Сборный железобетонный цилиндрический и прямоугольный резервуары для воды со сборным балочным пе (стр. 1 из 5)

Расчетно-графическая работа

по дисциплине:

«Строительные конструкции »

Тема:

«Сборный железобетонный цилиндрический

и прямоугольный резервуары для воды

со сборным балочным перекрытием »

Исполнитель: ____________

Руководитель: ____________ Шидловский Э.С.

Минск-2006

Расчет сборной, преднапряженной ребристой

железобетонной плиты перекрытия.

Сбор нагрузок на 1м² перекрытия резервуара
Сбор нагрузок на 1м² перекрытия резервуара					№	вид нагрузки	норматив, кН/м²	γ_F	расчетная величина, кН/м²
постоянные
1	грунт: ρ_g= 16кН/м³	16	1.15	18.4
2	асфальто-бетонная стяжка: t = 30мм; ρ_ст= 18кН/м³	0.54	1.35	0.73
3	гидроизоляция: t = 10мм	0.15	1.35	0.2
4	собственный вес ж/б плиты: ρ_sb= 25кН/м³	2.75	1.15	3.16
(gⁿ) q_k_’ =	19.44	q_d_’ =	22.5
временная
1	снеговая (1 район - г.Брест)	0.8	1.5	1.2
(gⁿ) q_k_’ =	20.24	q_d_’ =	23.7

· b × l = 1500×6000м – номинальные размеры ж/б плиты;

· b × l = 1480×5970м – конструктивные размеры ж/б плиты;

· q_k = q_k_’•b = 20.24•1.5 = 30.36кН/м;

· q_d = q_d_’•b = 23.7•1.5 = 35.55кН/м;

· бетон класса: панели стенки – С^45/55; панели перекрытия – С^30/37;

· γ_c = 1.5 – частный коэффициент безопасности по бетону;

· арматура: S1400; S400; S240.

Определение расчетных нагрузок

Расчетная схема плиты – однопролетная разрезная свободнолежащая балка, загруженная равномерно распределенной нагрузкой.

Предварительно задаемся размерами ригеля, на который опираются плиты:

h = l/10 = 6000/10 = 600мм

b = 0.5h = 600/2 = 300мм

Ширина пролета: l_eff = l – а₃ – ½(b - a₃) = 6000 – 30 – ½(300 - 30) = 5.835м,

где а₃ – ширина шва.

Найдем максимальные усилия от внешней расчетной нагрузки – расчетный изгибающий момент и расчетную поперечную силу:

M_sd= q_d•l_eff²/8 = 35.55•5.835²/8 = 151.3кН•м;

V_sd = q_d•l_eff/2 = 35.55•5.835/2 = 103.7кН.

Определим размеры поперечного сечения плиты и требуемое расчетом количество продольной преднапряженной арматуры:·

· высота сечения: h_f = l/20 = 6000/20 = 300мм;

· расчетная ширина сжатой полки таврового сечения: h_f^’ = 50мм;

· рабочая высота: h = h_f – h_f^’ = 300 – 50 = 250мм;

· ширина продольных ребер понизу: b_p = 60÷90мм, принимаем b_p = 80мм;

· ширина продольных ребер поверху: b_p^’ = 100÷150мм, принимаем b_p^’ = 120мм;

· ширина ребер: b = 2•b_р = 2•80 = 160мм;

· ширина верхней полки b_f = 1480мм;

· ширина верхней полки с зазорами b_n = 1500мм;

· высота рабочей (полезной) части сечения d = h – с_cov = 300 – 20 = 280мм. Поскольку арматура – S1400, следовательно, с_cov ≥ 20;

· x – высота сжатой зоны.

Расчет прочности и подбор продольной рабочей арматуры в ребрах.

Рассмотрим тавровое сечение. Предположим, что нейтральная ось проходит в полке, т.к. х ≤ h_f^’ = 50мм, то сжатая зона сечения представляет собой прямоугольник A_cc = b’_eff•x (площадь сечения бетона в сжатой зоне).

Величина с_cov – защитный слой бетона – принимается в зависимости от вида арматуры: для стержневой S1400, т.е. c_cov = 20мм и диаметр ø, соответственно, 3…15мм.

Определим c для стержневой арматуры, располагаемой в 2 ряда:

Армирование проведем в 2 ряда. Соответственно, тогда получаем:

d_расч. = h – c_max = 300 – 60 = 240мм – рабочая высота сечения.

α_m = M_sd/(f_cd•b’_eff•d²), где:

f_с_d = f_ck/γ_c = 30/1.5 = 20МПа;

f_ck, f_ctk – временное сопротивление осевому, соответственно, сжатию и растяжению призм, МПа,

f_cd, f_ctd – расчетное сопротивление осевому сжатию и растяжению призм, МПа.

α_m = (151.3•10⁶)/(20•1480•240²) = 0.088 – зона деформирования

Зная величину α_m, определим ζ – относительную высоту сжатой зоны.

Из формулы: M_sd ≤ f_cd•b’_eff•x•(d – 0,5•x), выражаем:

ζ•(1 – 0,5•ζ) = α_m, следовательно, ζ = 0.093; η = 0.953.

x = ζ•d = 0.093•240 = 22.32мм, следовательно, нейтральная ось проходит в сжатой зоне полки.

Определяем количество продольной напряженной арматуры:

A_sp = M_sd/f_0.2d•d•η = 151.3•10⁶/1165•240•0.953 = 567.8мм²;

n = A_sp/a_sp(ø6_мм₎ = 567.8/28.3 = 20шт.

Тогда фактическая площадь напряженной арматуры:

A_sp_факт. = a_sp•n = 28.3•20 = 566мм².

с_факт. = 20 + 3 + 10 + 10 = 43мм =>

d_факт.= 300 – 43 = 257мм

d_факт.> d_расч.

Расчет полки плиты на местный изгиб.

Номинальные размеры полки в свету:

-между продольными ребрами: l₁ = b_f – 2•b_p^’ = 1480 – 2•120 = 1240мм

-между поперечными ребрами: l₂ = 1470 – 2•120 = 1230мм.

Определяем отношение l₁/l₂ = 1240/1230 ≈ 1 < 3, следовательно, полка плиты рассчитывается как плита, опертая по контуру, поэтому ее моменты равны в обоих направлениях. И момент в данном случае равен:

Учтем защемление плиты по контуру. Примем армирование плиты пролетных и опорных сечений одинаковыми.

Расчетная нагрузка на 1м² плиты толщиной 50мм с учетом ее собственной массы и данных равна:

кН/м.п.

Расчетный изгибающий момент в опорном и пролетном сечениях полки плиты для полосы шириной 1м определяем, имея в виду, что армирование плиты ведется рулонными сварными сетками:

кН•м

Принимаем: с = 20мм; расчетная высота сечения полки плиты b = 1000мм. Для сварной сетки с рабочими стержнями в обоих направлениях арматуры S400: c_cov = 20мм и ø, соответственно, 6…22мм. Принимаем ø = 6мм.

мм

Определяем количество поперечной арматуры на 1м полки:

Зная величину α_m, определим ζ – относительную высоту сжатой зоны: ζ = 0.032; η = 0.984.

x = ζ•d = 0.032•27 = 0.86мм

Определяем количество продольной напряженной арматуры:

мм²

Подбором определяем количество арматуры. Рабочая арматура ставится в обоих направлениях, т.к. полка работает в обоих направлениях.

n = A_sp/a_sp_(ø6мм) = 72.2/28.3 = 2.55 ≈ 3шт.

Принимаем сварную сетку с рабочими стержнями ø6мм S400 с шагом S_w = 200мм.

Расчет прочности по наклонным сечениям.

В продольных ребрах плиты устанавливаются плоские каркасы с горизонтальной монтажной арматурой, конструктивно. Диаметр поперечных стержней принимается из условия технологии сварки. Принимаем арматуру S240,

мм,

мм.

За грань арматуры должно заводиться ≥ 2 стержня и в поперечнике ≥ 2, т.о.:

Проверяем условия необходимости расчета поперечных стержней:

, где:

- расчетная поперечная сила от нагрузки, кН; в данном случае

кН;

- расчетная поперечная сила, воспринимаемая элементом без поперечного армирования, кН.