По расчетной площади рабочей арматуры As (3.22) подбираем диаметр рабочей арматуры. При этом количество стержней на 1 п.м. плиты должно быть не менее 5 и не более 20 (максимальный шаг стержней 200мм, минимальный - 50 мм). Диаметр стержней рабочей арматуры назначать З-5 мм класса Вр-I или 6-8 мм класса А-I. Диаметр поперечной (конструктивной) арматуры назначается по диаметру рабочей арматуры (табл. 3.10). Шаг стержней поперечной арматуры принять 250-300 мм. Определив диаметр стержней рабочей и конструктивной арматуры, запишем марку сетки.
Например: 
где С - сетка; 5Вр-1-150 - диаметр, класс и шаг рабочей арматуры; ЗВр-1-250 - диаметр, класс и шаг поперечной арматуры; Вс - ширина сетки (Вс = В(1)Пл ); Lс- длина сетки (Lс = l'n).
|
|
|
Расчет продольных ребер плиты на прочность по нормальным и наклонным сечениям (/13,15-17/). Определение расчетных усилий. При расчете продольных ребер рассматривают совместно продольные ребра двух смежных плит перекрытия, объединяя их в единое поперечное сечение. Нагрузку собирают на 1 м длины ребер (рис. 3.13).
Рис. 3.13. Схема сбора нагрузки на продольные ребра плиты
Расчетная нагрузка определяется согласно данным табл. 3.11. При этом в п.1 табл. нагрузки от слоев пола необходимо умножить на ширину плиты ВПл и ввести уточненный вес полки (h'f×ρ×ВПл), а также собственный вес продольных ребер - ρ × (0.2 + 2bP) × (h - h'f) / 2. h'f - толщина полки плиты. Плита свободно опирается на ригель, поэтому расчетная схема продольных ребер представляет собой однопролетную балку на шарнирных опорах, загруженная равномерно распределенной расчетной нагрузкой (рис. 3.5.) Величина максимальных усилий определяется по формулам:
Рис. 3.14. Расчетное сечение ребер плиты
Расчет продольных ребер на прочность по нормальным сечениям. Расчетное сечение тавровое получено «объединением» двух сечений продольных ребер (рис. 3.14). Ширина полки равны конструктивной ширине плиты b'f = В(1)Пл , толщина ребра равна удвоенной ширине продольных ребер плиты b = 2·bp. Расчетный пролет ребер l0 по формуле 3.17 (рис. 3.9). Определим требуемую высоту ребра плиты
, (3.24)
где Mmax, кНм.
Принимаем фактическую высоту плиты h большую или равную hТР, но кратную 10 мм. Рабочая высота сечения
(3.25)
где а = c+d/2 - расстояние от центра тяжести рабочей арматуры до нижней грани ребра (с=20-25мм-защитный слой бетона, d-диаметр рабочей арматуры, который можно принять равным 20мм, рис. 3.6).
Определение положения нейтральной оси. С этой целью найдем изгибающий момент, который воспринимается принятым сечением ребер плиты при х= h'f ( где х - высота сжатой зоны бетона):
,
если Mn > Mmax то нейтральная ось будет проходить в пределах толщины полки. Тавровое сечение рассчитываем, как прямоугольное размерами b'f×ho, поскольку площадь бетона в растянутой зоне на несущую способность не влияет. Расчетные формулы для определения площади сечения рабочей арматуры Ag приведены в первом столбце табл.3.7.
Если Mn < Mmax то нейтральная ось проходит ниже полки (в ребре) и в этом случае сжатая зона сечения состоит из сжатой зоны ребра и свесов полки. Расчетные формулы для определения площади рабочей арматуры As приведены во 2-м столбце табл. 3.7.
Площадь рабочей арматуры, приходящейся на одно продольное ребро, равна 
. По табл. 3.9 и величине As определим диаметры стержней рабочей арматуры продольных ребер. При этом необходимо учитывать: количество стержней не должно превышать 4 (по условию технологии бетонирования); диаметры рабочих стержней не должны быть менее 12 мм; 
не более, чем на 5%.
Расчет продольных ребер на прочность по наклонным сечениям. Порядок расчета изложен ранее (формулы 3.11-3.15). При использовании формулы 3.14 необходимо учитывать принятое количество каркасов. Всего их два(n =2, т.к. каждое продольное ребро армируется одним плоским сварным каркасом).
Конструирование плиты (/13,15-17/). Полка плиты армируется рулонной сеткой С-1 из арматуры класса Вр-1 с поперечной рабочей арматурой. Сетка укладывается в нижней растянутой зоне полки.
В опорной верхней зоне полки около продольных ребер укладывают арматурную сетку С-2, согнутую под углом 90º (рис. 3.15). Рабочие стержни этой сетки Ø 6 мм из арматуры класса А-I с шагом 200 мм. Конструктивные (продольные) стержни Ø 3 мм Вр-I. Сетка расположена так, что она заходит в ребро на величину h/2, а в полку заходит на ВПл /4.
Продольные ребра армируют плоскими сварными каркасами Кр-I. Рабочие стержни объединяются поперечной арматурой и верхним продольным стержнем ( конструктивно принимаемым Ø 10 мм А-I) в плоский единый сварной каркас Кр-I..
Если продольная рабочая арматура принята в виде двух спаренных стержней, то с учетом характера эпюры изгибающих моментов (рис. 3.5) верхний рабочий стержень обрывается и не доводится до концов каркаса Кр-I на расстояние 1Пл /10, а нижний (большего диаметра) пропускают на всю длину каркаса.
Поперечные стержни по длине каркаса Кр-I имеют разный шаг. В приопорных зонах (на 1/4 длины ребра) шаг хомутов равен расчетному значению(S). В средней части (на 1/2 длины ребра) шаг хомутов принимают S = (3/4) h, но не более 500 мм.
ЛИТЕРАТУРА
l. СНиП 2.01.07 - 85. Нормы проектирования. Нагрузки и воздействия. - М.: Стройиздат, 1987. - 43 с.
2. Металлические конструкции /Под общ. ред. Е. И. Беленя. - М. :Стройиздат, 1986.- 560 с.
3. Тахтамышев А. Г. Примеры расчета стальных конструкций. - М. : Стройиздат, 1978. - 239 с.
4. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции. - М.: Стройиздат, 1989. - 86 с.
5. Мандриков А. П. Примеры расчета железобетонных конструкций. - М.: Стройиздат, 1989. - 506 с.
17. Зайцев Ю.В., Промыслов В.Ф. Строительные конструкции М.: Стройиздат, 1985. - 279 с.
Рис. 3. 15. Армирование ребристой плиты
Усиление фундамента.
Определение несущей способности грунта.
где  и 
| - | коэффициенты, условий работы, принимаемые по табл. 3; |
| k | - | коэффициент, принимаемый равным: k = 1, если прочностные характеристики грунта (j и с) определены непосредственными испытаниями, и k = 1,1, если они приняты по табл. 1-3 рекомендуемого приложения 1; |
| - | коэффициенты, принимаемые по табл. 4; |
| - | коэффициент, принимаемый равным:
при b < 10 м - =1, при b ³ 10 м - =z0/b+0,2 (здесь z0=8 м);
|
| b | - | ширина подошвы фундамента, м; |
| - | осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м3 (тс/м3); |
| - | то же, залегающих выше подошвы; |
| - | расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа (тс/м2); |
| d1 | - | глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала. |
Ширину фундамента принимать меньше 10м.
Таблица 3
| Грунты | Коэффициент 
| Коэффициент | |
| 4 и более | 1,5 и менее | ||
| Крупнообломочные с песчаным заполнителем м песчаные, кроме мелких и пылеватых | 1,4 | 1,2 | 1,4 |
| Пески мелкие | 1,3 | 1,1 | 1,3 |
| Пески пылеватые: | |||
| маловлажные и влажные | 1,25 | 1,0 | 1,2 |
| насыщенные водой | 1,1 | 1,0 | 1,2 |
Пылевато-глинистые, а также крупнообломочные с пылевато-глинистым заполнителем с показателем текучести грунта или заполнителя
 £ 0,25
| 1,25 | 1,0 | 1,1 |
| То же, при 0,25 < £ 0,5
| 1,2 | 1,0 | 1,1 |
| То же, при > 0,5
| 1,0 | 1,0 | 1,0 |
|
Примечания: 1. К сооружениям с жесткой конструктивной схемой относятся сооружения, конструкции которых специально приспособлены к восприятию усилий от деформации оснований, в том числе за счет мероприятий, указанных в п. 2.70, б. 2. Для зданий с гибкой конструктивной схемой значение коэффициента 3. При промежуточных значений L/H коэффициент | |||
для сооружений с жесткой конструктивной схемой при отношении длины сооружения или его отсека к высоте L/H, равномТаблица 4
| Угол | Коэффициенты | Угол | Коэффициенты | |||||
Внутреннего трения
 , град.
|
|
|
| внутреннего трения jII, град. |
|
|
| |
| 0 | 0 | 1,00 | 3,14 | 23 | 0,69 | 3,65 | 6,24 | |
| 1 | 0,01 | 1,06 | 3,23 | 24 | 0,72 | 3,87 | 6,45 | |
| 2 | 0,03 | 1,12 | 3,32 | 25 | 0,78 | 4,11 | 6,67 | |
| 3 | 0,04 | 1,18 | 3,41 | 26 | 0,84 | 4,37 | 6,90 | |
| 4 | 0,06 | 1,25 | 3,51 | 27 | 0,91 | 4,64 | 7,14 | |
| 5 | 0,08 | 1,32 | 3,61 | 28 | 0,98 | 4,93 | 7,40 | |
| 6 | 0,10 | 1,39 | 3,71 | 29 | 1,06 | 5,25 | 7,67 | |
| 7 | 0,12 | 1,47 | 3,82 | 30 | 1,15 | 5,59 | 7,95 | |
| 8 | 0,14 | 1,55 | 3,93 | 31 | 1,24 | 5,95 | 8,24 | |
| 9 | 0,16 | 1,64 | 4,05 | 32 | 1,34 | 6,34 | 8,55 | |
| 10 | 0,18 | 1,73 | 4,17 | 33 | 1,44 | 6,76 | 8,88 | |
| 11 | 0,21 | 1,83 | 4,29 | 34 | 1,55 | 7,22 | 9,22 | |
| 12 | 0,23 | 1,94 | 4,42 | 35 | 1,68 | 7,71 | 9,58 | |
| 13 | 0,26 | 2,05 | 4,55 | 36 | 1,81 | 8,24 | 9,97 | |
| 14 | 0,29 | 2,17 | 4,69 | 37 | 1,95 | 8,81 | 10,37 | |
| 15 | 0,32 | 2,30 | 4,84 | 38 | 2,11 | 9,44 | 10,80 | |
| 16 | 0,36 | 2,43 | 4,99 | 39 | 2,28 | 10,11 | 11,25 | |
| 17 | 0,39 | 2,57 | 5,15 | 40 | 2,46 | 10,85 | 11,73 | |
| 18 | 0,43 | 2,73 | 5,31 | 41 | 2,66 | 11,64 | 12,24 | |
| 19 | 0,47 | 2,89 | 5,48 | 42 | 2,88 | 12,51 | 12,79 | |
| 20 | 0,51 | 3,06 | 5,66 | 43 | 3,12 | 13,46 | 13,37 | |
| 21 | 0,56 | 3,24 | 5,84 | 44 | 3,38 | 14,50 | 13,98 | |
| 22 | 0,61 | 3,44 | 6,04 | 45 | 3,66 | 15,64 | 14,64 | |
где NII – нагрузка на фундамент,
- отношение сторон подошвы фундамента,
- осредненный удельный вес фундамента и грунта.
Определение несущей способности сваи.
Расчёт свайных фундаментов и их оснований по несущей способности (по первой группе предельных состояний) выполняется на действие расчётных нагрузок с индексом I.
Расчёт производится по прочности материала свай и по несущей способности грунта основания 
.
Несущая способность висячей сваи определяется по формуле:
,
где γс=1 – коэффициент условий работы сваи в грунте;
Ro – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи;
А – площадь поперечного сечения сваи м2;
– наружный периметр поперечного сечения сваи м;
fi – расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи;
hi – толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи; ( В работе принимать один слой),(глубина заглубления).
γCR,γcf - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи принимать =1.
Примечание: если свая работает на выдергивание то R*A=0.
1) Усиление фундаментов передачей нагрузки на выносные сваи.
Сваи принять сечением 400Х400 мм с шагом 1м в плане.
Определить какую нагрузку необходимо передать на консольные балки , подобрать по сортаменту, определить необходимую глубину заглубления выносных свай на восприятие нагрузки с консольной балки для усиления.
Предварительно задать L1= 2*S L2= 6*S где S-толщина стены.
Для расчета сначала собираем нагрузку на погонный метр стены в самом не благоприятном месте:
F= (a*b*q*n’+H*S*a’*Q1+a’’*b’*0,5*l’*Q2)*K
Где, Q1=17кН/м³ удельный вес кирпичной кладки,
Q2=25кН/м³ удельный вес ригеля,
a’’ b’ l’- геометрические размеры ригеля,
a’-ширина грузовой площади для расчета фундамента (1 погонный метр).
а- шаг колонн,
Н- высота здания,
n’-количество этажей.
По расчетной схеме находим максимальный момент и реакции на опорах R1 и R2.
По максимальному моменту находим Wтр:
По найденному Wтр по сортаменту проката подбирается ближайший номер двутаврового профиля. Затем используя уже действительную геометрическую характеристику W, определяем фактическое напряжение в балке:
Расчетное сопротивление стали.С245 
Коэффициент условия работы =1,1
Свая –стойка R1 работает на сжатие ,а висячая свая R2 работает на выдергивание.
Требуется определить глубину заглубления сваи hi для R1 и R2 с учетом несущей способности в каждом случае.
Для определения требуемой несущей способности сваи приравниваем Fd к R1 и потом R2 :
2) Усиление бутовых и кирпичных ленточных фундаментов.
Определить какую нагрузку необходимо передать на поперечные балки , подобрать по сортаменту, определить необходимую площадь фундаментной плиты для восприятия нагрузки с поперечных балок.
Предварительно задать L= 2*S где S-толщина стены.
Для расчета сначала собираем нагрузку на погонный метр стены в самом не благоприятном месте:
F= (a*b*q*n’+H*S*a’*Q1+a’’*b’*0,5*l’*Q2)*K
Где, Q1=17кН/м³ удельный вес кирпичной кладки,
Q2=25кН/м³ удельный вес ригеля,
a’’ b’ l’- геометрические размеры ригеля,
a’=1м.
а- шаг колонн,
Н- высота здания,
n’-количество этажей.
По расчетной схеме находим максимальный момент и реакции на опорах R1 и R2.
По максимальному моменту находим Wтр:
По найденному Wтр. по сортаменту проката подбирается ближайший номер двутаврового профиля. Затем используя уже действительную геометрическую характеристику W, определяем фактическое напряжение в балке:
Расчетное сопротивление стали.
Коэффициент условия работы =1,1
Определяем требуемую площадь фундаментной плиты квадратного сечения:
Т к R1=R2=R то:
,а=b= 
, длинна стороны фундамента кратка 100.
3) Усиление столбчатых фундаментов передачей нагрузки на сваи.
Определить какую нагрузку необходимо передать с металлической балки на буровые сваи, определить необходимую глубину погружения для восприятия нагрузки.
Для расчета сначала собираем нагрузку колонну:
F= (a*b*q*n’ +2*a’’*b’*0.5*l’*Q2)*K
Где, Q2=25кН/м³ удельный вес ригеля,
a’’ b’ l’- геометрические размеры ригеля,
b,а- шаг колонн,
n’-количество этажей.
Определим требуемую длину сварного шва для передачи нагрузки с колонны на металлические балки:
Нагрузка от колонны на шов :
Принимаем что сварные швы работают на срез.
Из конструктивных соображений подбираем катет шва = 9мм.
;
Диаметр сварной провалки 1,2-2 мм полуавтоматическая сварка.
коэффициент глубины провара шва bf = 0,9 (табл. 34* СНиП II-23-81*)
коэффициент условия работы шва gwf = 1 (по п.11.2 СНиП II-23-81*)
В соответствии с табл. 55 СНиП II-23-81* принимаем электроды типа Э42 для стали С245.
Расчетное сопротивление металла шва R wf = 180 МПа (по т.56 СНиП II-23-81*).
Kf –катет шва принимать по наименьшей толщине. (kмин =5-6 мм)
Высота швеллера принимать из условия половины длинны сварного шва и после делать проверку на прочность:
Свая –стойка R1 работает на сжатие.
Для определения требуемой несущей способности висячей сваи находим глубину заглубления сваи hi. приравнивая Fd к N :
(Как вариант по выбору) Переустройство столбчатых фундаментов в ленточные.
Определить какую нагрузку необходимо передать на ленточные фундаментные блоки , определить необходимую площадь фундаментного блока для восприятия нагрузки с столбчатых фундаментов
Расстояния брать в масштабе с рисунком.
(Как вариант по выбору) Усиление столбчатых фундаментов.
(Как вариант по выбору) Усиление бетонных и железобетонных ленточных фундаментов.
(Как вариант по выбору) Усиление монолитных ленточных фундаментов.
(Как вариант по выбору)
(Как вариант по выбору) Усиление сборных ленточных фундаментов.
Дата добавления: 2021-02-10; просмотров: 134; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!