Расчёт многопустотной плиты перекрытия с предварительным напряжением

Введение

Современные многоэтажные здания представляют собой сложные пространственные системы, которые состоят из различных элементов и соединений, параметры которых изменяются в процессе нагружения. Расчёт зданий такого типа, учитывая все их, характер нагрузок и воздействий, конструктивные особенности – задача очень трудная.

Поэтому происходит замена реального сооружения в расчётах некоторыми идеализированными схемами, с той или иной полнотой отражающими действительную работу сооружения. Степень идеализации зависит от целей расчёта, полноты и достоверности исходных данных и т. п.

При проектировании даже при учёте только основных особенностей деформирования многоэтажных зданий их расчёт производят с помощью ЭВМ. Для целого ряда конкретных сооружений и видов воздействий оказывается возможным использовать ещё более упрощённые схемы, например, пространственную систему здания расчленять на части, каждая из которых рассчитывается независимо на приложенные к ней нагрузки как плоская система. В этих случаях для расчёта могу использовать хорошо известные проектировщикам инженерные методы расчёта и вспомогательные таблицы. Такой подход оказывается необходимым для предварительной приближенной оценки усилий, возникающих в элементах здания, а во многих случаях он обеспечивает достаточную точность.

Компоновка балочного сборного перекрытия

Конструктивные схемы зданий

Балочные сборные перекрытия состоят из плит перекрытия и поддерживающих их ригелей (балок), образующих вместе с ними несущий каркас здания. Направление ригелей может быть продольным или поперечным. В зданиях с неполным каркасом ригели в крайних пролётах опираются на наружные несущие стены и промежуточные опоры – колонны. Ригели вместе с колоннами образуют рамы. Количество перекрытий пролёта зависит от назначения здания и может составлять в поперечном направлении от двух-трёх пролётов в жилищно-гражданских зданиях до пяти-шести пролётов в промышленных зданиях. В продольном направлении количество пролётов определяется в зависимости от общей длины здания, расстояния между температурными швами и размеров продольных пролётов.

Выбор колонн, установление количества пролётов и направления ригелей представляет собой задачу компоновки конструктивной схемы перекрытия. В процессе проектирования компоновка конструктивной схемы перекрытия производится в зависимости от ряда факторов:

Назначение здания: следует принимать во внимание назначение здания, его архитектурно-планировочное решение, величину полезной нагрузки и технические требования по расстановке оборудования.

Общая компоновка конструкции всего здания; при необходимости обеспечить пространственную жёсткость здания в поперечном направлении рамами с жёсткими узламипринимают поперечное направление ригелей. Продольное направление ригелей назначают преимущественно в жилищно-гражданских зданиях (по планировочным соображениям).

Технико-экономические показатели конструкции перекрытия: конструктивная схема перекрытия должна быть скомпонована так, чтобы получить наиболее экономичное решение, при котором объём бетона и вес арматуры был бы наименьшим. При этом следует учитывать ещё и такие технико-экономические требования, как необходимость установления минимального количества типоразмеров плит и ригелей перекрытия, с предельно увеличенным весом и габаритами.

Конструкция плит

Плиты перекрытия с целью уменьшения их веса производятся с пустотами или выступающими рёбрами в поперечном сечении. Для удаления бетона из растянутой зоны сечения сохраняются лишь рёбра шириной, необходимой для размещения сварных каркасов и обеспечения прочности по наклонному сечению. При этом плиты вдоль своего пролёта между ригелями работают на изгиб, как балки таврового сечения. Верхняя сжатая полка сечения плиты работает также на местный изгиб между рёбрами. Нижняя полка в растянутой зонесечения, образующая замкнутую пустоту, создаётся при необходимости устройства гладкого потолка.

Таким образом, общий принцип проектирования плит любой формы поперечного сечения заключается в удалении возможно большего объёма бетона из растянутой зоны с сохранением вертикальных рёбер, обеспечивающих прочность элемента по максимальному сечению,и в увязке с технологическими условиями завода-изготовителя.

По форме поперечного сечения основные плиты могут быть: в основном с круглыми пустотами, ребристые с рёбрами вниз, сплошные.

Плиты армируемые сварными сетками и сварными каркасами. Нижняя продольная арматура плит является основной рабочей; она располагается в рёбрах, а в многопустотных плитах – также и между рёбрами.

Данные для расчёта

Основными исходными данными при выполнении курсового проекта являются:

размеры здания в плане – 15,5×34,8;

конструкция стен – кирпичные толщиной 510 мм;

нормативная полезная нагрузка – 4,8 кН/м²;

высота этажа – 3,2 м;

количество этажей – 4;

район строительства – г. Брест;

грунты – песок;

шаг колонн:

в поперечном направлении: 5,1-5,3-5,1;

в продольном направлении: 5,7-4×5,85-5,7;