
- •С.В. Климов, Т.В. Юрина, С.Л. Бугаев
- •1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
- •2. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ МНОГОПУСТОТНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЛИТ
- •3. РАСЧЕТ МНОГОПУСТОТНЫХ ПЛИТ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ ПЕРВОЙ ГРУППЫ
- •3.1. Расчет по прочности нормальных сечений
- •3.2. Расчет по прочности наклонных сечений
- •3.2.1. Расчет на действие поперечной силы
- •3.2.2. Расчет на действие изгибающего момента
- •3.3. Расчет прочности плит на действие опорных моментов
- •4.2. Потери предварительного напряжения
- •4.3. Расчет трещиностойкости плит
- •4.4. Расчет плит по раскрытию нормальных трещин
- •4.5. Расчет жесткости плит
- •4.5.1. Определение кривизны на участках без трещин
- •5.1. Проверка прочности
- •5.2. Проверка трещиностойкости
- •6. ПРИМЕР РАСЧЕТА МНОГОПУСТОТНОЙ ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЯ
- •6.1. Исходные данные
- •Сбор нагрузок на плиту перекрытия
- •6.2. Определение внутренних усилий
- •6.3. Расчет по предельным состояниям первой группы
- •6.3.1. Расчет по нормальному сечению
- •6.3.2. Расчет по наклонному сечению
- •6.3.3. Проверка прочности плиты на действие опорных моментов
- •6.4. Расчет по предельным состояниям второй группы
- •6.4.1. Определение геометрических характеристик
- •6.4.2. Определение потерь предварительного напряжения
- •6.4.3. Расчет трещинообразования на стадии эксплуатации
- •6.4.4. Расчет по раскрытию нормальных трещин
- •6.4.5. Расчет прогибов
- •6.5. Расчет плиты в стадии изготовления, транспортировки и монтажа
- •6.5.1. Проверка прочности верхней зоны плиты
- •6.5.2. Проверка трещиностойкости верхней зоны плиты
- •СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- •Основные буквенные обозначения
- •Буквенные индексы на основе английских названий, принятые в нормативных документах по строительству
- •Системы единиц
- •Категории требований к трещиностойкости железобетонных конструкций и предельно допустимая ширина раскрытия трещин аcrc1 и аcrc2 (мм), обеспечивающие сохранность арматуры (по табл. 2 СНиП 2.03-01–84*)
- •Сортамент стержней арматуры и проволоки
- •Характеристики стержневой и проволочной арматуры по СП 52-102–2004
- •Соотношения между диаметрами свариваемых стержней в каркасах и сетках при контактно-точечной сварке
- •ОГЛАВЛЕНИЕ
Значения коэффициента γ , учитывающего пластические
свойства бетона, принимаются по табл. 4.1 пособия [5].
Для двутаврового приведенного симметричного сечения многопустотных плит γ = 1,25.
Расстояние от центра тяжести приведенного сечения до верхней ядровой точки (см)
W inf
rsup = Ared , (34) red
и до нижней ядровой точки
W sup
rinf = Ared . (35) red
4.2. Потери предварительного напряжения
Величина предварительного напряжения арматуры σsp принимается:
−для арматуры А540, А600, А800, А1000 не более 0,9Rsn ;
−для арматуры Вр1200–Вр1500, К1400, К1500 не более
0,8Rsn .
Кроме того, σsp ≥ 0,3Rsn .
Многопустотные плиты перекрытий, как правило, изготавливаются с применением электротермического способа натяжения арматуры. При этом σsp следует назначать с учетом
допустимых температур нагрева. Так, для стержневой арматуры рекомендуется принимать σsp до 700 МПа, а для высоко-
прочной проволоки до 1000 МПа. Принятая величина σsp ок-
ругляется до 10 МПа.
При электротермическом способе натяжения среди первых потерь предварительного напряжения учитывают только потери
18

от релаксации напряжений арматуры σsp1 [1, 5]. Для канатов
и высокопрочной проволоки |
σsp1 = 0,05σsp ; |
для стержневой |
арматуры σsp1 = 0,03σsp . |
|
|
Потери напряжений от |
температурного |
перепада σsp2 |
в агрегатно-поточной и конвейерной технологии изготовления плит равны нулю.
Потери от деформации анкеров σsp4 и стальной формы σsp3 при электротермическом способе натяжения принимают-
ся равными нулю, так как они учитываются при расчете длины заготовки арматуры.
Таким образом, первые потери σsp(1) = σsp1 .
Усилие предварительного обжатия с учетом первых потерь
P(1) = Asp (σsp − σsp(1)).
Вторые потери определяют по следующим формулам: − от усадки бетона [5, формула (2.6)]
σsp5 = εb,sh Es , |
(36) |
где εb,sh – деформация усадки бетона, принимается равной:
0,0002 для бетона классов В35 и ниже; 0,00025 для бетона класса В40; 0,0003 для бетона классов В45 и выше; − от ползучести бетона [5, формула (2.7)]
σsp6 = |
|
0,8ϕb,cr α σbp |
|
, |
(37) |
|||||
|
|
e |
y |
s |
A |
|
|
|||
|
|
|
0 p1 |
|
red |
|
|
|
||
|
1+α μsp 1 |
± |
|
|
|
|
(1 |
+0,8ϕb,cr ) |
|
|
|
|
Ired |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где ϕb,cr – коэффициент ползучести бетона (определяется по
табл. 2.6 [5]);
μsp – коэффициент армирования для напрягаемой армату-
ры, μsp = AAsp , A – площадь сечения плиты;
19
e0 p1 – эксцентриситет усилия обжатия бетона;
ys – расстояние между центрами тяжести напрягаемой арматуры и поперечного сечения ( ys = e0 p1 ).
Напряжение в бетоне на уровне центра тяжести напряженной арматуры
|
P |
P |
e2 |
M |
gn |
e |
|
|||
σbp = |
(1) |
+ |
(1) |
0 p1 |
− |
|
0 p1 |
, |
(38) |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Ared |
Ired |
|
Ired |
|
где M gn – нормативный момент от собственного веса плиты. Суммарные потери
|
|
σsp(2) = |
σsp1 + |
σsp5 + |
σsp6 . |
|
|
(39) |
|||
Потери напряжений округляются до 5 МПа и должны быть |
|||||||||||
не менее 100 МПа [1; 5, п. 2.36]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Усилие в арматуре с учетом всех потерь |
|
|
|
|
|||||||
|
|
P(2) = Asp (σsp − |
σsp(2)). |
|
|
|
(40) |
||||
4.3. Расчет трещиностойкости плит |
|
||||||||||
Момент трещинообразования сечения |
|
) γ |
|
|
|
||||||
M |
crc |
= R W inf + P |
(e |
+r |
sp |
, |
(41) |
||||
|
btn |
pl |
(2) |
0 p1 |
|
sup |
|
|
|
||
где γsp – коэффициент точности натяжения, |
γsp |
= 0,9 . |
|
||||||||
Условие отсутствия трещин имеет вид: |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
M r ≤ M crc , |
|
|
|
|
|
(42) |
где Mr – момент относительно верхней ядровой точки, принимается равным моменту от нормативных нагрузок M n (для конструкций по 3-й категории трещиностойкости).
20
4.4. Расчет плит по раскрытию нормальных трещин
Расчет по раскрытию трещин производят из условия
аcrc ≤ аcrc, ult ,
где аcrc – ширина раскрытия трещин от действия нагрузки, оп-
|
ределенная расчетом; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
аcrc, ult – предельно допустимая ширина раскрытия трещин |
|||||||||||
|
согласно нормативным документам. |
|
|
|
||||||||
|
Для элементов, к которым не предъявляются требования |
|||||||||||
непроницаемости, аcrc, |
ult принимается равной: |
|
||||||||||
|
− при арматуре классов А400–А600: |
|
|
|
||||||||
0,3 |
мм при продолжительном раскрытии трещин; |
|||||||||||
0,4 |
мм при непродолжительном раскрытии трещин; |
|||||||||||
|
− при арматуре классов А800, А1000, а также Вр1200– |
|||||||||||
Вр1400, К1400, К1500 диаметром 12 мм: |
|
|
|
|||||||||
0,2 |
мм при продолжительном раскрытии трещин; |
|||||||||||
0,3 |
мм при непродолжительном раскрытии трещин; |
|||||||||||
|
− при арматуре классов Вр1500, К1500 диаметром 6 и 9 мм: |
|||||||||||
0,1 |
мм при продолжительном раскрытии трещин; |
|||||||||||
0,2 |
мм при непродолжительном раскрытии трещин. |
|||||||||||
|
Для агрессивной среды значения |
аcrc, |
ult |
определяются по |
||||||||
прил. 8. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ширину раскрытия нормальных трещин определяют по |
|||||||||||
формуле [1, формула (88)] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
а |
= ϕ ϕ |
|
ϕ |
|
ψ |
|
|
σs l |
|
, |
(43) |
|
crc |
1 |
2 |
|
3 |
|
s |
|
Es |
s |
|
|
где ϕ1 – коэффициент, учитывающий продолжительность действия нагрузки, при непродолжительном действии нагрузки ϕ1 =1, при продолжительном действии нагрузки ϕ1 =1,4 ;
21

ϕ2 – коэффициент, учитывающий профиль арматуры, для арматуры периодического профиля и канатов ϕ2 = 0,5 ; ϕ3 – коэффициент, учитывающий вид нагрузки, для изги-
баемых элементовϕ3 =1, для растянутых элементов ϕ3 =1,2 ; σs – приращение напряжений в продольной арматуре в сечении с трещинами от внешней нагрузки,
σs = M − P(2) z , Asp z
здесь z – плечо внутренней пары сил, допускается принимать |
|
равным 0,7h0 (см. п. 4.2.3.2 [1]); |
|
M – момент, от величины которого определяется ширина |
|
раскрытия трещин; |
|
ls – базовое расстояние между трещинами, определяемое |
|
по формуле [1, формула (95)]: |
|
ls = 0,5 Abt ds , |
(44) |
Asp |
|
принимается не менее 10 ds и 10 см и не более 40 ds и 40 см; Abt – площадь сечениярастянутогобетона, Abt = hf bf +( yt −hf )b ; Asp и ds – соответственно площадь сечения и диаметр напрягае-
мой арматуры.
Высота растянутой зоны бетона принимается не менее 2a и не более 0,5h и определяется по формуле
yt = k y0 , |
(45) |
где y0 – высота растянутой зоны бетона, определяемая как для
упругого материала, y0 = |
|
Sred |
|
; |
||
A |
|
+ |
P(2) |
|
||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|||
|
red |
|
Rbtn |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
22
k – поправочный коэффициент, учитывающий неупругие деформации растянутого бетона, для двутавровых сечений k = 0,95 .
Коэффициент ψs , учитывающий неравномерное распреде-
ление деформаций растянутой арматуры между трещинами, определяется по формуле:
ψs =1−0,8 |
σs, crc |
, |
(46) |
|
|||
|
σs |
|
где σs, crc – приращение напряжений в растянутой арматуре, оп-
ределяется по той же формуле, что и σs , при M = M crc . Если σs, crc > σs , принимают ψs = 0,2 .
Допускается принимать ψs =1; если при этом условие аcrc ≤ аcrc, ult не выполняется, значение ψs следует определять
по вышеприведенной формуле.
Припродолжительномраскрытии трещин ширинараскрытия
аcrc = аcrc1 ; |
(47) |
при непродолжительном раскрытии |
|
аcrc = аcrc1 +аcrc2 −аcrc3 , |
(48) |
где аcrc1 – ширина раскрытия трещин при действии постоянных и длительных нагрузок (от действия Ml ) при ϕ1 =1,4 ;
аcrc2 – то же, при действии всех нагрузок (от действия нормативного момента M n ) при ϕ1 =1,0 ;
аcrc3 – то же при действии постоянных и длительных нагрузок (от кратковременного действия Ml ) при ϕ1 =1,0 .
23