Строительные конструкции

На промежуточных опорах (В и С) второстепенная балка армируется 2-мя сварными сетками.

Определяем площадь сечения продольной рабочей арматуры в первом пролете при действии положительного изгибающего момента упрощенным деформационным методом.

Задаемся величиной , тогда рабочая высота сечения второстепенной балки . Определяем положение границы сжатой зоны:

, нейтральная ось проходит  в полке, сечение можно рассматривать  как прямоугольное с шириной  .

При соблюдении определяем и требуемая площадь сечения растянутой арматуры:

Принимаем 2 Ø20 и 2 Ø22мм с площадью 1388 мм2.

Определяем площадь сечения рабочей арматуры над первой промежуточной опорой при действии изгибающего момента упрощенным деформационным методом.

Задаемся величиной , тогда рабочая высота сечения второстепенной балки . Сечение рассматриваем как прямоугольное с шириной

При соблюдении определяем и требуемая площадь сечения растянутой арматуры:

На опоре В площадь сечения арматуры в одной сетке на 1м полки второстепенной балки шириной = 1658мм  равна:

.

Проектируем сварную рулонную сетку с рабочими стержнями Æ12 мм из стали класса S500 с шагом 250 мм (Аs = 4,52 см2) с укладкой в два ряда, продольные распределительные стержни принимаем Æ4 мм из стали класса S500 с шагом 350 мм. Принимаем сетку шириной 1660мм и длиной 2630мм (4,5/3+4,5 /4):

Аналогичным образом определяем требуемую площадь сечения рабочей арматуры второстепенной балки для остальных сечений.

 

Определяем площадь сечения продольной рабочей арматуры во втором пролете при действии положительного изгибающего момента упрощенным деформационным методом.

Задаемся величиной , тогда рабочая высота сечения второстепенной балки . Определяем положение границы сжатой зоны:

, нейтральная ось проходит  в полке, сечение можно рассматривать  как прямоугольное с шириной  .

При соблюдении определяем и требуемая площадь сечения растянутой арматуры:

Принимаем 2 Ø18 и 2 Ø16мм с площадью 911 мм2.

Определяем площадь сечения рабочей арматуры над второй промежуточной опорой при действии изгибающего момента упрощенным деформационным методом.

Задаемся величиной , тогда рабочая высота сечения второстепенной балки . Сечение рассматриваем как прямоугольное с шириной

При соблюдении определяем и требуемая площадь сечения растянутой арматуры:

На опоре В площадь сечения арматуры в одной сетке на 1м полки второстепенной балки шириной = 1658мм  равна:

.

Проектируем сварную рулонную сетку с рабочими стержнями Æ5 мм из стали класса S500 с шагом 125 мм (Аs = 1,57 см2) с укладкой в два ряда, продольные распределительные стержни принимаем Æ4 мм из стали класса S500 с шагом 350 мм. Принимаем сетку шириной 1660мм и длиной 2630мм (4,5/3+4,5 /4):

 

Таблица 3.1 Расчет армирования второстепенной балки
Сечение	Положение арматуры	Изгибающий момент в сечении	Требуемая площадь арматуры	Принятое армирование	Принятая площадь
1 пролет	Нижняя	85,92	13,79	2 Ø20 2 Ø22	13,88
1 пролет	Верхняя	-	Монтажная конструктивная	2 Ø12	1,57
1-ая опора (В)	Верхняя	- 150,6	14,86		4,52
2 пролет	Нижняя	113,1	9,02	2 Ø16 2 Ø18	9,11
2 пролет	Верхняя	-	Монтажная конструктивная	2 Ø12	1,57
2 пролет	Верхняя	39,8	1,49		1,57

 

 

 

 

 

Максимальная расчетная поперечная сила на первой промежуточной опоре (В) слева: VSd = 272,3 кН.

1. Определяем  расчетную поперечную силу, воспринимаемую  элементом без вертикальной и  наклонной арматуры:

где 

, где  - площадь арматуры, доведенной до опоры (2Ø22мм);

, т.к. плита работает без предварительного  напряжения;

но не менее:

;

следовательно, Vrd,ct=16,6 кН <Vsd= 272,3 кН; => требуется установка поперечной арматуры.

Конструктивно шаг поперечной арматуры: 

- на приопорных участках длиной при высоте второстепенной балки должен быть не более и 150мм, принимаем 150мм;

- в средней части пролета  балки не более  и , принимаем шаг ;

- по всей длине элемента из  условия обеспечения работы продольной  арматуры, установленной по расчету  в  сжатой зоне сечения при  – не более 500 мм и не более 20Æ сварных каркасах: 240мм.

Диаметр поперечных стержней устанавливают не менее, чем из условия сварки их с продольной арматурой диаметром Ø=25мм. Принимаем 2Øsw = 12 мм с площадью Asw = 226мм2.

При классе S500 = 333 МПа.

Вычисляем:

- минимальное из значений:

2d, .

  ;

;

где ;

- для тяжелого бетона,

; ;

;

Тогда и  ;

Поперечное усилие, воспринимаемое бетоном над вершиной наклонной трещины:

кН

Тогда

, прочность по наклонной трещине  обеспечена.

К проектированию каркаса КР-1 можно приступать после построения эпюры материалов и расчета длины анкеровки для установления точек обрыва второго ряда нижней пролетной арматуры.

В рамках курсового проекта длину анкеровки можно не считать, а обрываемые в пролете стержни арматуры следует заводить за точку теоретического обрыване менее 0,5h + 20Æ, где  h – высота конструкции в точке теоретического обрыва.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Построение эпюры материалов второстепенной балки

 

Для построения эпюры материалов определяем несущую способность сечений по длине балки. Несущую способность условно определяем без учета наличия сжатой арматуры.

 

Первый пролет в случае растянутой нижней зоны. 2 Ø20 и 2 Ø22 S500. Фактическая рабочая высота сечения

d=360-25-22-20/2=303мм,

где 360мм – высота балки;

25мм – минимальный размер  защитного слоя бетона;

22мм – диаметр арматуры нижнего ряда;

20мм – минимальное расстояние  между рядами арматуры.

 

 

Расчетная высота сжатой зоны:

мм

Расчетная относительная высота сжатой зоны:

Граничная относительная высота сжатой зоны:

где: ω=kc-0.008·fcd=0.85-0.008*16/1,5=0.76

kc=0.85 для тяжелого бетона

Сравниваем значения относительной высоты сжатой зоны с граничной

Т.к. ξ <ξlim определяем предельный момент, воспринимаемый сечением по формуле:

MRd=185.8кН·м>Msd=182,7кН·м, т.е. прочность сечения обеспечена.

 

 

 

Первый пролет в случае растянутой нижней зоны в месте обрыва арматуры. 2 Ø20 и 2 Ø22 S500. Фактическая рабочая высота сечения

d=360-25-22/2=324мм,

где 360мм – высота балки;

25мм – минимальный размер  защитного слоя бетона;

22мм – диаметр арматуры нижнего ряда;

20мм – минимальное расстояние  между рядами арматуры.

 

 

Расчетная высота сжатой зоны:

мм

Расчетная относительная высота сжатой зоны:

Т.к. ξ <ξlim определяем предельный момент, воспринимаемый сечением по формуле:

 

 

Первый пролет в случае растянутой верхней зоны. Сетка . Фактическая рабочая высота сечения

d=360-25-12-12=311мм,

где 360мм – высота балки;

25мм – минимальный размер  защитного слоя бетона;

12мм – диаметр арматуры сетки.

В сетке 452 мм2 арматуры на погонный метр. Сжатая часть сечения шириной 200мм.

 

Расчетная высота сжатой зоны:

мм

Расчетная относительная высота сжатой зоны:

Т.к. ξ >ξlim, то

определяем предельный момент, воспринимаемый сечением по формуле:

MRd=153,2кН·м>Msd=150,6кН·м, т.е. прочность сечения обеспечена.

 

Второй пролет в случае растянутой нижней зоны. 2 Ø16 и 2 Ø18 S500. Фактическая рабочая высота сечения

d=360-25-18-20/2=307мм,

где 360мм – высота балки;

25мм – минимальный размер  защитного слоя бетона;

18мм – диаметр арматуры нижнего  ряда;

20мм – минимальное расстояние  между рядами арматуры.

 

 

Расчетная высота сжатой зоны:

мм

Расчетная относительная высота сжатой зоны:

Граничная относительная высота сжатой зоны:

где: ω=kc-0.008·fcd=0.85-0.008*16/1,5=0.76

kc=0.85 для тяжелого бетона

Сравниваем значения относительной высоты сжатой зоны с граничной

Т.к. ξ <ξlim определяем предельный момент, воспринимаемый сечением по формуле:

MRd=115.4кН·м>Msd=113,1кН·м, т.е. прочность сечения обеспечена.

 

 

Второй пролет в случае растянутой нижней зоны в месте обрыва арматуры. 2 Ø16 и 2 Ø18 S500. Фактическая рабочая высота сечения

d=360-25-18/2=326мм,

где 360мм – высота балки;

25мм – минимальный размер  защитного слоя бетона;

18мм – диаметр арматуры нижнего ряда;

20мм – минимальное расстояние  между рядами арматуры.

 

 

Расчетная высота сжатой зоны:

мм

Расчетная относительная высота сжатой зоны:

Т.к. ξ <ξlim определяем предельный момент, воспринимаемый сечением по формуле:

 

 

 

 

 

 

Литература

 

1. Металлические конструкции. Балки и балочные перекрытия: Учебно-методическое пособие / А.Н. Жабинский [и др.]. – Минск: БГПА, 2000. – 112 с.
2. Нагрузки и воздействия: СНиП 2.01.07–85. – Введ. 1.01.87. – Москва: Госстрой СССР: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. – 36 с.
3. Стальные конструкции: СНиП II–23–81*. – Введ. 1.01.82. – Москва: ЦИТП Госстроя СССР, 1990. – 94 с.
4. Cистема проектной документации для строительства. Правила выполнения архитектурно-строительных рабочих чертежей: ГОСТ 21.501–93. – Введен 1.09.95 – Минск: Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь, 1995. – 46 с.
5. Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Часть 1–1. Общие правилаправила для зданий: ТКП EN 1993–1–1–2009 (02250). – Введ. 10.12.09. – Минск:Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь, 2009.