Железобетонных и каменных конструкций

1. Рядовая предварительно напряженная плита перекрытия.

Ребристая П-образная плита состоит из полки, жестко соединенной с окаймляющими продольными и поперечными ребрами; многопустотная плита проектируется с продольными пустотами круглого сечения (рис.18.3 и 18.5 [1]). Плиты шарнирно опираются на ригели поперечных рам и, по осям 1 и 7, на несущие поперечные кирпичные стены. Номинальная длина плит – 6 м, конструктивная – 5,96 м.

Предварительно напрягаемая продольная стержневая арматура располагается в нижней части сечения плит: вдоль нижней грани ребер ребристой плиты и у нижней поверхности многопустотной плиты. Ненапрягаемая арматура в виде сварных сеток предусмотрена в вертикальных ребрах и горизонтальных полках.

Плиты изготавливаются из тяжелого бетона по поточно-агрегатной технологии с электротермическим натяжением арматуры на упоры форм. Классы тяжелого бетона и предварительно напрягаемой арматуры плиты принимаются по табл.1, а классы ненапрягаемой арматуры – по п.21 общих исходных данных. Механические характеристики бетона и арматуры приведены в прил.1 и 2.

Плиты воспринимают равномерно распределенную нагрузку, состоящую из постоянной нагрузки от собственного веса плиты и веса пола, а также временной нагрузки по п.1 и п.12 задания. Подсчет нагрузок на 1 м² плиты целесообразно выполнять в табличной форме (табл.18.1 и 18.2 [1]).

В статическом расчете пли́ты представлены однопролетной свободно опертой балкой, загруженной равномерно распределенной потонной нагрузкой. Ее получают умножением нагрузки с 1 м² на ширину плиты (грузовая полоса) и коэффициент надежности по назначению ( ), соответствующий второму классу ответственности здания. Расчетный пролет принимается равным расстоянию между серединами опорных площадок плит.

Результаты статического расчета представляются величинами изгибающих моментов (М) в середине пролета плиты и поперечными силами (Q) на опорах при различных сочетаниях нормативных и расчетных нагрузок (стр.655 или 666 [1]).

В принятой конструкции ребристой плиты полка работает на местный изгиб как горизонтальный элемент, жестко соединенный с ребрами (с.658 [1]). Для расчета полки из середины плиты поперечными сечениями мысленно выделяется “полоса” шириной 1 м (рис.2а). Расчетный пролет полки в такой конструкции равен расстоянию в свету между ребрами ( ). Изгибающий момент в полке - (рис.2в).

Плиты рассчитываются по предельным состояниям первой и второй групп. Первая группа включает расчет прочности нормальных сечений плит (с.657 или с.667 [1]), а также расчет прочности нормального сечения полки ребристой плиты (с.658 [1]) на действие изгибающих моментов от полной расчетной ( ) нагрузки. Здесь, для определения коэффициентов и по , следует использовать прил.3, а для определения - прилож.4. Завершаются эти расчеты определением площади сечения продольной арматуры, обеспечивающей прочность сечений, и назначением количества и диаметра стержней в нормальных сечениях (прил.5), отвечающих конструкции плиты и требуемой по расчету площади сечения арматуры.

К первой группе предельных состояний также относятся расчеты наклонных сечений плит на действие поперечной силы от расчетной нагрузки по наклонной сжатой полосе и по наклонной трещине. Если первый из этих расчетов сводится к проверке конструкции принятых размеров, то второй завершается назначением или подтверждением принятой поперечной арматуры (с.658 или с.668 [1]).

Рис.2. К расчету полки плиты на местный изгиб:

а – полоса плиты шириной 1 м для расчета; б – расчетная схема; в – эпюра изгибающих моментов

Расчеты по предельным состояниям второй группы, выполняемые в КП, включают расчеты по образованию и раскрытию трещин нормальных к продольной оси, а также расчет по деформациям (определение прогибов плит).

В соответствии с нормами [5], к трещиностойкости проектируемых плит предъявляются требования третьей категории. Расчеты по образованию, непродолжительному и продолжительному раскрытию нормальных к продольной оси трещин выполняются на действие соответствующих нормативных ( ) нагрузок при коэффициенте точности натяжения с учетом всех потерь, а расчет по образованию трещин в стадии изготовления – от усилия предварительного обжатия с учетом только потерь от релаксации при коэффициенте точности натяжения (с.662 или с.670 [1]).

Предельно допустимая ширина раскрытия трещин в плитах с преднапряженной арматурой класса A600 принимается равной 0,4 мм при непродолжительном и 0,3 мм при продолжительном раскрытии; соответствующие величины при классах арматуры A800 и A1000 составляют 0,3 и 0,2 мм. Если по расчету трещины в плитах не образуются, расчеты по раскрытию трещин не производятся.

Предельные прогибы рассчитываемых в курсовом проекте плит ( ) ограничиваются эстетико-психологическими требованиями и составляют 1/200 их расчетного пролета (табл.19 [4]). Величина вертикального прогиба определяется от нормативного ( ) значения суммы постоянных и временных длительных нагрузок при с учетом выгиба элемента от усилия обжатия. Для плиты с трещинами – с.664 или с.671 [1].

Если трещины по расчету не образуются, кривизна и прогиб от указанных выше постоянной и длительной временной нагрузок определяются по формулам [12]:

, ,

где - изгибающий момент в середине пролета плиты от указанных выше

нагрузок,

,

.

Кривизна, обусловленная выгибом элемента от кратковременного действия предварительного обжатия, и соответствующий выгиб в середине пролета:

, ,

где - усилие предварительного напряжения с учетом всех потерь,

- эксцентриситет усилия .

Кривизна, вызванная ползучестью бетона от обжатия, и соответствующий выгиб конструкции:

, ,

где - потери от ползучести бетона (с.661 и 662 или 669 и 670 [1]).

Полный прогиб плиты не должен превышать предельную величину .

Если ширина раскрытия трещин или прогиб превышают предельные значения, следует увеличить площадь предварительно напрягаемой арматуры за счет диаметра и количества стержней или увеличить предварительное напряжение арматуры, обеспечив его предельную величину, с учетом допустимых отклонений, (с.656 или с.667 [1]).

Диаметр петель для подъема плит следует выбрать по прил.6.

2. Ригель перекрытия проектируется постоянного прямоугольного сечения из тяжелого бетона по табл.1 без предварительного напряжения арматуры и рассчитывается на действие вертикальной расчетной ( ) распределенной нагрузки. Сечение ригеля, предварительно для подсчета нагрузок, принимается по прил.7, ориентируясь на его высоту, равную с учетом унификации. Каждый ригель перекрытия собирается из четырех сборных элементов-балок и жестко на сварке, с последующим омоноличиванием, стыкуется на средних опорах – колоннах.

Нагрузка, передаваемая плитами перекрытия на 1 м длины ригеля, вычисляется умножением расчетной нагрузки с 1 м² на ширину грузовой полосы, равную шагу поперечных рам – 6 м, и на коэффициент надежности по назначению . Нагрузка от собственного веса 1 погонного м ригеля вычисляется умножением площади его поперечно сечения, м², на удельный вес конструкции – 25 кН/м³, а также на коэффициенты надежности по нагрузке ( ) и по назначению ( ).

Учитывая конструктивную схему здания, а также возможное перераспределение моментов под влиянием образования пластических шарниров в ригеле, его статический расчет может выполняться как для четырехпролетной неразрезной балки методом предельного равновесия. Результаты такого расчета представляются огибающей эпюрой моментов, пример оформления которой для двух пролетов четырехпролетной балки показан на рис.3.

Рис.3. Огибающая эпюра моментов и эпюра материалов (а); эпюра поперечных