Проектирование конструкции перекрытия каркасного здания

    

;

    Определим коэффициент продольного армирования:

     ,

    тогда (по табл. 11.2 /1/) = 20;

     =1, т. к.  =5,41 м < 7,0 м;

     ;

     - принятая площадь растянутой  арматуры;

     - требуемая площадь растянутой  арматуры по расчету;

     => =0,8;

    Проверяем условие жесткости:

       ;

    условие жесткости  выполняется.

         

      3.7 Расчет панели  по раскрытию трещин 

 

       76,55 кНм; d = 267 мм; А_S1 = 1407 мм²; =0,979;

       ;

      Модуль  упругости бетона: Е_cm = МПа (для марки по подвижности П1 и П2);

       мм; тогда напряжения в рабочей  арматуре будут:

       Н/мм²;

      при w_lim=0,3 мм (по табл. 10.2 /1/) Æ^max=25 мм, а принятый диаметр меньше, т.е. необходимо расчетным путем проверить ширины раскрытия трещин.

      Эффективный модуль упругости:

       ;

      Предельное  значение коэффициента ползучести определим из номограммы (рис.4.16 /1/). При мм; RH=0% для t₀ = 30 сут. =2,8.

       МПа;

      Коэффициент приведения: ;

      Высота  сжатой зоны бетона x_eff из условия равенства статических моментов сжатой и растянутой зон сечения относительно нейтральной оси и при отсутствии расчетной арматуры сжатой зоны находится:

      

      Напряжения  в арматуре:

       МПа;

      Расчет  по раскрытию трещин следует производить  из условия:

      w_k £ w_lim , 

      где  w_k — расчетная ширина раскрытия трещин:

       ;

      w_lim — предельно допустимая ширина раскрытия трещин, принимаемая согласно таблице 5.1.(СНБ);

      w_lim=0,3 мм;

      b = 1,7 — при расчете ширины раскрытия трещин, образующихся от усилий, вызванных соответствующей комбинацией нагрузок.

      

      где  Æ — диаметр стержня, мм, (при использовании в одном сечении стержней разных диаметров допускается принимать в формуле их средний диаметр);

      k₁ — коэффициент, учитывающий условия сцепления арматуры с бетоном, для стержней периодического профиля k₁ = 0,8;

      k₂ — коэффициент, учитывающий вид напряженно-деформированного состояния элемента; при изгибе k₂ = 0,5;

      r_eff — эффективный коэффициент армирования, определяемый для железобетонных элементов по формуле

       ,

      здесь   A_s — площадь сечения арматуры, заключенной внутри эффективной площади растянутой зоны сечения A_c,eff ;

      A_c,eff — эффективная площадь растянутой зоны сечения,

       , где  меньшее из 3х значений:

      а) =2,5(h-d)=2,5(300-267)=82,5 мм;

      б) =(h-x)/3=(300-115,74)/3=61,42 мм;

      в) =h/2=300/2=150 мм;

      где мм;

       =61,42 мм, тогда A_c,eff = =85373,8 мм²;

      r_eff =1407/85373,8 = 0,0165;

       мм;

       ;

      где ; Е_s = МПа;

       ;

где       = 1, для арматурных периодического профиля;

= 0,5, для практически постоянной  комбинации нагрузок;

Нормами допускается  заменять = ;

  ;

;

;

     мм  w_lim=0,3 мм.  

 

4.Определение усилий в ригеле  поперечной рамы.

  4.1 Расчетная схема  и нагрузки

    Поперечная  многоэтажная рама имеет регулярную расчетную схему с равными  пролетами ригелей и равными длинами стоек (высотами этажей). Сечения ригелей и стоек по этажам также приняты постоянными. Такую многоэтажную раму расчленяют для расчета на вертикальную нагрузку на одноэтажные рамы с нулевыми точками моментов – шарнирами, расположенными по концам стоек,  в середине длины стоек всех этажей, кроме первого.

    Нагрузка  на ригель от многопустотных плит считается  равномерно распределенной. Ширина грузовой полосы на ригель равна шагу поперечных рам. Подсчет нагрузок на 1м² перекрытия приведен в табл.1. Вычисляют расчетную нагрузку на 1м длины ригеля.

    Постоянная:

    от  перекрытия с учетом коэффициента надежности по назначению здания g_w=0.95; 6.5894·0.95·5,682=35.569кН/м;

    от  веса ригеля сечением 0,4х0,5м (r = 2500кг/м³) с учетом коэффициента надежности         g_f = 1,15 и g_n = 0,95.

    Вес ригеля: 0,4·0,5·25·1,15·0,95=5,4625кН/м

    Итого: g = 35.659+5,4625= 41.13кН/м.

    Временная с учетом g_т =0,95, v=14,25·5,682·0.95=76.92 кН/м;

      в том числе длительная: 5.7·0.95·5,682=30.768кН/м и кратковременная 8,55·5,682·0.95=46.152кН/м.

    Полная  нагрузка: g + v = 41,13+76,92= 118,05 кН/м

    Вычислим  расчетную нагрузку на ригель покрытия:

    Постоянная:

    от  веса ригеля сечением 0,4х0,5м (r = 2500кг/м³) с учетом коэффициента надежности         g_f = 1,15 и g_n = 0,95. Вес ригеля: 0,4·0,5·25·1,15·0,95=5,4625кН/м

    от  плиты покрытия:   5.2124 кН/м²·0.95·5,682=28.136кН/м;

    от  веса пароизоляции: 0,005кН/м²·5,682·0.95=0,027 кН/м;

    от  веса теплоизоляции(керамзит):  0,5·0,15·1,35·5,682·0.95=0,547 кН/м;

    от  веса стяжки: 0,04·18·1,35·5,682·0.95=5,247 кН/м

    от  веса рулонного ковра: 0,03кН/м²·1,35·5,682·0.95=0,219 кН/м

    итого: g =39.639кн/м;

    Временная нагрузка (собирается от снега)

    v=1.2·1.5·5,682·0.95=9.7162кН/м

  4.2 Вычисление изгибающих  моментов в расчетных  сечениях ригеля

 

    Опорные моменты вычисляют в программном комплексе “RADUGA-BETA”

    Различные схемы загружения постоянной и временной нагрузкой приведены в табл.3. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Схемы загружения ригелей. 
 

                                               Схема1(Постоянная нагрузка)                    Схема 2 (Временная нагрузка 1)

         

                                                       Схема 3 (Временная нагрузка 2)                                                            Схема 4 (Временная нагрузка 3) 

 

                         
 
 
 
 
 

 

 

Эпюры изгибающих моментов от комбинаций нагрузок 
 
 
 

                                      Комбинация 1(Постоянная +Временная1)                                                 Комбинация 2(Постоянная +Временная2)

                                                                                                                                                   

 
 
 
 
 
 
 

                          Комбинация 3(Постоянная +Временная3)                                                       

 
 
 

 
 Вариант нагружения №2 

 

                                    Схема нумерации стержней и узлов                                                                            

      
 
 
 
 
 
 
 

Вариант нагружения №3 

 
 
 

Рассмотрим участки  ригеля, которые подвержены наибольшим изгибающим усилиям.  

      Эпюры моментов ригеля при различных комбинациях  схем нагружения строят по данным отчета

Постоянная нагрузка по схеме загружения 1 участвует  во всех комбинациях: 1+2, 1+3, 1+4

                                                                    

 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                         

4.5 Расчёт прочности ригеля по сечениям, нормальным к продольной оси

4.5.1 Характеристики прочности  бетона и арматуры

    Бетон тяжелый класса ; расчетные сопротивления при сжатии = 13,33МПа; при растяжении = 1,467 МПа, коэффициент условий работы бетона g_b2 = 0,85; модуль упругости E_b = 36000 МПа . Арматура продольная рабочая класса S400, расчетное сопротивление = 365 Мпа, модуль упругости E_s = 200000 Мпа.

4.5.2 Определение высоты  сечения ригеля

 

    Высоту  сечения подбирают по опорному моменту  при x = 0,35, поскольку на опоре момент определен с учетом образования пластического шарнира. Принятое же сечение ригеля следует затем проверить по пролетному моменту (если он больше опорного) так, чтобы относительная высота сжатой зоны была x<x_R и исключалось переармированное неэкономичное сечение.По табл. 6,7 / 1/ и при x = 0,35 находят значение a_m = 0,242, а по формуле определяют граничную высоту сжатой зоны:

     ,

    где  ; s_s = = 365 Мпа. 

    Вычисляем d:

     - принимаем h = 50 см.

    Сечение в первом пролете: M_sd= 216,4 кНм; d = h – (25+18) =457 мм.