Конструирование и расчет элементов железобетонных конструкций многоэтажного здания (без подвала) с наружными каменными стенами и внутренним железобетонным каркасом

где плечо внутренней пары сил;

так как усилие обжатия Р₂ приложено в центре тяжести нижней напрягаемой арматуры;

момент сопротивления сечения по растянутой арматуре;

Поскольку приращение напряжений , трещины в растянутой зоне плиты от действия этого вида нагрузок не образуются и, соответственно, нет прогиба плиты.

Приращение напряжений в арматуре от действия полной нагрузки:

Вычисляем:

- ширину раскрытия трещин от непродолжительного действия полной нагрузки:

где

d-диаметр продольной арматуры, м

Непродолжительная ширина раскрытия трещин:

Продолжительная ширина раскрытия трещин:

Следовательно, конструкция в целом отвечает требованиям трещиностойкости.

6. Расчёт плиты на усилия, возникающие в период изготовления, транспортирования и монтажа

Расчет ведем на совместное действие внецентренного сжатия и нагрузки от собственного веса.

За расчётное сечение принимаем сечение, расположенное на расстоянии 1 м от торца панели.

Нагрузка от собственного веса:

Момент от собственного веса:

Определяем

, тогда

Принимаем арматуру 2Ш22 А-II с для каркасов КП-1.

Рисунок 6 - Расчетная схема плиты в период изготовления, транспортирования и монтажа

3. Расчет трехпролетного неразрезного ригеля

Расчетный пролет ригеля между осями колонн , а в крайних пролетах:

где привязка оси стены от внутренней грани, м

глубина заделки ригеля в стену, м

3.1 Материалы ригеля и их расчетные характеристики

Бетон тяжелый класса: В20, , коэффициент

условий работы бетона .

Арматура:

- продольная рабочая из стали кл.А-III ; модуль упругости

- поперечная из стали класса А – I,

3.2 Статический расчет ригеля

Предварительно определяем размеры сечения ригеля:

- высота

- ширина

Нагрузка от собственного веса ригеля:

Нагрузку на ригель собираем с грузовой полосы шириной, равной

номинальной длине плиты перекрытия.

Вычисляем расчетную нагрузку на 1м длины ригеля.

Постоянная:

- от перекрытия с учётом коэффициента надёжности по назначению здания

:

- от массы ригеля с учётом коэффициента надёжности

и

Итого:

Временная нагрузка с учётом коэффициента надёжности по назначению здания :

Полная расчетная нагрузка:

Расчетные значения изгибающих моментов и поперечных сил находим в предположении упругой работы неразрезной трехпролетной балки. Схемы загружения и значения M и Q в пролетах и на опорах приведены в табл.2

Таблица 2- Определение изгибающих моментов и поперечных сил

По данным табл.2 строим эпюры изгибающих моментов и поперечных сил для различных комбинаций нагрузок. При этом значения M и Q от постоянной нагрузки – схема I – входят в каждую комбинацию. Далее производим перерасчет усилий.

Для обеих промежуточных опор устанавливаем одинаковое значение опорного момента, равное сниженному на 30% максимальному значению момента на опоре «В»:

.

Исходя из принятого опорного момента, отдельно для каждой комбинации осуществляем перераспределение моментов между опорными и промежуточными сечениями добавлением треугольных эпюр моментов.

Опорный момент ригеля по грани колонны на опоре «В» со стороны второго пролета при высоте сечения колонны

Для расчета прочности по сечениям, наклонным к продольной оси, принимаем значения поперечных сил ригеля, большие из двух расчетов: упругого расчета и с учетом перераспределения моментов.

3.3 Расчёт прочности ригеля по сечениям, нормальным к продольной оси

Высоту сечения ригеля уточняем по опорному моменту по грани колонны при , поскольку на опоре момент определен с учетом образования пластического шарнира. Принятую высоту затем проверяем по пролетному наибольшему моменту так, чтобы относительная высота сжатой зоны была и исключалось неэкономичное переармирование сечения. По табл. III.1.[1] при находим значение , а по формуле определяем граничную высоту сжатой зоны:

характеристика деформативных свойств бетона.

, т.к.

Определяем рабочую высоту сечения ригеля:

Полная высота сечения:

С учетом унификации принимаем ,

Для опорных и пролётных сечений принято расстояние от границы растянутой грани до центра тяжести растянутой арматуры а=0,06 м при расположении арматуры в 2 ряда и а =0,03 м при расположении арматуры в 1 ряд.

Рисунок 8- К расчету прочности ригеля – сечение

- в пролете (а) - на опоре (б)

Сечение в первом пролёте: ,

Расчет сечения арматуры выполняем, используя вспомогательные таблицы, вычисляем

По табл. находим ,

Проверяем принятую высоту сечения ригеля. Поскольку , сечение не будет переармированным.

Определяем площадь сечения продольной арматуры:

По сортаменту принимаем для армирования 2Ш18А-III+ 2Ш20А-III с

.

Сечение в среднем пролёте

По сортаменту принимаем 4Ш14А-III c

Количество верхней арматуры определяем по величине опорных изгибающих моментов.

Сечение на опоре «В»,

Для армирования опорных сечений принимаем:

- со стороны 1го пролета 2Ш10А-III +2Ш22A-III c

- со стороны 2го пролета : сечение арматуры, доводимой до опор, определяем исходя из значения отрицательного момента, ,

Вычисляем:

Сечение арматуры:

Следовательно, до опор должна доводиться арматура не менее 2Ш 16 А-III с

Принимаем 2Ш16 А-III +2Ш18A-III c .

3.4 Расчёт прочности ригеля по сечениям, наклонным к продольной оси

Максимальная поперечная сила (на первой промежуточной опоре слева)

Диаметр поперечных стержней устанавливаем из условия сварки с продольной арматурой диаметром d=22 мм и принимаем равным d=8 мм класса А-I с .Шаг поперечных стержней по конструктивным условиям принимаем s=h/3=0,6/3=0,2м. На всех приопорных участках длиной 0,25L принимаем шаг s=0,2м; в средней части пролета шаг s=(3/4)h=0,75х0,6=0,45м.

Вычисляем:

Условие выполняется.

Требование - выполняется.

При расчете прочности вычисляем:

Поскольку

,

вычисляем значение (с) по формуле:

Тогда

Поперечная сила в вершине наклонного сечения

.

Длина проекции расчетного наклонного сечения

Вычисляем

Условие

удовлетворяется.

Проверка прочности по сжатой наклонной полосе:

Условие прочности:

удовлетворяется.

3.5 Построение эпюры арматуры

Эпюру арматуры строим в такой последовательности:

- определяем изгибающие моменты М, воспринимаемые в расчетных сечениях, по фактически принятой арматуре;

- устанавливаем графически или аналитически на огибающей эпюре моментов по ординатам М места теоретического обрыва стержней;

- определяем длину анкеровки обрываемых стержней

, причем поперечная сила Q в месте теоретического обрыва стержня принимаем соответствующей изгибающему моменту в этом сечении; здесь d – диаметр обрываемого стержня.

- в пролете допускается обрывать не более 50% расчетной площади сечения стержней, вычисленных по максимальному изгибающему моменту.

Рассмотрим сечение первого пролёта. Арматура 2Ш18А-III+ 2Ш20А-III c

Определяем момент, воспринимаемый сечением, для чего рассчитываем необходимые параметры:

,

Арматура 2Ш18A-III обрывается в пролете, а стержни 2Ш20 А-III c доводятся до опор.

Определяем момент, воспринимаемый сечением с этой арматурой:

,

Графически определяем точки обрыва двух стержней 2Ш18А-III . В первом сечении поперечная сила , во втором . Интенсивность поперечного армирования в первом сечении при шаге хомутов равна:

Длина анкеровки

Во втором сечении при шаге хомутов

Сечение во втором пролете: принята арматура 4Ш14А-III c.

Определяем момент, воспринимаемый сечением, для чего рассчитываем необходимые параметры:

,

Арматура 2Ш14A-III обрывается в пролете, а стержни 2Ш14А-III c доводятся до опор. Определяем момент, воспринимаемый сечением с этой арматурой :

,

Графически определяем точки обрыва двух стержней Ш14 A-III. Поперечная сила в сечении . Интенсивность поперечного армирования при шаге хомутов равна:

Длина анкеровки

На первой промежуточной опоре слева принята арматура 2Ш10А-III+

+2Ш22A-III c .

, ,

,

Стержни 2Ш10А-III c доводятся до опор.

Определяем момент, воспринимаемый сечением с этой арматурой:

, ,

,

.

Поперечная сила . Интенсивность поперечного армирования при шаге хомутов равна:

. Принимаем .

На первой промежуточной опоре справа принята арматура 2Ш16А-III+ +2Ш18A-III c .Определяем момент, воспринимаемый сечением c этой арматурой:

, ,

Стержни 2Ш16А-III с доводятся до опор:

,

Поперечная сила . Интенсивность поперечного армирования при шаге хомутов :

Длина анкеровки

Принимаем .

3.6 Расчет стыка ригеля с колонной

Рассматриваем вариант бетонированного стыка. В этом случае изгибающий момент на опоре воспринимается соединительными стержнями в верхней растянутой зоне и бетоном, заполняющим полость между торцом ригелей и колонной.

Принимаем бетон для замоноличивания класса В20, стыковые стержни из арматуры класса A-III;

Изгибающий момент ригеля на грани колонны , рабочая высота сечения