Проверка прочности панели в стадии изготовления и монтажа

Проверку прочности панели в стадии предварительного обжатия производим для сечений в местах расположения монтажных петель, где отрицательный момент от веса панели при ее подъеме суммируется с моментом от усилия обжатия .

Площадь сечения арматуры, расположенной в наиболее обжатой зоне панели:

-напрягаемой;

(; )

-не напрягаемой;

(; )

-расположенной в наименее обжатой (растянутой) зоне:

-расстояние от верхней грани до центра тяжести всей арматуры ;

Тогда рабочая высота сечения;

Предварительное напряжение с учетом первых потерь при коэффициенте :

Передаточная прочность бетона:

Расчетные сопротивления бетона для класса численно равного передаточной прочности:

;

При отсутствии напрягаемой арматуры в наименее обжатой (растянутой) зоне сечения, усилие обжатия:

Длина зоны передачи напряжения;

Где:

- предварительное напряжение с учетом первых потерь при коэффициенте ;

-диаметр напрягаемых стержней;

Согласно (п.5.3 /2/) (здесь для горячекатаной и термомеханически упрочненной арматуры класса А1000).

Поскольку значение > ( - расстояние от монтажной петли до торца панели) то проверяем сечение в конце зоны передачи напряжения , где усилие обжатия используется полностью. В этом сечении при подъеме плиты действует момент от собственного веса , растягивающий нижнюю, наиболее обжатую зону. Тогда коэффициент динамичности не учитывается, а коэффициент надежности по нагрузке принимается равным , т.е.;

Определим момент по формуле:

Определяем значение необходимое для проверки условия

Поскольку ширина ребра переменна по высоте сечения, принимаем ее в первом приближении посредине высоты сжатой зоны, равной .

Из (табл.3) по арматуре класса В500 находим тогда;

Поскольку , то высоту сжата сжатой зоны принимается равной x =ζ * h₀=0,320*315 = 100,8 мм, что заметно отличается от первоначально принятой высоты сжатой зоны x =ζ * h₀=0,502*315 = 158,13 мм. Следовательно, необходимо уточнить ширину ребер b по вычисленному значению x = 100,8мм.

,что практически совпадает с начальным значением.

Проверим прочность плиты в стадии обжатия:

Прочность панели в стадии обжатия обеспечена.

3.Расчет панели по II группе предельных состояний.

3.1 Расчет панели по раскрытию нормальных трещин в стадии эксплуатации.

Момент усилия обжатия относительно ядровой точки, наиболее удаленной от растянутой грани:

Момент образования нормальных трещин при по поз. 2 (табл. 4.1 /6/);

Проверяем условие:

Условие не выполняется, т.е. в стадии эксплуатации в растянутой зоне панели образуются нормальные трещины и необходимо выполнить расчет по их раскрытию.

Расстояние от нижней грани до центра тяжести всей продольной арматуры в растянутой зоне панели:

Тогда ,

Плечо внутренней пары сил;

Моменты всех сил относительно центра тяжести растянутой арматуры:

-от полной нормативной нагрузки;

-от постоянной и длительно действующей нагрузки;

-от момента образования трещин;

Приращение напряжений в растянутой арматуре:

-от полной нагрузки;

-от продолжительно действующей нагрузки;

-от момента ;

Проверяем условие где при величине продолжительного и непродолжительного раскрытия трещин :

Следовательно проверяем только продолжительную ширину раскрытия трещин.

-высота растянутой зоны в упругой стадии;

-то же с учетом неупругих деформаций растянутого бетона;

-поправочный коэффициент, учитывающий неупругие деформации растянутого бетона для прямоугольных сечений и тавровых с полкой в сжатой зоне;

Так как и условия соблюдаются.

-площадь растянутой зоны бетона:

-усредненный диаметр растянутой арматуры:

-расстояние между нормальными трещинами:

Принимаем

Значение коэффициента для вычисления ширины раскрытия трещин ;

Ширина продолжительного раскрытия трещин ( при продолжительном действии нагрузки и для арматуры периодического профиля);

Что меньше предельно допустимой ширины продолжительного раскрытия трещин для арматуры класса А1000, т.е. в стадии эксплуатации трещиностойкость панели обеспечена.

3.2 Расчет панели по раскрытию нормальных трещин в стадии изготовления.

Выясним, образуются ли верхние трещины в стадии изготовления от усилия предварительного обжатия.

-момент образования трещин;

т.е. верхние трещины образуются до приложения внешней нагрузки и необходимо рассчитать их раскрытие.

Момент возникающий от веса плиты при ее подъеме и растягивающий верхнюю грань:

Моменты и имеют одинаковое направление вращения, следовательно:

-плечо внутренней пары сил;

-напряжения в растянутой арматуре:

Условие выполняется.

-высота зоны растянутого бетона, определенная как для упругого материала;

-высота зоны с учетом неупругих деформаций растянутого бетона;

Поэтому принимаем:

Тогда площадь зоны растянутого бетона:

-усредненный диаметр растянутой арматуры:

Где - продольные стержни сеток полки.

-расстояние между смежными нормальными трещинами:

Принимаем .

Ширина раскрытия трещин ( при непродолжительном действии нагрузки и для арматуры периодического профиля );

Что меньше предельно допустимой ширины продолжительного раскрытия трещин для арматуры класса В500, т.е. в стадии изготовления трещиностойкость панели обеспечена.

3.3 Расчет по прогибам.

Прогиб панели ограничивается эстетико-психологическими требованиями, поэтому расчет прогиба (определение кривизны) производим только на действие постоянной и временной длительной нагрузок. Согласно (табл. 19 поз. 3) СНиП 2.01.07-85 для пролета относительное значение предельного прогиба из эстетических требований с учетом интерполяции равно .

Приведенный модуль деформации сжатого бетона при продолжительном действии нагрузок:

- при продолжительном действии нагрузки в зависимости от относительной влажности воздуха окружающей среды при .

Коэффициенты приведения арматуры к бетону при значении ;

Приведенный модуль деформации арматуры при значении ;

Плечо внутренней пары сил по упрощенной формуле;

Момент всех сил относительно центра тяжести приведенного сечения:

Вспомогательные параметры для вычисления высоты сжатой зоны;

Высота сжатой зоны;

Кривизна от продолжительного действия постоянных и длительных нагрузок;

Кривизна выгиба панели в следствии усадки и ползучести бетона в стадии изготовления от усилия обжатия ;

Где вторые потери: , так как на верхней грани панели в стадии изготовления образуются начальные трещины.

Кривизна панели с учетом выгиба:

Тогда прогиб панели от продолжительно действующих нагрузок:

Жесткость плиты обеспечена.

4.Проектирование ригеля перекрытия.

4.1 Нагрузки на ригель поперечной рамы.

Постоянная нагрузка:

-пол, собственный вес панелей, перегородки;

-собственный вес ригеля;

-площадь сечения ригеля;

-плотность железобетона;

-итого постоянная нагрузка;

-временная полная на перекрытиях;

-в том числе длительно действующая;

-суммарная погонная нагрузка на ригель рамы;

Требуемую рабочую высоту сечения ригеля при заданной ширине и классе бетона В25 можно уточнить по опорному моменту ;

-полная высота;

Окончательно принимаем высоту сечения ригеля .

4.2 Определение нагрузок на колонну и уточнение ее размеров.

Нормативные и расчетные нагрузки на от покрытия

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка,	Расчетная нагрузка	Расчетная нагрузка	Коэффициент надежности по нагрузке
Постоянная: -защитный слой из гравия, втопленного в мастику ( ) -четыре слоя Толь-кожи на мастике ( ) -цементно-песчаная стяжка ( ) -утеплитель из пенобетона ( ) -обмазочная пароизоляция -плита покрытия с учетом бетона замоноличивания швов -собственный вес ригеля покрытия ( )
Итого:
Временная: -Полная (снеговая) в том числе; -длительная

Таблица 3

Определение продольных сил в колонне I-ого этажа

Вид нагрузки	Расчетная продольная сила, кН

1.Постоянная -от покрытия; -от 3-х перекрытий с учетом собственного веса ригелей; -от 4-х колонн (сечение , );
Итого:
2.Снеговаяполная: в том числе -длительная; 3.Временнаяполная от 3-х перекрытий: в том числе -длительная;
Итого: Снеговая +временная; в том числе -длительная;
Всего суммарная: в том числе -продолжительно действующая;

Таблица 3

Уточним размер стороны колонны, приняв бетон класса В35 (, ) арматуру класса А500С () и предварительно коэффициент армирования :

Принимаем окончательно сечение колонны ; перерасчет нагрузки от собственного веса колонн не нужен.

4.3 Геометрические характеристики ригеля и колонны.

-площадь поперечного сечения ригеля;

-статический момент сечения ригеля относительно нижней грани;

-расстояние от центра тяжести сечения до нижней грани;

-момент инерции сечения относительно его центра тяжести;

-момент инерции сечения колонны;

-погонная жесткость ригеля;

-погонная жесткость колонны;

-отношение погонных жесткостей стоек и ригеля;

4.4. Статический расчет поперечной рамы 1-ого этажа на вертикальные нагрузки.

-расчетные пролеты для крайних ригелей:

-расчетные пролеты для среднего ригеля:

Расчетные усилия в сечениях ригеля.

Наименование усилий	Схемы загружения ригеля рамы

Опорные моменты, кН·м


Пролетные моменты, кН·м

Поперечные силы на опорах, кН

Таблица 3

4.5. Подбор продольной арматуры.

Крайняя опора А.

Момент по грани колонны:

Полагая, что продольная арматура будет расположена в один ряд, принимаем , тогда .

;

Следовательно сжатая арматура по расчету не нужна.

Требуемая площадь сечения рабочих стержней на опоре А:

Принимаем ().

Средняя опора

Наибольший момент соответствует схеме I+III и действует справа от опоры В. Тогда момент по грани колонны (опоры В) справа:

;

Принимаем ().

Крайний пролет

, , :

;

Принимаем: ().

Средний пролет

, , :

;

Принимаем: ().

4.6. Расчет прочности наклонных сечений. Расчет на действие поперечной силы.

Рассматриваем сечение у опоры В слева, в котором при загружении ригеля схемами I+II действует наибольшая поперечная сила .

Здесь - суммарная нагрузка, - полная временная нагрузка .

Так как: то требуемую интенсивность поперечного армирования:

По конструктивным требованиям шаг хомутов у опоры должен быть не более и не более , а в пролете не более и не более .

Максимально допустимый шаг у опоры:

Принимаем шаг хомутов у опоры а в пролете что меньше конструктивных значений.

-требуемая площадь сечения хомутов;

Принимаем в сечении два хомута ().

Фактическая интенсивность поперечного армирования составляет:

- у опоры;

- в пролете;

Проверим условие ограничивающие минимальную интенсивность поперечного армирования:

Условие выполняется, следовательно, значения и не корректируем.

Далее определяем длину участка, на которой необходимо сохранить шаг хомутов .

, следовательно, значение определяем по:

Поэтому принимаем значение .

Так как: значение корректируем;

Принимаем .

Тогда:

Принимаем длину участка с шагом хомутов .

На остальной части пролета ригеля шаг хомутов .

4.7. Расчет по бетонной полосе между наклонными сечениями.

Расчет изгибаемых элементов по бетонной полосе между наклонными сечениями производят из условия (п.3.1.5.2 /2/):

Принимая запас :

< – условие выполняется.

4.8. Конструирование арматуры ригеля.

1.Обрыв надопорных стержней крайнего пролета.

На крайней опоре А принято ().

На средней опоре В принято ().

Обрываемые стержни () стыкуются сваркой с верхними стержнями каркасов () для которых:

Составляем уравнение, последовательно рассматривая схемы загружения I+II, I+III:

Загружение I+II:

или откуда , или .

Загружение I+III:

или откуда , или .

Принимаем для надопорных стержней на опоре А расстояние от оси опоры до МТО ; то же на опоре В слева или ( при отсчете от оси опоры В).

Поперечные силы в сечениях, где располагаются МТО:

-в сечении (схема I+II)

-в сечении (схема I+III)

Длина заделки обрываемых стержней за МТО:

- за сечение (шаг хомутов );

-за сечение (шаг хомутов );

Поэтому принимаем

2.Обрыв пролетной арматуры в крайнем пролете.

В крайнем пролете принято () в два ряда по высоте сечения (нижний ряд - , верхний , расстояние между рядами ), с толщиной защитного слоя для нижнего ряда . Рабочая высота сечения при этом , тогда: