Конструювання плит покриття

Кафедра залізобетонних та кам'яних конструкцій

Методичні вказівки

“Розрахунок та проектування збірної залізобетонної ребристої попередньо напруженої плити покриття”
 для студентів спеціальностей: 6.092100 “Будівництво”, 7.092101, 8.092101 “Промислове та цивільне будівництво” денної і заочної форм навчання

Дніпропетровськ, 2008

Методичні вказівки “ Розрахунок та проектування збірної залізобетонної ребристої попередньо напруженої плити покриття” для студентів спеціальностей: 6.092100 “Будівництво”, 7.092101, 8.092101 “Промислове та цивільне будівництво” денної і заочної форм навчання / Укладачі: Магала В.С., Шляхов, К.В., Матюшенко І.М., Зінкевич О.Г. – Дніпропетровськ: ПДАБА, 2008. - 40 с.

Методичні вказівки з дисципліни „Залізобетонні та кам’яні конструкції” розроблені з метою допомоги студентам при виконанні розрахунково-графічної роботи з розрахунку залізобетонної ребристої попередньо напруженої плити покриття, та для бакалаврів і дипломників. Методичні вказівки містять розрахунок плити покриття по 1-й (за міцністю) та 2-й (за придатністю до нормальної експлуатації) групам граничних станів.

Укладачі: кандидати технічних наук, доценти В.С. Магала, К.В. Шляхов

асистенти І.М. Матюшенко, О.Г. Зінкевич.

Відповідальний за випуск: д.т.н. проф. М.В. Савицький.

Рецензент: кандидат технічних наук, доцент Ю.О. Кожанов.

Затверджено на засіданні кафедри

залізобетонних та кам’яних конструкцій

протокол №7

від 13 грудня 2007 р.

Затверджено на засіданні

методичної ради ПДАБтаА

протокол №3(49)

від 22 січня 2008 р.

Зміст

В с т у п

Методичні вказівки призначені для проектування плит покриття одноповерхових промислових будівель при виконанні курсових і дипломних проектів для студентів усіх форм навчання будівельних спеціальностей.

У методичних вказівках міститься приклад розрахунку плити покриття 3 х 6 м одноповерхової промислової будівлі [1], відомості про конструювання цих плит, особливості установки сіток і закладних деталей у відповідності до виконаних розрахунків.

Необхідні наведені зноски на літературу дозволяють студентам глибше познайомитися з нормативними документами і запобігти механічному використанню прикладу розрахунку.

Застосування  плит  покриття  3 х 6 м

Збірні залізобетонні плити виготовляють у вигляді одношарової конструкції з важкого бетону, бетону на пористих заповнювачах і інших видів бетонів. Застосовують плити в неопалювальних та опалювальних будівлях. В останньому випадку утеплювач укладається після монтажу плит.

Утеплені (комплексні) плити випускають декількох типів:

· у вигляді двошарових плит, які складаються з одного шару залізобетону та утеплювача;

· одношарових плит із бетону на пористих заповнювачах;

· одношарових плит з ніздрюватого бетону.

Утеплювач разом з пароізоляцією та одним шаром рулонного (покрівельного) дахового покриття може укладатися на заводі при виготовленні плит.

Плити армуються попередньо напруженою стержневою арматурою класів А500С, А600С, А800С, А1000С (ДСТУ3760-98), дротяною класів
В-ІІ та Вр-ІІ (ГОСТ 7348-81), К-7 (ГОСТ 13840-68).

Армування розповсюджується на плити, які виготовлені із важкого бетону і бетону на пористих заповнювачах. Плити із важкого бетону призначені для покриття будівель з неагресивним середовищем, а також при слабо- і середньо агресивних ступенях дії газового середовища, які виготовляються із бетонів на пористих заповнювачах.

Для виготовлення плит використовують бетони класів В20 – В35.

Маркировка плит

Плити позначаються марками. Марка плити складаэться із дробу з рядом доповнюючих символів.

В чисельнику дробу вказується:

а) букви, що вказують на тип плити

ПГ – без прорізу отвору в поличці плити (для глухих ділянок покриття);

ПВ – з отворами в поличці плити для пропуску вентиляційної шахти та інш.;

ПЛ – для влаштування легкоскидаючої покрівлі;

ПФ – з отворами в поличці плити для зенітного ліхтаря;

б) індекс арматурної сталі, що характеризує клас попередньо напруженної арматури, відповідно до ДСТУ 3760-2006.

В марках плит з отворами, після індексу арматури, через риску вказується діаметр отвору в дициметрах (4, 7, 10 і 14, що відповідає 400, 700, 1000 і 1450 мм).

В знаменнику дробу вказуються номінальні розміри плити в плані.

Напротив дробу після риски ставиться:

а) цифра, що позначає порядковий номер плити в залежності від ії несучої здатністі (1, 2, 3, 4, 5 і 6, що відповідає розрахунковому навантаженню на плиту без врахування власної ваги - 175, 275, 385, 505, 665 і 775 кгс/м²);

б) букви „а”, „б” або „в” для плит з додатковими закладними деталями;

в) в плитах, що предназначені для експлуатації в слабоагресивних або середньоагресивних середовищах, додаються після риски букви „К” – при бетоні нормальної щільності, або „КП” – при бетоні підвищеної щільності.

Наприклад маркування плити покриття позначає – плита розміром 3х6 м з отвором для пропуску вентшахти Ø700 мм, мінімальної несучої здатності 175 кгс/м², з попередньо напруженною стержньовою арматурою класу А800С, що предназначина для експлуатації в агресивному середовищі і виготовляється з бетону нормальної щільності.

Конструювання плит покриття

Основні арматурні вироби плит покриття, що приймаються за розрахунком (рис. 1):

· каркаси повздовжніх ребер КР1 (у середній частині прольоту ребра);

· каркаси поперечних ребер КР2;

· сітка полички С1;

· коритоподібні сітки С2 (у при опорній частині повздовжніх ребер) з метою забезпечення міцності похилих і нормальних перерізів у зоні передачі попереднього напруження;

· попередньо напружена арматура повздовжніх ребер;

Конструктивно призначають:

· Г-подібні сітки біля торців плити С3;

· коритоподібні сітки С4 (у приопорній частині поперечних ребер з торця плити);

· сітки С5 (у при опорній частині поперечних ребер у вутах).

Рис. 1. Складальні креслення плити 3х6 м

Конструктивно призначають:

· Г-подібні сітки біля торців плити С3;

· коритоподібні сітки С4 (у приопорній частині поперечних ребер з торця плити);

· сітки С5 (у при опорній частині поперечних ребер у вутах).

Арматурна сітка С1 (рис.1) полички підбирається з умов міцності нормальних перерізів на дію згинального моменту. Крім забезпечення міцності, сітка сприймає усадочні та температурні деформації, запобігає утворенню технологічних тріщин.

Каркаси КР2 (рис.1) поперечних ребер плити мають повздовжню і поперечну робочу арматури. Повздовжня арматура каркасу підбирається при розрахунку міцності нормальних перерізів на дію згинального моменту. Поперечна арматура установлюється із умов міцності похилих перерізів на дію поперечної сили. Монтажна арматура каркасу (верхня) установлюється конструктивно. Діаметр монтажних стержнів необхідно приймати на 2 ... 4 мм більше діаметра поперечної арматури.

Каркас повздовжнього ребра КР1 (рис.1) у плиті 3х6 м установлюється в межах середньої зони (3900 мм). Каркаси поздовжнього ребра установлюються з метою забезпечення міцності похилих перерізів на дію поперечної сили, а додаткові коритоподібні сітки С2 (рис.1), крім того, і для забезпечення міцності похилого перерізу на дію згинального моменту. Каркаси сприйма-ють також усадочні і температурні дії і перешкоджають утворенню технологічних тріщин.

Решта сіток, що установлені в приопорній зоні, приймаються конструктивно, і їх роль зводиться до збільшення міцності і тріщиностійкості приопорної зони плити при дії горизонтальних гальму вальних кранових зусиль на диск покриття (сітка С3, рис.1).

Кріплення плити до верхнього поясу крокв’яної конструкції здійснюється зварюванням закладних деталей плити МН-1 (рис.1) до закладних елементів крокв’яної конструкції.

Приклад розрахунку

Дані для розрахунку

Плита покриття 3х6 м попередньо напружена. Конструкція плити наведена на рис. 2

Плита експлуатується в 4 сніговому районі (м. Дніпропетровськ). Склад покриття наведено в табл. 2.1.

Плита виготовляється з важкого бетону класу В30. Основні характеристики бетону: R_b,ser = 22,0 МПа; R_bt,ser = 1,8 МПа; R_b = 17,0 МПа;
R_bt = 1,2 МПа; E_b = 29·10³ МПа; міцність бетону в момент передачі зусиль попереднього напруження R_bp = 0,7·В = 0,7·30 = 21,0 Мпа (де В – клас бетону); коефіцієнт умов роботи бетону для розрахунку за першою групою граничних станів γ_b2 = 0,9.

Рис. 2. Опалубочні креслення плити 3х6 м і розташування попередньо напруженної арматури

Арматура полички плити класу Вр – І, характеристики міцності: при Ø3 мм R_s =375 МПа, R_sс =270 МПа; при Ø4 мм R_s = 365 МПа,
R_sс = 265 МПа; при Ø5 мм R_s = 360 МПа, R_sс = 260 МПа; E_s = 1,7·10⁵ МПа.

Ненапружена арматура зі сталі А400С з характеристиками міцності: R_s=355 МПа при Ø6 … 8 мм, та R_s=365 МПа при Ø10 … 40 мм; E_s=2,0·10⁵ МПа.

Попередньо напружена арматура класу А800С. Характеристики міцності: R_s,ser = 785 МПа, R_s = 680 МПа, R_sс = 400 МПа, E_s = 1,9·10⁵ МПа. Натяг арматури механічний на форму.

Виготовлення конструкції передбачено з тепловою обробкою. Конструкції експлуатуються в неагресивному середовищі. До тріщиностійкості плит пред’являються вимоги третьої категорії (табл. 2 [2]) По ступені відповідальності будівля відноситься до ІІ класу і коефіцієнт надійності по призначенню γ_п = 0,95.

Розрахунок полички плити

Постійне навантаження на поличку плити складається з ваги водотеплоізоляційної ковдри і власної ваги полички плити.

Розрахунок постійного навантаження на 1 м² плити покриття наведено в табл. 2.1.

Таблиця 2.1

Постійне навантаження на 1 м² плити покриття

* - розрахунок граничного та експлуатаційного розрахункового тимчасового навантаження з урахуванням коефіцієнтівнадійності за граничним та експлуатаційним значенням снігового навантаження, та розрахунок квазіпостійного розрахункового значення снігового навантаження наведено нижче

Характеристичне значення снігового навантаження на 1 м² горизонтальної поверхні для м. Дніпропетровськ приймається 1340 Па (додаток Ж [3]).

Граничне розрахункове значення снігового навантаження:

 кН/м²

де γ_fm – коефіцієнт надійності за граничним значенням снігового навантаження (табл. 8.1, та додаток В [3]);

S₀ – характеристичне значення снігового навантаження;

С – коефіцієнт, що визначається за формулою:

де μ – коефіцієнт переходу від ваги снігового покрову на поверхні ґрунту до снігового навантаження на покрівлю (пп. 8.7, 8.8 [3]);

С_е – коефіцієнт, що враховує режим експлуатації покрівлі (п. 8.9 [3]);

С_alt – коефіцієнт географічної висоти (п. 8.10 [3]).

Експлуатаційне розрахункове значення снігового навантаження:

 кН/м²

де γ_fе – коефіцієнт надійності за експлуатаційним значенням снігового навантаження (п. 8.12 [3]).

Квазіпостійне розрахункове значення снігового навантаження:

 кН/м²

де S₀ = 160 Па.

Визначаємо постійне граничне навантаження, що діє на 1 м² полички плити при її товщині h=3,0 см:

 кН/м².

де g_1,гр – сумарне розрахункове навантаження від покрівлі (табл. 2.1).

Визначаємо повне граничне розрахункове навантаження, що діє на
1 м² полички плити:

 кН/м².

де γ_п – коефіцієнт надійності за призначенням будівлі.

Прольоти полички у світлі рівні (див. рис. 2):

- між поперечними  см;

- між подовжніми ребрами  см.

Визначаємо випадок розрахунку плити, тому що:

то поличка плити працює переважно в одному напрямку і розраховується як балкова плита в напрямку меншої сторони.

Для розрахунку виділяємо смугу шириною 1 м з погонним навантаженням 4,26 кН/м².

Якщо крайні плити затиснуті в поперечні ребра панелі, проектні моменти:

 кН·м.

Робоча висота полички плити (рис. 3):

 мм.

Рис. 3. Робоча висота полички плити

Потім виконуємо підбор робочої арматури. Для цього спочатку визначаємо коефіцієнти для розрахунку елементів, що згинаються:

при α_m=0,042 по інтерполяції знаходимо (табл. Д.3) ζ=0,979.

Розрахунковий переріз арматури:

 см²

Приймаємо зварну сітку:       С1  2920х5920

з повздовжньою робочою арматурою Ø3 Вр-І з кроком 200 мм та поперечноою Ø3 Вр-І з кроком 250 мм, при цьому фактична площа арматури складає =0,35 см² > 0,32 см².