Главная страница Случайная страница
Разделы сайта
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Розрахунково – консруктивного розділу
|
|
ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ
Методичний посібник для виконання розрахунково-конструктивного розділу дипломного проекту для студентів денного та заочного відділення на розрахунок и конструювання попередньо-напруженої панелі перекриття (покриття) з круглими пустотами.
Методичні вказівки містять приклад розрахунку панелі, в якому визначаються основні параметри, збір навантажень на 1 м2 перекриття, приведено статичний і конструктивний розрахунок конструкції та розрахунок панелі в стадії виготовлення, транспортування і монтажу.
В методичному посібнику надано приклад оформлення графічної частини, яка містить опалуб очні креслення, армування конструкції, креслення арматурних виробів, вузли.
Також надаються вимоги до оформлення пояснювальної записки і креслень, складено примірник доповіді до захисту по розрахунково-конструктивного розділу дипломного проекту.
Методичні вказівки доповнюються додатками з нормативних джерел і списком рекомендованої літератури.
СКЛАД І ОБ’ЄМ
РОЗРАХУНКОВО – КОНСРУКТИВНОГО РОЗДІЛУ
Графічна частина повинна відповідати ДСТУ Б.А.2.4-7-2009 «Правила виконання архітектурно будівельних робочих креслень».
Графічна частина розділу виконується на стандартних листах креслярського паперу формату A3 (297x420), А4 (210х х297).
Робоче поле креслення обмежують рамкою, віддаленою від межі формату на відстані 5 мм згори, знизу і справа. Ліворуч на відстані 20 мм. Основний штамп креслення має бути розташований в нижньому кутку робочого поля на опалубочному кресленні, та кресленні армування за формою 2, на кресленні арматурних та закладних виробів за формою 4 (Методичний посібник до оформлення курсових і дипломних проектів).
Графічна частина першого листа конструкції містить опалубочні креслення, креслення армування, специфікацію на конструкцію і відомість витрат стали (формат A3).
Графічна частина другого листа містить креслення арматурних виробів
(каркаси, сітки, закладні вироби (формат А3, можливо поєднання двох листів формата А4). Кожен лист креслення арматурних та закладних виробів містить специфікацію на один арматурний елемент.
Складальні креслення залізобетонних конструкцій, або їх елементів
і креслення виробів арматурних виробів, слід виконувати на різних листах (або зонах листа). На кожен виріб слід виконувати окреме креслення.
Масштаби мають бути мінімальними, але забезпечувати чіткість креслення. Рекомендовані масштаби 1: 10; 1: 20; 1: 25.
Пояснювальна записка повинна відповідати ДСТУ Б.А.2.4-4-2009 «Основні вимоги до робочої документації», виконуватись на однієї сторінці аркушу паперу формату А4 (210х х297). Кожен аркуш повинен мати рамку на відстані 20 мм від лівого і 5 мм від інших полів аркуша, штамп на кожному аркуші (форма 4).
ЗМІСТ
I Методичні вказівки для виконання розрахунку попередньо напруженої багатопустотної панелі перекриття
1. Визначення основних параметрів
2. Збір навантаження на 1м2 перекриття
3. Статичний розрахунок
4. Конструктивний розрахунок
4.1 Розрахунок панелі по нормальному перерізу
4.2 Розрахунок міцності перерізів, навкісних до поздовжньої осі елемента
4.3 Визначення геометричних характеристик поперечного перерізу
4.4 Визначення втрат попереднього напруження і зусилля обтискування
5. Розрахунок панелі в стадії виготовлення, транспортування та монтажу
5.1 Визначення зусиль
5.2 Розрахунок міцності перерізу панелі як позацентрового обтиснутого
елементу
5.3 Розрахунок монтажної петлі
II Приклад оформлення креслень
III Доповідь до захисту. Контрольні питання
Список рекомендованих джерел
Додатки
I МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДЛЯ ВИКОНАННЯ РОЗРАХУНКУ ПОПЕРЕДНЬО НАПРУЖЕНОЇ БАГАТОПУСТОТНОЇ
ПАНЕЛІ ПЕРЕКРИТТЯ
1 Визначення основних параметрів
Розраховуємо та конструюємо попередньо напружену панель перекриття з круглими пустотами. Панель має довжину 6, 0 м, ширину 1, 2 м, висоту 220 мм.
Для виготовлення панелі прийняті:
Бетон С16/20 (В20)
Rb=11, 5 МПа, Rb, ser =15 МПа, Rbt=0, 75 МПа, Rbt, ser=1, 4 МПа,
Eb=29·103 МПа (для важкого бетону з тепловою обробкою);
Напружена арматура класу Ат800 (АтV):
Rsn=785 МПа, Rs=680 МПа, Rsw=545 МПа, Es=1, 9·105 МПа;
Для арматури зварювальних сіток та каркасів з проволоки
класу Вр400(Вр1):
Rs=360 МПа, Rsw=265 МПа, Es=1, 7·105 МПа.
Арматуру натягують на опори форми 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 σ sp=0, 6Rsn=0, 6·785=471 МПа. Перевіряємо дотримання умови:
σ sp + Δ σ sp ≤ Rsn; σ sp – Δ σ sp ≥ 0, 3Rsn;
при електротермічному способі натягнення:
Δ σ sp= 20+360/l=20+360/6, 0=80 МПа;
σ sp + Δ σ sp =471+80=551< Rsn=785 МПа;
σ sp - Δ σ sp =471-80=391> 0, 3·785=235, 5 МПа,
Тобто умова виконується.
Обчислюємо коефіцієнт точності натягання арматури, що враховує можливості відхилення попереднього напруження арматури:
γ sp=1±γ sp,
де
np-число напружених стержнів в перерізі
γ sp=1-0, 13=0, 87,
при перевірці щодо утворенню тріщин у верхній (стиснутій) частині плити при обтискуванні: γ sp=1+0, 13=1, 13
Попереднє напруження арматури з урахуванням точності натягання:
σ sp=0, 87·471=409, 8 МПа,
2 Збір навантажень
Таблиця 2.1-Збір навантажень на 1м² перекриття
| Вид навантаження | Нормат. кН/м² | γ f | Розрах. кН/м² |
| Постійне: - лінолеум багатошаровий полівінілхлоридний на кумароно-каучуковой мастиці t =20мм; ρ =1.7 т/м3 1·1·0, 004·1, 7·9, 81 - прошарок зі швидкотвердіючої мастики на водостійких терпких t =2мм; ρ =1.3 т/м3 1·1·0, 002·1, 3·9, 81 - стягування з цементного розчину М150 t =40мм; ρ =1.8 т/м3 1·1·0, 04·1, 8·9, 81 - звукоізоляція - ДВП t =30мм; ρ =0, 6 т/м3 1·1·0, 035·0, 6·9, 81 - плита залізобетонна, багатопустотна | 0, 068 0, 026 0, 706 0, 206 3, 0 | 1, 2 1, 2 1, 3 1, 2 1, 1 | 0, 082 0, 031 0, 918 0, 247 3, 3 |
| Разом: | 4, 006 | - | 4, 578 |
| Тимчасове: - корисне | 1, 5 | 1, 3 | 1, 95 |
| Разом: | 1, 5 | - | 1, 95 |
| Повне: | 5, 506 | - | 6, 528 |
При γ n=0, 95 та номінальній ширини панелі 1, 2 м, навантаження на 1 м довжини панелі складатиме:
Повне нормативне: gn1=5, 506·1, 2·0, 95=6, 277 кН/м
Повне розрахункове: g1=6, 528·1, 2·0, 95=7, 442 кН/м
3 Статичний розрахунок
Розрахунок згинальний момент від дії повного навантаження:
де
(див. рисунок 2.1)
Поперечне зусилля на опорі від дії повного розрахункового навантаження:
4 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.
4.1 Розрахунок панелі по нормальних перерізах
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 σ s1=Rs+400-σ sp=680+400-300=780 МПа;
σ sp=0, 75·400=300 МПа – попередня напруження арматури з врахуванням всіх втрат.
Коефіцієнт умов роботи арматури γ s6:
γ s6=η -(η -1)(2ξ /ξ R-1) ≤ n,
де η =1, 15 – для арматури класу Ат800,
γ s6=1, 15-(1, 15-1)(2·0, 075/0, 053-1)=1, 20 > η =1, 15, приймаємо γ s6=η =1, 15.
Площа перерізу поздовжньої напруженої арматури:
Приймаємо 4Ø 10 Ат800, As=3, 14 см2.
4.2 Розрахунок міцності перерізів, навкісних до поздовжньої осі елемента
Q=21, 545 кН
Перевіряємо умову міцності по навкісній смузі між навкісними тріщинами, при γ ω 1=1 (при відсутності розрахункової поперечної арматури).
Q=21545 Н ≤ 0, 3φ ω 1 φ b1Rbγ b2bh0,
де φ b1=1-β Rbγ b2=1-0, 01·11, 5·0, 9=0, 9
Q=21545 Н < 0, 3·1·0, 9·11, 5·0, 9(100)31, 4·19=166719 Н, умова задоволь-
няється, розміри поперечного перерізу панелі достатні.
Обчислюємо проекцію розрахункового навкісного перерізу на поздовжню вісь с. Вплив звисів стиснутих поличок:
Вплив повздовжніх сил стискання:
N≈ P=Asσ sp=3, 14·300(100)=94200 Н=94, 2 кН,
Обчислюємо 1+φ f+φ n=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=22, 5·105/0, 5·21545=208, 87> 2h0=2·19=38, приймаємо c=2h0=38 см. У цьому випадку:
Qb=Bb/c=22, 5·105/38=59, 21·103=59, 21 кН, що більше ніж Q=21, 545 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 Ø 3 класу Вр400. 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.
4.3 Визначення геометричних характеристик поперечного перерізу
α =Es/Eb=1, 9·105/0, 29·105=6, 54
α Asp=6, 54·3, 14=20, 5 см2
площа зведеного перерізу:
Ared=A+α Asp+α A`sp+α As+α A`s,
де Asp, A`sp – площа перерізу напруженої арматури; As та A`s – не напружена арматура; A`sp=0, As=0, 283 см2; A`s=0, 424+0, 502=0, 926 см2,
де 0, 424 см2 площа перерізу поздовжньої арматури сітки, 0, 502 см2 площа перерізу 4Ø 4 Вр-I каркасу КР1, для сіток:
α =1, 7·105/0, 29·105=5, 86;
α As=α A`s=5, 87·1, 884=11, 06.
Ared=116·3, 95·2+(22-7, 9)31, 4+20, 5+5, 86·0, 283+5, 86·0, 926=1386, 7 см2
Статичний момент площі перерізу відносно нижньої грані:
Sred=S+α Ss0, 1+ α S`s0, 1+ α Ss0, 2+ α S`s0, 2,
Sred=116·3, 95·20, 025+119·3, 95·(3, 95/2)+31, 4·14, 1·11+20, 5·3+5, 86·0, 283х
х2+5, 86·0, 926·20=15147, 3 см2.
Відстань від центру ваги зведеного перерізу до нижньої грані панелі.
y0=Sred/Ared=15147, 3/1386, 7=10, 92 см.
h-y0=22-10, 92=11, 08 см.
Момент інерції зведеного перерізу.
Ired=I+α Aspy12+α A`spy`12+ α Aspy22+α A`spy`22;
де y1=10, 92-3=7, 92 см; y`1=0
y2=10, 92-2=8, 92 см; y`2=11, 08-2=9, 08 см.
Ired=116·3, 953/12+116·3, 95·(22-10, 92-3, 95/2)2+116·3, 953/12+116·3, 95·(10, 92-3, 95/2)2+31, 4·14, 13/12+31, 4·14, 1·(11-10, 92)2+20, 025·7, 922+5, 86·0, 283·8, 922+5, 86·0, 926·9, 082=61932, 3 см4
4.4 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
σ 1=0, 03; σ sp=0, 03·471=14, 1 МПа;
- від температурного перепаду σ 2=0, бо при пропарюванні переміщенням піддону і панелі проходить одночасно;
- від деформації анкерів σ 3=0 і форми σ 5=0, бо вони повинні бути враховані при визначенні довжини заготовки арматури;
- від тертя арматури по стінках каналів σ 4=0, бо канали відсутні.
Зусилля попереднього обтискування з урахуванням втрат для коефіцієнта точності γ sp=1.
P1=As(σ sp-σ 1-σ 2)=3, 14(471-14, 1-0)(100)=143500 Н=143, 5 кН,
Відстань від точки прикладання зусилля в напруженій арматурі до центра ваги:
eop=y0-ap=10, 92-3=7, 92 см
Напруження обтискування бетону:
Передаточна міцність бетону:
Rbp=0, 5·B20=0, 5·10=10 МПа
Для відношення:
σ bp/Rbp=3, 06/10=0, 306< α =0, 25+0, 025Rbp=0, 25+0, 025·10=0, 5
втрати від повзучості, що швидко настає:
σ 6=0, 85·40σ bp/Rbp=0, 85·40·0, 306=10, 4 МПа
Отже, перші втрати напружень до закінчення обтискування бетону:
σ los1=σ 1+σ 2+σ 6=14, 1+0+10, 4=24, 5≈ 25 МПа
Напруження у попередньо напруженій арматурі з врахуванням перших втрат: σ sp1=σ sp-σ los1=471-25=446 МПа.
Зусилля обтискування з урахуванням перших втрат напружень для γ sp=1
P1=As(σ sp-σ los1) γ sp=(471-25)3, 14(100)=140044 Н=140 кН
Напруження в бетоні після обтискання:
σ bp=P1/Ared+P1eop2/Ired=140044/1386, 7+140044·7, 922/61932, 3=243 Н/см2=
=2, 43 МПа< 0, 95Rbp=0, 95·10=9, 5 МПа
Умова задовольняється.
Втрати напружень після обтискання бетону:
- від усадки σ 8=35 МПа;
- від повзучості для σ bp/Rbp=2, 43/10=0, 243< 0, 75
σ 9=150·0, 85σ bp/Rbp=150·0, 85·0, 243=31 МПа.
Разом другі втрати напружень:
σ los2=σ 8+σ 9=35+31=66 МПа
повні втрати напружень:
σ los= σ los1+ σ los2=25+66=91< 100 МПа
Для подальших розрахунків прийнято σ los=100МПа
Зусилля обтискування з урахуванням всіх втрат напружень
P2=As(σ sp-σ los)=3, 14(471-100)(100)=116500 Н=116, 5 кН
5 Розрахунок панелі в стадії виготовлення, транспортування та монтажу
5.1 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 СНиП 2.03.01-84.
gc=kdq6/l0=1, 6·21000/5, 98=5618, 73 Н/м,
де q6 – власна вага панелі,
Ma=gcl12/2=-0, 5·5618, 73·0, 352=-344, 15 Нм.
Зусилля обтискання панелі N`n приймаємо як навантаження яке прикладене зовнішньо позацентрова і при натягуванні арматури на упори дорівнює:
N`n=(γ spσ 01-330)Asp,
де σ 01=σ sp-(σ 1+σ 2)=471-(14, 1+0)=456, 9 МПа, втрати від повзучості, що швидко настає σ 6 не враховують; γ sp=1, 1 – коефіцієнт умов роботи в стадії виготовлення та монтажу панелі; σ sc, u=330 МПа – зниження попереднього напруження в арматурі в результаті скорочення (обтиску) бетону в граничному стані.
N`n=(1, 1·456, 9-330)3, 14=541, 9 МПа·см2=54, 19 кН,
вважатимемо, що МПа·см2=100 Н
5.2 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 γ b8=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 σ sR=Rs=360 МПа – для ненапруженої арматури класу Вр-I
діаметром 5 мм.
Випадковий ексцентриситет визначаємо із умов:
ea=l/600=598/600=0, 997;
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+34415/54190=19, 14 см;
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, 114< ξ R=0, 630; 𝜂 =0, 942, у розрахунку враховуємо ξ =0, 114
необхідна площа перерізу арматури A`s:
Фактично у верхній зоні панелі конструктивно встановлена поздовжня арматура в сітки С1 7Ø 3 Вр400 As=0, 5 см2 та в каркасах КР1 4Ø 3 Вр400 As=0, 283 см2. Всього As=0, 5+0, 283=0, 783 см2 > A`s=-0, 038 см2, міцність перерізу цілком забезпечена.
5.3 Розрахунок монтажної петлі
При підійманні панелі вага її може бути передана на дві петлі, тоді зусилля на одну петлю складатиме:
N=gb·9, 81·γ f ·γ d/2=2, 1·9, 81·1, 1·1, 4/2=15, 86 кН=15860 Н
Площа перерізу арматури петлі:
As=N/Rs=15860/225(100)=0, 70 см2,
приймаємо стержні Ø 10 мм, As=0, 785 см2.
|
|