Содержание 2

1. Компоновка конструктивной схемы здания 3

2. Расчет и конструирование предварительно напряженной железобетонной плиты покрытия 3

2.1. Расчётный пролёт и размеры сечения плиты 3

2.2. Определение нагрузки и усилий в плите 5

2.3.Назначение классов арматуры и бетона 7

2.4. Расчёт плиты по первой группе предельных состояний 8

2.4.1.Расчёт сечений, нормальных к продольной оси плиты 8

2.4.2. Расчёт полки ребристой плиты на местный изгиб 10

2.4.3. Расчет по прочности сечений, наклонных к продольной оси 11

2.5. Расчет плиты по второй группе предельных состояний. 13

2.5.1. Определение геометрических характеристик приведенного сечения 13

2.5.2. Расчет по образованию трещин, нормальных к продольной оси 14

2.5.3. Расчет по раскрытию трещин, нормальных к продольной оси 15

2.5.4. Расчет плиты по деформациям 16

3. Расчет стальной балки покрытия 17

3.1. Нагрузки и усилия в балке 17

3.2. Предварительный подбор поперечного сечения балки 18

3.3. Проверка скомпонованного сечения по первой и второй группам предельных состояний 19

3.3.1. Проверяем жесткость балки 20

3.3.2. Проверяем местную устойчивость элементов балки 20

3.4. Расчет соединений элементов балки 22

3.5. Расчет опорной диафрагмы 23

Приложение 1 24

Приложение 2 25

1. Компоновка конструктивной схемы здания

В примере расчета приняты следующие исходные данные:

- пролет здания в осях L = 12м,

- шаг колонн B = 6.0м;

- ширина рядовой плиты покрытия – 1.5 м,

- район строительства – г. Тула.

Здание проектируется двухпролетным, следовательно, его ширина 2L=24м; длина здания равна 10 шагам колонн 10В = 60 м. Принимаем нулевую привязку крайних колонн к продольным осям и осевую привязку всех остальных колонн к продольным и поперечным осям.

Сечение колонн принимается b·h=40·40 см

Расположение стальных балок – поперечное.

Для обеспечения пространственной жесткости и неизменяемости здания устанавливаем по каждой продольной оси; в середине здания – крестовую связь; в крайних шагах колонн на уровне стальных балок – связевые стальные фермы; по верху колонн – распорки вдоль всего здания.

При расчете несущих элементов здания коэффициент надежности по ответственности здания допускается принять µ_n=1,0.

2. Расчёт и конструирование предварительно напряженной железобетонной плиты покрытия

2.1. Расчётный пролёт и размеры сечения плиты

Ведётся расчёт рядовой плиты шириной b_п =1,5 м и длиной l = 6,0 м.

Определяем расчётный пролёт плиты:

l₀ = 6.0 – 0,2/2 = 5.9 м, где b_f = 0,2 м.

Назначаем высоту плиты h = l₀ /20 = 5.9/20 =0.3 м = 30 см.

Остальные размеры плиты приняты согласно типовым опалубкам плит и показаны на рис. 2.1

Рис.2.1. Поперечные сечения ребристой плиты:

а – проектное; б – для расчета по 1 группе предельных состояний; в – для расчета по 2 группе предельных состояний

Определяем отношение ширины плиты к длине 1,5/6,0 = 0,25, что меньше 2,0. Следовательно, плиту будем рассчитывать по балочной схеме, заменяя фактическое поперечное сечение плиты приведённым сечением как показано на рис. 2.1,б.

Ширина верхней полки b_f = b_п - 40 = 1500 – 40 = 1460 мм = 146,0 см.

Ширина ребра таврового сечения b = 20см.

Расчётная схема плиты – шарнирно опертая балка таврового сечения, загруженная равномерно распределённой нагрузкой.

2.2. Определение нагрузки и усилий в плите

Нормативные значения постоянных нагрузок на 1 м² покрытия определяем умножения толщины слоя материала на его среднюю плотность. Нормативное значение нагрузки от веса плиты принимается равным 2,5 кН/м².

Временной нагрузкой на покрытие является снеговая. Определяем по табл.1.9 для г. Тула соответствующий район по весу снегового покрова – III, а также среднемесячную температуру воздуха в январе -10⁰С. Затем по табл. 1 приложения 2 с учетом примечаний к таблице определяем:

-расчетное значение снеговой нагрузки – 1,8 кН/м²;

-нормативное значение снеговой нагрузки – 0,7·1,8=1,26 кН/м²;

-длительно действующая часть снеговой нагрузки – 0,5·1,8=0,9 кН/м².

Расчетные значения постоянных нагрузок определяют умножения их нормативных значений на коэффициенты надежности по нагрузке γ_f, приведенные в табл.2 приложения 2.

Сбор нагрузок проводим в табличной форме (табл. 2.2).

Таблица 1.3 приложения 1

Нагрузка на 1 м² покрытия

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке γf	Расчетная нагрузка, кН/м2
Постоянная(g): Защитный слой из гравия на битумной мастике-10мм	0,200	1,3	0,26
Четырехслойный гидроизоляционный ковер	0,190	1,3	0,195
Цементно-песчаная стяжка-30мм	0,540	1,3	0,702
Утеплитель-20см	0,400	1,2	0,480
Один слой руберойда на битумной мастике	0,050	1,3	0,065
Железобетонная плита	2,500	1,1	2,750
Итого	Gn=3,88		g=4,45
Временная(V): Снеговая нагрузка, принимается по табл.3 приложения 2 в соответствие с заданным районом строительства	Sn=1,26		S=1,80
В том числе длительная	Snl=0,9
Полная В том числе длительно действующая	gn+Sn=5,14 gn+Snl=4,78		g+S=6,25

Вычисляем расчетные погонные нагрузки на плиту:

-для расчета по предельным состояниям 1 группы:

q = (g +S) b_п ; Q=6,25·1,5=9,38 кН/м²,где b_n=1,5м;

-для расчета по предельным состояниям 2группы: полная нормативная: q_n = (g_n +S_n) b_п ; q_n=5,14·1,5=7,71 кН/м²_;

длительно действующая часть нормативной нагрузки: q_nl =(g_n+S_nl) b_п ;

q_nl=4,78·1,5=7,17 кН/м²

Изгибающие моменты и поперечные силы в расчетных сечениях плиты:

-для расчета по предельным состояниям 1 группы по формулам (1.1) и (1.2): М =

M=9,38·5,9²/8=40,81кН^.м; Q =

Q=9,38·5,9/2=27,67кН;

-для расчета по предельным состояниям 2 группы:

от полной нагрузки : М_n = ;

M_n=7,71·5,9²/8=33,55 кН^.м;

от длительно действующей нагрузки: М_nl = ;

M_nl=7,17·5,9²/8=31,20 кН^.м