Подземный пешеходный переход

1. Компоновка монолитного ребристого перекрытия

 

Выполняем компоновку монолитного ребристого перекрытия. 

Главные балки  размещаем по ходу движения (вдоль цифровых осей). Расстановку колонн выполняем через 4.45м, т.е. номинальный пролет главных балок – 4.45м. Принимаем шаг второстепенных балок 4.45/2=2.225м.

Размеры пролетов по заданию по осям 4.25м, 4.5м и 4.25м. Указанные размеры пролетов являются пролетами второстепенных балок Проверим соблюдение условия для балочных плит  .

Толщина плиты принимается из следующих условий:

- не  менее 150мм (для монолитных перекрытий  над переходом);

- из  условий прочности по приближенной  эмпирической зависимости при  полной расчетной нагрузке ;

- по  конструктивным требованиям из условий жесткости  толщина плитной части должна быть в пределах 80…100мм.

Принимаем окончательно толщину плиты

Высота второстепенной балки предварительно определяется:

- из  условия жесткости 

- по  приближенной формуле из условия  прочности 

.

Принимаем высоту второстепенной балки

Высота главной балки предварительно определяется:

- из  условия жесткости 

- по  приближенной формуле из условия  прочности 

Принимаем высоту главной балки .

Ширина главной и второстепенной балок должна быть и не менее 200мм. Тогда принимаем ширину второстепенной балки , главной балки .

Сторона квадратного сечения колонны:

, принимаем колонну сечением 300х300мм.

 

 

 

2. Определение внутренних усилий в элементах монолитного

ребристого перекрытия

2.1 Определение внутренних усилий в балочной плите

 

Рис.2.1  План монолитного перекрытия

Сбор нагрузок на м2 перекрытия представлен в табл.2.1

 

Табл. 2.1 – Нагрузки на 1м2 монолитного перекрытия

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	Частный коэффициент безопасности	Расчетная нагрузка, кН/м2
Постоянная -от асфальтабетона (d=0,1м, r=2500 кг/м3);	2,5	1,35	3,38
-от щебеночной подготовки (d=0,2м, r=1650 кг/м3);	3,3	1,35	4,46
-от песчаной засыпки (d=1,6м, r=1800 кг/м3);	28,80	1,35	38,88
-от защитного слоя (d=0,05м, r=2000 кг/м3);	1,0	1,35	1,35
-от двойного слоя гидроизоляции (d=0,012м, r=950 кг/м3);	0,11	1,35	0,15
-от выравнивающего слоя (d=0,04м, r=2400 кг/м3);	0,96	1,35	1,30
- от ж/б плиты перекрытия  δ=0,15м, r=2500кН/м3	3,75	1,35	5,06
Итого	40,42	-	54,58
Временная Полезная (по заданию)	10,5	1,5	15,75
Всего	50,92		70,33

 

Расчетные пролеты:

- крайние 

- средние  ,

где 200мм – ширина второстепенной балки.

 

Вычисление значения внутренних усилий представим в таблице 2.2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.2 – Значения внутренних усилий в сечениях плиты
усилие	на первой опоре	в первом (крайнем) пролете	на первой промежуточной опоре	в средних пролетах	на средних опорах	в средних пролетах и на средних опорах, где плиты окаймлены по всему контуру монолитно связанными с ними балками
1	2	3	4	5	6	7
M, кНм	-					-
V, кН		-		-		-

 

 

2.2.   Определение внутренних усилий в сечениях второстепенной балки

 

Длина площадки опирания второстепенной балки на стену – 150мм, ширина главной балки 300мм. Тогда расчетные пролеты:

- крайние 

- средние  .

Второстепенная балка работает совместно с прилегающими к ней участками плиты, и ее расчетное сечение будет тавровым с шириной полки равной шагу балок, т.е. . Подсчет нагрузок на погонный метр второстепенной балки представлен в таблице 2.3.

 

Таблица 2.3 – Нагрузка на 1м.п. второстепенной балки монолитного перекрытия

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м	Частный коэффициент безопасности	Расчетная нагрузка, кН/м
Постоянная -от собственного веса плиты  и вышележащих слоев (из табл.1.1)	40,42х2,225=89,93	1,35	121,41
Итого	89,93		121,41
Временная	10,5х2,225=23,36	1,5	35,04
Всего	113,29		156,45

 

Схема для расчета второстепенной балки представлена на рис.2.2.

 

Рис. 2.2. Расчетная схема второстепенной балки

Ординаты огибающей эпюры моментов определяют по формуле . Величины коэффициентов определяем в зависимости от величины соотношения .

Результаты расчета сведены в табл.2.4 и отображены на рис. 2.3.

Таблица 2.4– Изгибающие моменты второстепенной балки   

№ пролёта	№ точки	Доля пролёта	b		, кНм	М,  кНм
			+	-		ММАХ	ММIN
I	1	0,2 l01	0,065		3063,39	199,12
	2	0,4 l01	0,090			275,70
	мах	0,425 l01	0,091			278,76
	3	0,6 l01	0,075			229,75
	4	0,8 l01	0,020			61,27
	5	1,0 l01	-	-0,0715			-219,03
II	6	0,2 l02	0,018	-0,01	2759,78	49,68	-27,60
	7	0,4 l02	0,058	+0,022		160,07	+60,72
	мах	0,5 l02	0,0625	+0,022		172,49	+60,72

 

Нулевые точки эпюры положительных моментов расположены на расстояниях 0,15 l0 от грани опор:

- в крайнем пролёте:

- в средних пролётах:

Положение нулевой точки отрицательных моментов в 1-м пролёте:

Перерезывающие силы (у граней опор):

- на первой свободной опоре (А): 0,4х156,45х4,425=276,92кН;

- на первой  промежуточной опоре (В) слева: 0,6х156,45х4,425=415,37кН;

- на первой промежуточной опоре (В) справа и у остальных опор:

0,5х156,45х4,2=328,55кН.

 

 

Рис.2.3. Эпюра изгибающих моментов (кНм) и поперечных сил (кН).

 

3. Подбор и раскладка арматурных сеток и каркасов в плитной части и второстепенной балке

монолитного ребристого перекрытия

 

3.1. Конструирование плиты

 

Условия эксплуатации XD3, тогда минимальный класс бетона С35/45, минимальный размер защитного слоя бетона 35мм.

Подбор требуемой площади арматуры выполняем по упрощенному деформационному методу.

Максимальный изгибающий момент в плитной части .

Рабочая высота сечения

где 150мм – толщина плиты;

35мм – размер защитного слоя;

6/2мм –  половина предполагаемого максимального  диаметра рабочей арматуры.

Высота сжатой зоны расчетного сечения:

При использовании арматуры для сеток класса S500 Ø6…22мм, ,

При соблюдении определяем и требуемая площадь сечения растянутой арматуры:

Проверяем требуемую площадь арматуры из условия соблюдения минимального процента армирования:

 

По определенной площади рабочей арматуры можно принять сетки с продольной рабочей арматурой Ø8 S500 с шагом 100мм (площадь поперечного сечения на 1м ширины плиты будет составлять ).

Поскольку для армирования не достаточно сетки с диаметром рабочей арматуры менее 6мм, рассматриваем  вариант армирования плиты плоскими сварными сетками.

Между главными балками можно уложить две, три или четыре сетки с нахлестом распределительных стержней не менее 50мм.

Принимаем для армирования плиты сетки С1 с унифицированной шириной В=2350мм, длинной L=8000мм.

Над главными балками укладываем конструктивно сетки С2, площадь сечения поперечных рабочих стержней которых должна составлять не менее 1/3 площади пролетной арматуры плиты, шириной не менее:

. Принимаем  ширину сетки В=1440мм.

Рис.3.1. Фрагмент плана раскладки сеток плиты.

 

Расчет прочности железобетонных элементов на действие поперечных сил производится из условия . Расчетная поперечная сила, воспринимаемая железобетонным элементом без поперечного армирования:

, но  не менее

. Поскольку  условие не соблюдается принимаем  .

Поскольку условие во всех сечениях выполняется, то расчет поперечной арматуры не производится; согласно конструктивным требованиям при толщине плиты 150мм постановка поперечной арматуры не требуется.

 

3.2. Конструирование второстепенной балки

 

Требуемую площадь сечения арматуры при действии положительного момента ведем как для таврового сечения с полкой в сжатой зоне, при действии отрицательного момента полка находится в растянутой зоне и тогда расчетное сечение будет прямоугольным.

Определим расчётную ширину полки таврового сечения:

-

-

Тогда расчетные размеры сечения второстепенной балки:

; ; ; .

Определяем площадь сечения продольной рабочей арматуры в первом пролете при действии положительного изгибающего момента упрощенным деформационным методом.

Задаемся величиной , тогда рабочая высота сечения второстепенной балки . Определяем положение границы сжатой зоны:

, нейтральная ось проходит  в полке, сечение можно рассматривать  как прямоугольное с шириной  .

При соблюдении определяем и требуемая площадь сечения растянутой арматуры:

Принимаем 2 Ø28 мм и 2 Ø32.

Определяем площадь сечения рабочей арматуры над первой промежуточной опорой при действии изгибающего момента упрощенным деформационным методом.

Задаемся величиной , тогда рабочая высота сечения второстепенной балки . Сечение рассматриваем как прямоугольное с шириной

При не соблюдении , требуется арматура в растянутой зоне.

Определяем требуемую площадь арматуры площадь арматуры в растянутой зоне:

Определяем

Находим величину требуемой площади растянутой арматуры

  На опоре В площадь сечения арматуры в одной сетке на 1м полки второстепенной балки шириной = 1700 см  равна:

.

Проектируем сварную рулонную сетку с рабочими стержнями Æ10 мм из стали класса S500 с шагом 125 мм (Аs =6,28 см2) с укладкой в два ряда, продольные распределительные стержни принимаем Æ4 мм из стали класса S500 с шагом 350 мм. Принимаем сетку шириной 1660мм и длиной 2520мм (4,425/3+4,2/4):

Аналогичным образом определяем требуемую площадь сечения рабочей арматуры второстепенной балки для остальных сечений, см. табл. 3.1.

 

Таблица 3.1. Расчет армирования второстепенной балки
Сечение	Положение арматуры	Изгибающий момент в сечении	Требуемая площадь арматуры	Принятое армирование	Принятая площадь
1 пролет	Нижняя	278,76	22,65	2 Ø28 2 Ø32	28,4
1 пролет	Верхняя	-	Монтажная конструктивная	2 Ø12	1,57
1-ая опора (В)	Верхняя	-219,03	3,00		6,28
2 пролет	Нижняя	172,49	13,82	2 Ø22 2 Ø25	17,42
2 пролет	Верхняя	-	Монтажная конструктивная	2 Ø12	1,57