Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
5.06010101.ДП.00.11.ПЗ
1.ПЗ
Лист
2 РОЗРАХУНКОВО-КОНСТРУКТИВНИЙ РОЗДІЛ
Розраховуємо та конструюємо попередньо напружену панель перекриття з круглими пустотами.
Панель має довжину 9,0 м, ширину 1,2 м, висоту 220 мм.
Для виготовлення панелі прийняті:
Бетон С16/20(В20):
Rb=11,5МПа, Rb,ser=15 МПа, Rbt=0,9 МПа, Rbt,ser=1,4 МПа,
Eb=29·103МПа (для важкого бетону з тепловою обробкою)
Напружена арматура класу Ат800 (АтV):
Rsn=785 МПа, Rs=680 МПа, Rsw=545 МПа, Es=1,9·105МПа
Для арматури зварювальних сіток та каркасів з проволоки
Класу Вр 400(Вр-I):
Rs=360 МПа, Rsw=265 МПа, Es=1,7·105МПа
Арматуру натягують на упори електротермічним способом, а обтискання бетону проводять зусиллям напруженої арматури при досягненні міцності Rbp=0,5·В20=0,5·20=10 МПа. Бетон виробу твердіє за допомогою теплової обробки (пропарювання).
Попереднє напруження арматури приймається
σsp=0,6Rsn=0,6·785=471 МПа
Перевіряємо дотримання умови:σsp + Δσsp≤Rsn; σsp – Δσsp≥ 0,3Rsn
при електротермічному способі натягнення:
Δσsp= 30+360/l=30+360/9,0=70 МПа
σsp+ Δσsp=471+70=541<Rsn=785 МПа
σsp-Δσsp=471-70=401>0,3·785=235,5 МПа
Тобто умова виконується.
Обчислюємо коефіцієнт точності натягання арматури, що враховує можливості відхилення попереднього напруження арматури:γsp=1±γsp,
де
np-число напружених стержнів в перерізі γsp=1-0,11=0,89
при перевірці щодо утворенню тріщин у верхній (стиснутій) частині плити при обтискуванні:γsp=1+0,11=1,11
Попереднє напруження арматури з урахуванням точності натягання:
σsp=0,89·471=419МПа
2.1 Збір навантажень
Таблиця 2.1 - Збір навантажень на 1 м2 перекриття
|
Вид навантаження |
Нормат. кН/м² |
γf |
Розрах. кН/м² |
|
Постійне:
t =15мм; ρ=2,5 т/м3 1·1·0,015·2,5·9,81
t =15мм; ρ=1.8 т/м3 1·1·0,015·1,8·9,81
t =20мм; ρ=1.8 т/м3 1·1·0,02·1,8·9,81
|
0,37
|
1,3
1,3 |
0,48
0,34 |
|
Разом: |
4,01 |
- |
4,62 |
|
Тимчасове:
|
2 |
1,3 |
2,6 |
|
Разом: |
2 |
- |
2,6 |
|
Повне: |
6,01 |
- |
7,22 |
При γn=0,95 та номінальній ширини панелі 1,2 м, навантаження на 1 м довжини панелі складатиме:
Повне нормативне: gn1=6,01·1,2·0,95=6,85 кН/м2
Повне розрахункове: g1=7,22·1,2·0,95=8,23 кН/м2
2.2 Статичний розрахунок
Розрахунок згинальний момент від дії повного навантаження:
де
(див. рисунок 2.1)
Поперечне зусилля на опорі від дії повного розрахункового навантаження:
Рисунок 2.1
2.3 Конструктивний розрахунок
Переріз багатопустотної панелі замінюємо еквівалентним двотавровим (див. рисунок 2.2), основні розміри якого:
d=15,9 см;
hf=(22-14,1)/2=3,95 см – висота поличок;
b= bf-6·14,1=116-6·14,1=31,4 см – приведена ширина ребра;
bf=116 см – розрахункова ширина стиснутої полиці
2.3.1 Розрахунок панелі по нормальним перерізам
Робоча висота поперечного перерізу:
де а – товщина захисного шару бетону та ½ діаметру робочої арматури.
Встановлюємо розрахунковий випадок для таврового перерізу поза умови, що характеризує положення нейтральної лінії в полички:
Умова виконується, нейтральна лінія перетинає поличку і переріз розраховуємо як прямокутний.
Обчислюємо:
Визначаємо коефіцієнт 𝜂:
Визначаємо коефіцієнт ξ:
Обчислюємо характеристику стиснутої зони перерізу:
Гранична відносна висота стиснутої зони бетону:
де σs1=Rs+400-σsp=680+400-300=780 МПа;
σsp=0,75·400=300 МПа – попередня напруження арматури з врахуванням всіх втрат.
Коефіцієнт умов роботи арматури γs6:
γs6=η-(η-1)(2ξ/ξR-1) ≤ n,
де η=1,15 – для арматури класу Ат-V,
γs6=1,15-(1,15-1)(2·0,215/0,57-1)=1,19> η=1,15, приймаємо γs6=η=1,15
Площа перерізу поздовжньої напруженої арматури:
Приймаємо 4Ø14 Ат-800, As=6,2 см2.
2.3.2 Розрахунок міцності перерізів, навкісних до повздовжньої
осі елемента
Q=36,2 кН
Перевіряємо умову міцності по навкісній смузі між навкісними тріщинами, при γω1=1 (при відсутності розрахункової поперечної арматури)
Q=36200 Н ≤ 0,3φω1 φb1Rbγb2bh0,
де φb1=1-βRbγb2=1-0,01·11,5·0,9=0,9
Q=36200 Н <0,3·1·0,9·11,5·0,9(100)31,4·19=166719 Н,
умова задовольняється, розміри поперечного перерізу панелі достатні.
Обчислюємо проекцію розрахункового навкісного перерізу на поздовжню вісь с. Вплив звисів стиснутих поличок:
Вплив повздовжніх сил стискання:
N≈P=Asσsp=6,2·300(100)=18600 Н=186 кН,
Обчислюємо 1+φf+φn=1+0,24+0,23=1,47<1,5, приймаємо 1,47
=
У розрахунковому навкісному перерізі Qb=Qsω=Q/2, тоді
с=Bb/0,5Q=26,9·105/0,5·36200=149>2h0=2·19=38,
приймаємо c=2h0=38 см.
У цьому випадку:
Qb=Bb/c=26,9·105/38=70,7·103=70,7 кН, що більше ніж Q=32600 кН, отже, за розрахунком поперечна арматура не потрібна. Для сприйняття поперечних сил на при опорних ділянках панелі довжиною L/4 в поперечному перерізі встановлюємо конструктивно 4 каркаси КР1, в яких поперечна арматура
Ø4 класу Вр-400. Крок поперечної арматури в каркасах за конструктивними вимогами S=10 см<S=h/2=22/2=11 см.
Для забезпечення міцності полиць панелі на місцеві навантаження, в верхній зоні передбачена сітка С1.
2.3.3 Визначення геометричних характеристик поперечного перерізу
Площа зведеного перерізу:
Ared=A+αAsp+αA`sp+αAs+αA`s,
де:
As іA`sp - напружена арматура
Asp=6,2 см2 -площа перерізу напруженої арматури4Ø14 А800
A`sp= 0 – площа перерізу напруженої арматури верхньої зони;
Asта A`s – не напружена арматура
As=0,5 см2 - арматура каркаса КР1 4Ø4 Вр-400
A`s=0,49+0,502=0,992 см2, де 0,49 см2 площа перерізу 7Ø4 Вр-400
поздовжньої арматури сітки С1, 0,283 см2 площа перерізу 4Ø4 Вр-400
каркасу КР1
для сіток, які вироблені з проволоки класу Вр-400
α=Es/Eb=1,7·105/0,29·105=5,86
для напруженої арматури класу А800:
α=Es/Eb=1,9·105/0,29·105=6,54
А=116·3,95+119·3,95+14,1·31,4=1370,99
αAsp=6,54·6,2=40,5 см2
αA`sp = 6,54 ·0 = 0
αAs= 5,86 ·0,5 = 1,66 см2
αA`s=5,86·0,992 =5,81см2
Ared=1370,99+40,5+1,66+5,81=1418,96 см2
Статичний момент площі перерізу відносно нижньої грані:
Sred=S+αSs0,1+ αS`s0,1+αSs0,2+αS`s0,2,
S=116·3,95·20,025+119·3,95·1,975+31,4·14,1·11=14973,9 см2
αSs0,1=6,54·6,2·1,975=80,08 см2 (3,95/2 =1,975 см)
αS`s0,2=0
αSs0,2 =5,86·0,283·1,975=3,28 см2
αS`s0,1=5,86·0,992·20,025=116,41 см2 (22 –1,975 = 20,025 см)
Sred=14973,9+80,08+3,28+116,41=15173,67см2
Відстань від центру ваги зведеного перерізу до нижньої грані панелі
y0=Sred/Ared=15173,67/1418,96=10,69 см
h-y0=22-10,69=11,31 см.
Момент інерції зведеного перерізу
Ired=I+αAspy12+αA`spy`12+ αAspy22+αA`spy`22
де y1=10,69-1,975=8,715 см;
y`1=0
y2=10,69-1,975=8,715 см;
y`2=11,31-1,975=9,335 см
I=116·3,953/12+116·3,95·9,3352+119·3,953/12+119·3,95·8,7152+
+31,4·14,12/12+31,4·14,1·0,192+5,86·0,283·8,7152=77498,5 см4
αAspy12=6,54·6,2·10,692=4633,67 см4
αA`spy`12=0
αAspy22=5,86·0,283·8,7152=125,9 см4
αA`spy`22=5,86·0,992·9,3152=504,4 см4
Ired=77498,5+4633,67+125,9+504,4=82762,47 см4
2.3.4 Визначення втрат попереднього напруження і зусилля
обтискування
Попереднє напруження в арматурі без урахування втрат прийнято
0,6Rsn=0,6·785=471 МПа.
Перші втрати до закінчення обтискування:
від релаксації напружень
σ1=0,03; σsp=0,03·471=14,1 МПа;
від температурного перепаду σ2=0, бо при пропарюванні переміщенням піддону і панелі проходить одночасно;
від деформації анкерів σ3=0 і форми σ5=0, бо вони повинні бути враховані при визначенні довжини заготовки арматури;
від тертя арматури по стінках каналів σ4=0, бо канали відсутні.
Зусилля попереднього обтискування з урахуванням втрат для коефіцієнта точності γsp=1.
P1=As(σsp-σ1-σ2)=6,2 (471-14,1-0)(100)=283278 Н=283,3 кН,
Відстань від точки прикладання зусилля в напруженій арматурі до центра ваги:
eop=y0-ap=10,69-1,975=8,715 см
Напруження обтискування бетону:
Передаточна міцність бетону:
Rbp=0,5·С16/20=0,5·10=10 МПа
Для відношення:
σbp/Rbp=4,84/10=0,484 <α=0,25+0,025Rbp=0,25+0,025·10=0,5
втрати від повзучості, що швидко настає:
σ6=0,85·40σbp/Rbp=0,85·40·0,484= 16,456 МПа
Отже, перші втрати напружень до закінчення обтискування бетону:
σlos1=σ1+σ2+σ6=14,1+0+16,456=30,56 ≈31 МПа
Напруження у попередньо напруженій арматурі з врахуванням перших втрат:
σsp1=σsp-σlos1=471-31=440 МПа.
Зусилля обтискування з урахуванням перших втрат напружень для γsp=1
P1=As(σsp-σlos1) γsp=(440-31)6,2(100)=233580Н=234кН
Напруження в бетоні після обтискання:
σbp=P1/Ared+P1eop2/Ired=233580/1418,96+233580·8,7152/82762,47 = 379 Н/см2=3,79 МПа<0,95Rbp=0,95·10=9,5МПа
Умова задовольняється
Втрати напружень після обтискання бетону:
від усадки σ8=35 МПа
від повзучості для σbp/Rbp=2,44/10=0,247<0,75
σ9=150·0,85σbp/Rbp=150·0,85·0,379=44 МПа.
Разом другі втрати напружень:σlos2=σ8+σ9=35+48=89МПа
повні втрати напружень:σlos= σlos1+ σlos2=20+66=99<100 МПа
Для подальших розрахунків прийнято σlos=100МПа
Зусилля обтискування з урахуванням всіх втрат напружень
P2=As(σsp-σlos)=6,2(471-100)(100)=230000Н=230кН
2.4 Розрахунок панелі в стадії виготовлення,транспортування та
монтажу
2.4.1 Визначення зусиль
Панелі підіймають за петлі, розташовані на відстані 0,35 м від торців. Від`ємний згинальний момент в перерізі панелі, від власної ваги, де (з врахуванням коефіцієнта динамічності kd=1,6), згідно ДБН В.26-98:2009
gc=kdq6/l0=1,6·24620/8,808=4472,3 Н/м,
де q6 – власна вага панелі,
Ma=gcl12/2=-0,5·4472,3·0,352=-273,9 Нм
Зусилля обтискання панелі N`n приймаємо як навантаження яке прикладене зовнішньо позацентрова і при натягуванні арматури на упори дорівнює:
N`n=(γspσ01-330)Asp,
де σ01=σsp-(σ1+σ2)=471-(14,1+0)=456,9 МПа, втрати від повзучості, що швидко настає σ6 не враховують; γsp=1,1 – коефіцієнт умов роботи в стадії виготовлення та монтажу панелі; σsc,u=330 МПа – зниження попереднього напруження в арматурі в результаті скорочення (обтиску) бетону в граничному стані
N`n=(1,1·456,9-330)6,2=1070,1 МПа·см2=107,01 кН,
вважатимемо, що МПа·см2=107 Н.
2.4.2 Розрахунок міцності перерізу панелі як позацентрового
обтиснутого елементу
Розрахунковий опір бетону в стадії роботи панелі, що розглядається приймаємо при досягненні бетону 50% проектної міцності:
R0=0,5·20=10 МПа,
де R0=10 знаходимо Rb=6 МПа, а з урахуванням коефіцієнту умов роботи γb8=1,2, при перевірки міцності перерізу в стадії попереднього обтискання конструкцій:
Rb=6·1,2=7,2 МПа.
Характеристика стиснутої зони бетону:
ω=a-0,008Rb=0,85-0,008·7,2=0,79
Граничне значення:
де σsR=Rs=360 МПа – для ненапруженої арматури класу Вр 400 (Вр-I)
діаметром 5 мм.
Випадковий ексцентриситет визначаємо із умов:
ea=l/600=568/600=0,947;
ea=h1/30=22/30=0,733 см, еа≤ 1см,
приймаємо найбільше значення ea=1 см. Тоді ексцентриситет рівнодіючих
стискаючих зусиль дорівнює:
e=h0-a`a+ea+Ma/N`n=19-1,5+1+27390/10701=21,06 см;
1
де – h`0=h-a`a=22-1,5=20,5 см, враховуючи, що та зона перерізу, яка найбільш віддалена від напруженої арматури є найменш стиснутою:
Визначаємо коефіцієнт 𝜂:
Визначаємо коефіцієнт ξ:
ξ=0,116<ξR=0,630; 𝜂=0,86 у розрахунку враховуємо ξ=0,28
необхідна площа перерізу арматури A`s:
2
Фактично у верхній зоні панелі конструктивно встановлена поздовжня арматура в сітки С1 7Ø4 Вр-400As=0,88 см2 та в каркасах КР1 4Ø4 Вр-400As=0,5 см2. Всього As=0,5+0,88=1,38 см2>A`s=0,632 см2, міцність перерізу цілком забезпечена.
2.4.3 Розрахунок монтажної петлі
При підійманні панелі вага її може бути передана на дві петлі, тоді зусилля на одну петлю складатиме:
N=gb·9,81·γf·γd/2=3,17·9,81·1,1·1,4/2=23,95кН=23945 Н
Площа перерізу арматури петлі:
As=N/Rs=23945/225(100)=1,06 см2,
приймаємо стержні арматури А240 (АІ) Ø12 мм, As=1,13 см2.
Змін.
Кільк.
Аркуш
№ док
Підпис
Дата