“Расчёт и проектирование элементов рабочей

Площадки под технологическое оборудование” пример расчёта

Исходные данные:

1. Пролёт главных балок: L = 8,5 м,

2. Шаг главных балок: l₂ = 3,8 м,

3. Отметка уровня пола площадки: H = 5,9 м,

4. Длительная нагрузка: g₁ = 19 кН/м²,

5. Кратковременная нагрузка: g₂ = 5 кН/м²,

6. Материал металлических конструкций (главных, второстепенных балок и колонн) – сталь С235,

7. Тип настила – монолитная железобетонная плита, выполненная с использованием бетона класса В20 и арматуры класса А400С,

8. Фундаменты монолитные железобетонные, выполненные с использованием бетона класса В10 и арматуры класса А240С.

1. Компоновка рабочей площадки

Главные балки располагаем в направлении большего шага колонн, балки настила – в перпендикулярном к ним направлении (рис.13).

Рис.13. Балочная клетка рабочей площадки.

Опирание балок настила на главные балки – этажное, опирание главных балок на оголовки колонн средних и крайних рядов – по пристроганным площадкам их нижних поясов.

Определим шаг балок настила: l = (1/3…1/5)L.

1. l = (1/3)L = (1/3)8,5=2,8333м;

2. l = (1/4)L = (1/4)8,5=2,125м;

3. l = (1/5)L = (1/5)8,5=1,7м;

Так как шаг балок настила не должен быть более 2 м, принимаем l = =1,7м (в каждом пролёте главной балки – 5 балок настила, оси балок настила смещаем на пол шага с осей колонн, рис.13).

2. Расчёт и конструирование монолитной железобетонной плиты

Расчётная схема плиты – многопролётная неразрезная балка, загруженная равномерно распределённой нагрузкой (рис.4). Принимаем расчётные пролёты плиты равными шагу балок настила: l =1,7 м.

2.1. Определение усилий в плите

Зададимся толщиной плиты:

h=(1/20…1/30)l=(1/20…1/30)170 см=8,5…5,7 см.

Принимаем, предварительно, h=8 см. После определения изгибающих моментов толщину плиты уточним.

Вычислим предельную расчётную погонную нагрузку на плиту шириной b=1м (формула 2.3):

Определим изгибающие моменты в сечениях плиты (формулы 2.1, 2.2), рис.14:

• в крайних пролётах и над вторыми от края опорами:

7,02 кНм,

• в средних пролётах и над средними опорами:

4,83 кНм.

Поперечные силы в плите не определяем, т.к. условия, обеспечивающие прочность плиты без развития наклонных трещин, в рассматриваемом случае выполняются.

Рис.14. Эпюра изгибающих моментов многопролётной неразрезной плиты.

2.2. Подбор арматуры в сечениях плиты

По найденным изгибающим моментам уточним толщину плиты. Задаёмся процентом армирования μв пределах0,5…0,8%.Принимаемμ=0,7%.Определим относительную высоту сжатой зоны бетона (формула 2.4):

где R_s = 355 МПа – расчетное сопротивление растяжению для арматуры класса А400С (табл.3 приложений);

R_b = 11,5 МПа – расчетное сопротивление осевому сжатию для бетона класса В20 (табл.2 приложений);

Зная величину =0,240, по табл.4 приложений определяем_m=0,211.

Определим рабочую высоту сечения плиты (формула 2.5):

Назначим окончательную толщину плиты (формула 2.6): h=5,67+1,5=7,17 см, округляем кратно 1 см в большую сторону, принимаем h = 8 см. Тогда фактическое значение рабочей высоты сечения плиты: h₀ = 8 – 1,5 = 6,5 см.

Определим требуемую площадь сечения арматуры для крайних пролетов плиты и вторых опор в следующей последовательности.

Находим коэффициент_m (формула 2.7):

где _R = 0,416 по табл.5 приложений для бетона класса В20 и арматуры класса А400С.

По табл.4 приложений по _m = 0,161, интерполируя, определяем ν = 0,911.

Вычислим требуемую площадь сечения арматуры на рассматриваемой полосе плиты (формула 2.8):

Аналогично определим требуемую площадь сечения арматуры для средних пролетов и средних опор:

по табл.4 приложений определяем ν = 0,941.

Подберём сварные сетки.

Требуемая площадь сечения арматуры для крайних пролетов плиты и вторых опор А_s = 3,34 см².

Определим площадь сечения одного стержня, задавшись шагом рабочих стержней s =200 мм (при таком шаге в 1м.п. поместится 5 стержней).

По сортаменту стержневой и проволочной арматуры (табл.6 приложений) по полученной площади находим диаметр стержней 10 мм классаА400С, для которогоА_s¹=0,785 см²>0,668 см². Диаметр нерабочих стержней (перпендикулярных к направлению рабочих) принимаем конструктивно6 ммклассаА240С, располагаем их с шагомs =300 мм.

Определим размеры сетки для крайних пролётов. С учётом конструктивных требований, (стр.10) ширину сетки принимаем равной ширине крайнего пролёта: В = 1700 мм, длину сетки – с учётом нахлёста:L = l₂ +70 мм =3800 +70 = 3870 мм.

Определим размеры сетки для вторых опор. Ширина сетки: В = 0,5 l = 0,51700 = 850 мм (рис.5). Длина сетки – с учётом нахлёста:L = l₂ +70 мм =3800 +70 = 3870 мм.

Изобразим принятые сетки.

Требуемая площадь сечения арматуры для средних пролетов плиты и средних опор А_s = 2,22 см².

Определим площадь сечения одного стержня, задавшись шагом рабочих стержней s =200 мм (при таком шаге в 1м.п. поместится 5 стержней).

По сортаменту стержневой и проволочной арматуры (табл.6 приложений) по полученной площади находим диаметр стержней 8 ммклассаА400С для которогоА_s¹=0,503 см²>0,444 см². Диаметр нерабочих стержней (перпендикулярных к направлению рабочих) принимаем конструктивно6 ммклассаА240С, располагаем их с шагомs =300 мм.

Определим размеры сетки для средних пролётов. С учётом конструктивных требований, (стр.10) ширину сетки принимаем равной ширине среднего пролёта: В = 1700 мм, длину сетки – с учётом нахлёста:L = l₂ +70 мм =3800 +70 = 3870 мм.

Определим размеры сетки для средних опор. Ширина сетки: В = 0,5 l = 0,51700 = 850 мм (рис.5). Длина сетки – с учётом нахлёста:L = l₂ +70 мм =3800 +70 = 3870 мм.

Изобразим принятые сетки.

Для обеспечения связи железобетонной плиты со стальными балками устанавливаем конструктивные стержни диаметром 6 мм класса А240С, которые привариваются к балкам настила с шагом 1000 мм в направлении пролётов l₂ (рис.15) .

Рис.15. Армирование монолитной железобетонной плиты настила сварными сетками.