Конструирование и расчет КЖС-18

6. Конструирование и расчет КЖС-18

Бетон класса B30 с характеристиками R_b=17 МПа, R_bt=1.2 МПа, арматура класса А-IV, R_s=510 МПа, R_sc=400 МПа, E_s=1.9x10⁵ МПа, E_в=260x10³ МПа.

Сбор нагрузок

Элементы конструкции	Нормативная нагрузка кН/м2	Коэф. Надежности γf	Расчетная нагрузка кН/м2
Защитный слой из гравия на мастике, δ=20мм	0,4	1,3	0,52
Водоизоляционный ковер (три слоя рубероида на мастике)	0,15	1,3	0,18
Цементно-песчаная стяжка δ=20мм	0,4	1,3	0,52
Минераловатный плитный утеплитель (γ=3,7 кН/м3; δ=100мм)	0,37	1,3	0,48
Пароизоляция – два слоя пергамина на мастике	0,1	1,3	0,12
КЖС	1,82	1,1	2.00
Итого	3,24	-	3.82
Снеговая	1	1.8	1.8
ВСЕГО	4.24		5.62

Размеры поперечного сечения панели-оболочки принимаем согласно рекомендациям: толщину оболочки 30 мм, толщину стены диафрагмы 40-50 мми нижнего утолщения 100х100 мм, высоту опорной части панели 150 мм.

С учетом коэффициента надежности принимаем нагрузку:

- нормативная (при γ_f=1) – 4.24 кН/м²;

- расчетная (при γ_f>1) – 5.62 кН/м²;

Расчетный изгибающий момент в середине пролета панели:

Расчетная поперечная сила:

Расчетные усилия от нормативных нагрузок:

Расчет толщины оболочки

Проверяем толщину оболочки в середине пролета:

- коэффициент условий работ тонкой оболочки – 0.75

Принимаем 3 см

Расчет арматуры в торце плиты

Определяем расчетное усилие N_t в торцевой арматуре:

Принимаем большее из двух значений.

g – расчетная нагрузка от веса панели на 1 м²; b_s – расстояние между осями рабочей арматуры диафрагм; 2000 – сопротивление отрыву при съема панели с формы.

Принимаем N_t=76 кН

Площадь сечения торцевой арматуры A_s,tкласса A-III c R_s=360 МПа (при d>10 мм):

Принимаем 2Ø12 A-III; A_s=2.26 см².

Расчет диафрагм на действие поперечной силы.

Значение Q=150 кН. С учетом влияния изгибающего момента рассмотрим сечение, расположенное на расстоянии 1 м от оси опоры. В этом сечении h_o=26.7 см; z₀=24.4 см; tgφ=0.19; толщина диафрагм b’=10 см; R_bt=1.2 МПа.

Усилие в сечении:

Определяем часть поперечной силы, воспринимаемой диафрагмами:

,

где φ – угол наклона оси оболочки; при этом должно соблюдаться условие:

Условие

Условие соблюдается.

Следовательно, поперечная арматура по расчету не требуется, устанавливаем ее по конструктивным соображениям: Ø6 A-III с шагом 150 мм.

В вертикальных ребрах жесткости диафрагм через 1.5-1.6 м ставим подвески из арматур Ø10 A-III.

Расчет анкеров.

Площадь рабочей поверхности анкера рабочей арматуры каждой диафрагмы определяется из условий:

,

где М₁ – изгибающий момент на всю ширину панели в сечении, расположенном на расстоянии 1.5 м от рабочей поверхности анкера; z₁ – расстояние по вертикали от оси рабочей арматуры диафрагмы до оси оболочки в этом же сечении.

Площадь поверхности анкера по формуле:

Принимаем анкер с упорной плитой шириной 180 мм и высотой 140 м.

Расчет панели по деформациям (прогибам)

Определяем прогиб панели в середине пролета с учетом длительного действия нагрузки при коэффициенте надежности γ_f=1 по формуле:

,

где q₁ – кратковременно действующая часть нагрузки; φ_b2 – коэффициент, учитывающий влияние длительной ползучести бетона; q₂ – длительно действующая часть нагрузки; q₃ – эквивалентная по моменту в середине пролета равномерно распределенная нагрузка от сил предварительного натяжения.

,

где Р₀ – равнодействующая усилий в напрягаемой арматуре до обжатия бетона;

σ_los = σ₆+ σ₈+ σ₉ – потери напряжений в арматуре.

σ’_los – потери напряжений до уровня сжатой зоны бетона.

Расчет панели по образованию трещин

Рассмотрим сечение в середине пролета панели. Момент сопротивления для растянутой грани сечения:

Расстояние z_y от центра тяжести сечения до верхней ядровой точки с учетом коэффициента 0.8 определяем по формуле:

Изгибающий момент в середине пролета при образовании трещин:

W_pl - момент сопротивления для растянутой грани сечения с учетом неупругих деформаций бетона;

Р₀₂ – равнодействующая усилий в напрягаемой арматуре с учетом всех потерь:

Это соответствует равномерно распределенной нагрузке при образовании трещин.

Таким образом, трещиностойкость панели при γ_f=1 обеспечена, трещины появляются при нагрузках с коэффициентом надежности γ_f>1, при которых расчетный изгибающий момент:

Прочность сопряжения оболочки с диафрагмой

Прочность проверяем расчетом на изгиб в сечениях 1-1 и 2-2 при действии на оболочку расчетных изгибающих нагрузок. При принимаем момент М₁ ( в сечении 1-1) и М₂ (в сечении 2-2) одинаковым, который определяем по формуле:

,

где l₀ – размер оболочки между вутами;

a_v – ширина вута от внутренней грани диафрагмы;

q₁ – расчетная изгибающая нагрузка при наиболее неблагоприятной схеме загружения.

Момент М₁ воспринимается поперечной арматурой сетки оболочки, где на 1 м предусмотрено 5Ø5 Вр-I, A_s=0.98 см².

Эта арматура может воспринять момент

,

где ,

h₀ =7-1.5=5.5 см (в сечении 1-1)

Условие прочности соблюдается.

Дополнительное армирование сопряжения оболочки с диафрагмой по расчету не требуется.

Момент М₂ воспринимается арматурой подвесок, располагаемых в ребрах жесткости диафрагм.

При Ø10 A-III, A_s=0.78 см² и b<12b_р=12х4=48 см (b_р=4 см – толщина стенки диафрагмы), h₀=0.5х1.2 см=6 см;

Момент, воспринимаемый сечением:

Условие удовлетворяется.

Список используемой литературы

1.  Железобетонные конструкции промышленных зданий: А.И. Заикин – М.: ABC 202. – 272c.

2.  Мандриков А.П. "примеры расчета железобетонных конструкций" М. Стройиздат. 1991г, 430с.

3.  СНиП II-03-01* Нормы проектирования. Бетонные и железобетонные конструкции М.: Стройиздат, 1989г.

4.  СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия М., 1985.

5.  Байков В. Н., Сигалов Э. Е. "Железобетонные конструкции", учебник, М., Стройиздат, 1991.

6.  Методические указания по расчету поперечников, расчетам плит перекрытия, балок. СТИ МИСиС, 1998, 1999г.

7.  Шерешевский И. А. Конструирование промышленных зданий и сооружений, М., Стройиздат, 1979г.

8.  Трепененков Р.Н. Альбом чертежей конструкций и деталей промышленных зданий, М., Стройиздат, 1980 г.

9.  К.И. Вилков Одноэтажная рама промздания в сборном железобетоне, НАСА, Нижний Новгород, 1990 г.

10.  Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры (к СНиП 2.03.01-84).

11.  Пособие по проектированию фундаментов на естественном основании под колонны зданий и сооружений (к СНиП 2.03.01-84 и СНиП 2.02.01-83).