Полезная нагрузка на перекрытие в детском саду

–  R=15кгс/см2, для силикатного кирпича марки М100 и раствора марки М50;

–  R=10кгс/см2, для керамического кирпича марки М50 и раствора марки М50.

2.6.5.  Конструкции здания рассчитаны на атмосферные нагрузки и воздействия, соответствующие климатическому району г. Сосновый Бор Ленинградской области, нагрузки от собственного веса и также на временные (полезные) нагрузки в соответствии с таблицей 3 и п. 3.6 СНиП 2.01.07-85*.

2.6.6.  Климатические условия площадки строительства:

–  по весу снегового покрова – III район;

–  по давлению ветра – II район.

2.6.7.  Поверочный расчет несущих строительных конструкций выполнен в соответствии с требованиями нормативной технической и методической документации, указанной в приложении №7.3. “Перечень используемой нормативной технической и методической документации”.

6.2. РАСЧЕТ многопустотной ПЛИТЫ перекрытия П60-15 по серии 1.141-1

В ОСЯХ “А-К / 1-10”

Расчет многопустотной плиты выполнен для помещений первого этажа с наибольшей нагрузкой от собственного веса конструкций пола, а именно: раздевалки, спальни, буфетные, комната музыкальных занятий, метод. кабинет, кабинет заведующей, врачебные кабинеты, комната персонала, коридоры, комната хранения чистого белья.

6.2.1.  Определение нагрузок

6.2.1.1.  Постоянная нагрузка

Нагрузка от собственного веса конструкций перекрытия, а также собственного веса плиты с заливкой швов, указана в нижеследующей таблице.

6.2.1.2.  Временная равномерно распределенная (полезная) нагрузка

Временную нагрузку на перекрытие определяем по таблице 3 СНиП 2.01.07-85*

– g н. врем. пер. = 150 кгс/м2.

Расчетную равномерно распределенную временную нагрузку определяем по СНиП 2.01.07-85* – g врем. пер. = g н. врем. пер. × γf

γf – коэффициент надежности по нагрузке.

Принимаем γf1 = 1,3 в соответствии с п.3.7 СНиП 2.01.07-85*.

g врем. пер. = 150 × 1,3 = 195 кгс/м.

6.2.2.  Определение несущей способности многопустотной плиты перекрытия

Итоговая равномерно распределенная нагрузка, действующая на плиту перекрытия:

g = g пост. расч. + g врем. пер. = 575,8 + 195 = 770,8 кгс/м2.

Допустимая расчетная равномерно распределенная нагрузка, для плиты П60-15 по серии 1.141-1, вып. 2, 1970 год, составляет 780 кгс/м2 (с учетом собственного веса плиты и заливки швов между плитами).

[q]=780 кгс/м2 > q=770,8 кгс/м2

Вывод: многопустотная плита перекрытия П 60-15 соответствует расчетным эксплуатационным нагрузкам.

6.3. РАСЧЕТ многопустотной ПЛИТЫ перекрытия ПТ60-15 по серии 1.141-1

В ОСЯХ “А-К / 1-10”

Расчет многопустотной плиты выполнен для помещений первого этажа с наибольшей полезной нагрузкой на перекрытие, а именно: актовый и спортивный зал.

6.3.1.  Определение нагрузок

6.3.1.1.  Постоянная нагрузка

Нагрузка от собственного веса конструкций перекрытия, а также собственного веса плиты с заливкой швов, указана в нижеследующей таблице.

6.3.1.2.  Временная равномерно распределенная (полезная) нагрузка

Временную нагрузку на перекрытие определяем по таблице 3 СНиП 2,01,07-85*

– g н, врем, пер, = 400 кгс/м2,

Расчетную равномерно распределенную временную нагрузку определяем по СНиП 2,01,07-85* – g врем, пер, = g н, врем, пер, × γf

γf – коэффициент надежности по нагрузке,

Принимаем γf1 = 1,2 в соответствии с п,3,7 СНиП 2,01,07-85*,

g врем, пер, = 400 × 1,2 = 480 кгс/м

6.3.2.  Определение несущей способности многопустотной плиты перекрытия

Итоговая равномерно распределенная нагрузка, действующая на плиту перекрытия:

g = g пост, расч, + g врем, расч, = 646,6 + 480 = 1126,6 кгс/м2,

Допустимая расчетная равномерно распределенная нагрузка, для плиты П60-15 по серии 1.141-1, вып. 2, 1970 год, составляет 1130 кгс/м2 (с учетом собственного веса плиты и заливки швов между плитами).

[q]=1130 кгс/м2 > q=1126,6 кгс/м2

Вывод: многопустотная плита перекрытия ПТ 60-15 соответствует расчетным эксплуатационным нагрузкам.

6.4. РАСЧЕТ КИРПИЧНОГО ПРОСТЕНКА В ОСЯХ “Д-Е / 4”

6.4.1. Определение нагрузок, действующих на кирпичный простенок

Кирпичный простенок воспринимает нагрузку от собственного веса, постоянных нагрузок от покрытия и перекрытий, временных полезных нагрузок на перекрытия подвала, первого и второго этажей и снеговой нагрузки.

Нагрузка на кирпичный простенок от веса конструкций перекрытия подвала приведена в нижеследующей таблице:

Расчетная сосредоточенная нагрузка от веса перекрытия подвала:

Рпер. под. = g пер. под. × А, где

g пер. цок. – расчетная равномерно распределенная нагрузка от веса перекрытия подвала, кгс/м2;

А = L × B – грузовая площадь, м2;

L = L пл / 2 = 6,0 / 2 = 3,0м;

L пл – пролет плиты перекрытия;

B = 2,98 м – ширина простенка по осям соседних оконных проемов;

Р пер. под. = 575,8 × 3,0 ×2,98 = 5,147 тс;

Расчетный сосредоточенный момент от веса перекрытия подвала:

М пер. под. = Р пер. под. × а, где

а = 0,26 м – расстояние от оси простенка до центра приложения нагрузки от веса перекрытия подвала;

М пер. под. = 5,147 × 0,26 = 1,338 тс×м

Нагрузка на кирпичный простенок от веса конструкций перекрытия первого этажа приведена в нижеследующей таблице:

Расчетная сосредоточенная нагрузка от веса перекрытия первого этажа:

1.  Исходные
данные для проектирования

Рассчитать многопустотную плиту покрытия
и фундаментную плиту.

Район
строительства – г. Рыбинск

Тип
здания – детские ясли сад на 50 мест.

Размеры
плиты:

lпл=5980
мм

впл=1790
мм

Плита
предварительно напряженная, метод натяжения арматуры электротермический на
упоры.

Бетон
тяжелый В20.

Продольная
рабочая арматура класса А600.

Поперечная
и конструктивная класса В500.

Монтажные
петли класс А240.

Рис.
1 Состав перекрытия.

Рис
2. Состав перекрытия

Плита
в плане имеет прямоугольную форму.

                                      
Рис. 2 Плита 60.15

2  Статический
расчет плиты

2.1 
 Определение расчетного пролета плиты.

    Рис.
3.К определению расчетной длины плиты.

l=lпл-2*bоп/2=5980-2*185/2=
5795 мм  l–
расчетная длина плиты.

2.2  
Сбор нагрузок на 1 м2 покрытия.     Таблица
№1

Примечание:

1.
 γf– коэффициент надежности по
нагрузке для постоянной нагрузки принят по табл.1 [1].

2.
 γf– коэффициент надежности временной
нагрузки п.3.7 [1]

3.
Временная снеговая нагрузка Sт.4
[1].

           СБОР
НАГРУЗКИ НА 1м2 ПЕРЕКРЫТИЯ.

ТАБЛИЦА
2

Примечание:

1. 
Коэффициент
надёжности по нагрузке для постоянных нагрузок принимаем по [1; табл.1]

2. 
Нормальное
значение временных нагрузок Vnпринято по [1;
табл.3]

3. 
Коэффициент
надежности по нормативным нагрузкам для временных нагрузок принят по [1; п 3.7]

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Казанский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра ЖБиКК

Пояснительная записка к контрольной работе по теме:

Исследование НДС фрагмента плиты перекрытия в здании детского сада на 120 мест

Казань, 2010 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Цели и задачи

1. Компоновка конструктивной схемы

2. Сбор нагрузок

3. Формирование расчётной схемы

4. Результаты статического расчёта здания

ВЫВОДЫ

Литература

В работе рассмотрен проектировочный расчёт двух вариантов плиты перекрытия первого этажа в здании Детского сада на 120 мест:

а) сборный вариант по серии 1.020-1/87,

б) монолитный вариант в виде плоского безбалочного перекрытия.

Произведён расчёт усилий и подбор арматуры в элементах перекрытия для обоих вариантов. Выполнено технико-экономическое сравнение вариантов. Сделан вывод, что наиболее экономичным по расходу материалов является первый вариант.

Предметом исследований в работе служит напряжённо-деформированное состояние фрагмента плиты перекрытия – конкретно его конечно-элементной модели. Методом исследования является численный метод конечных элементов, реализованный в ПК «Лира» (Сертификат соответствия РФ № РОСС UA.СП15.H00041 (с 01.07.2006 по 01.07.2008)Лицензия УК № 01296.), предназначенного для расчета пространственных конструкций на прочность, устойчивость и колебания по 1-ой, и 2-ой группам предельных состояний.

Цели и задачи

Целью работы является изучение НДС несущих конструкций фрагмента плиты перекрытия для двух вариантов

а) сборного варианта по серии 1.020-1/87,

б) монолитного варианта в виде плоского безбалочного перекрытия.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи, касающиеся обоих вариантов:

1) определить исходные данные;

2) сформировать расчетную схему фрагмента плиты перекрытия;

3) создать, конечно-элементную, модель фрагмента плиты перекрытия;

4) выполнить расчет, то есть определить усилия в элементах плиты перекрытия;

5) провести анализ результатов расчета – установить опасные сечения;

6) подобрать арматуру в несущих элементах плиты;

7) выполнить конструирование;

8) рассчитать расход материалов на фрагмент плиты перекрытия;

9) выполнить технико-экономическое сравнение вариантов;

10) сделать выводы.

расчет усилие плита перекрытие деформация

1. Компоновка конструктивной схемы

Рисунок 1. План первого этажа

В соответствии с заданием, полученным от руководителя НИРС, решено рассмотреть только фрагмент плиты перекрытия первого этажа на отметке +3,3 м в осях 4-6 и А-Б.

Для обоих принятых вариантов – сборного и монолитного – здание Детского сада имеет каркасную несущую систему. Продольный шаг колонн (вдоль цифровых осей) составляет 6,4м, а поперечный (вдоль буквенных осей) – 7,2 м. Конструктивными элементами фрагмента плиты перекрытия по сборному варианту являются:

а) предварительно напряжённый ригель таврового профиля (с полкой вниз) сечением h
=450мм, b
=300мм, hf
=220мм, bf
=510мм, выполненный из тяжёлого бетона класса В30 (Eb
=32500МПа) и армированный высокопрочной арматурой А800, примечание: пристенный ригель по оси «6» имеет только один свес полки;

б) предварительно напряжённая круглопустотная плита перекрытия высотой h
=220мм и шириной bf
=1800мм (раскладка плит из 4-х штук в одном пролёте), выполненная из тяжёлого бетона класса В30 (Eb
=32500МПа) и армированная высокопрочной арматурой А800, примечание: приведённая толщина перекрытия hred
=105мм.

Конструктивным элементом фрагмента плиты перекрытия по монолитному варианту является только плоская плита перекрытия толщиной h
=200мм, выполненная из тяжёлого бетона класса В20 (Eb
=27500МПа) и армированная обычной арматурой класса А400.

а) б)

Рисунок 2а – Жесткости (геометрия сечения и модуль деформации) элементов перекрытия: а) для среднего сборного ригеля; б) для пристенного сборного ригеля

а) б)

Рисунок 2б – Жесткости (геометрия сечения и модуль деформации) элементов перекрытия: а) для сборной круглопустотной плиты перекрытия; б)для монолитной плоской плиты перекрытия

Собственный вес конструкций каркаса
(ригели и плиты перекрытий) учитываются при задании жесткостей расчётной схемы в программном комплексе, специального расчёта не требует. Коэффициент надёжности gf
=1,1, коэффициент ответственности здания по назначению gn
=0,95 согласно [4]: плотность материала ж/б плит перекрытий и колонн .

Расчёт нагрузок на фрагмент плиты перекрытия сведём в табличную форму.

Таблица 1 – Нагрузки на 1 м2
перекрытия

Все расчётные нагрузки были сгруппированы в три загружения:

Загружение 1 – постоянная нагрузка (собственный вес конструкций и элементов плиты перекрытия);

Загружение 2 – временная длительная (часть полезной на перекрытие, vl
=1,56 кН/м2
);

Загружение 3 – временная кратковременная (часть полезной на перекрытие, vl
=0,39 кН/м2
).

Расчетные сочетания усилий были сгенерированы в «Таблицы РСУ» в ПК Лира.

На рисунке 3 представлена расчётная схема плиты перекрытия для обоих вариантов: в двух взаимно перпендикулярных сечениях она представляет собой балку шириной 1п.м., лежащую на опорах. В качестве опор выступают колонны, которые заменены вертикальными связями и в расчётах не учитываются. Поскольку рассматривается только фрагмент перекрытия, то действие отброшенной части плиты перекрытия заменяется шарнирной связью, установленной в точке нулевого момента – примерно на расстоянии ¼ длины пролёта от колонны.

Для сборного варианта учтено, что ригели укладываются по вертикали по оси «5» и «6», а сборные круглопустотные плиты в перпендикулярном направлении – по четыре плиты в пролёте (1,8м·4=7,2м).

Рисунок 3. Расчётная схема фрагмента плиты перекрытия: постоянная нагрузка а – для сборного варианта, б – для монолитного

Конечно-элементная модель фрагмента перекрытия (рис.4) собрана путем интерактивного ввода параметров несущих конструкций. Пространственная система состоит из пластин соответствующей толщины (см.рис.2) – плит перекрытия – и стержней – ригелей. Размер конечного элемента пластин принят 0,4м в продольном направлении (вдоль цифровых осей) и 0,6м в поперечном направлении (вдоль буквенных осей).

а)

б)

Рисунок 4. Модель фрагмента плиты перекрытия в программном комплексе «Лира 9.4»: а) сборный вариант; б) монолитный вариант

Для удобства анализа НДС конструкции перекрытия пронумеруем конечные элементы его модели – см. рис. 5 и 6.

а) б)

Рисунок 5. Нумерация конечных элементов фрагмента плиты перекрытия: а) по сборному варианту; б) по монолитному варианту

Рисунок 6. Нумерация конечных элементов ригелей по сборному варианту: слева – среднего ригеля по сои «5», справа – пристенного ригеля по оси «6»

Приведём ниже схему деформирования плиты перекрытия и определим максимальный прогиб для каждого из вариантов.

а)

б)

Рисунок 7. Схема деформирования фрагмента плиты перекрытия с нанесением изополей вертикальных перемещений при действии нагрузок Загружения-1 а) сборный вариант; б) монолитный вариант

Наибольший прогиб для сборного варианта плиты перекрытия наблюдается в конечном элементе №171.

Суммарное вертикальное перемещение от всех трёх Загружений равно: f
=16,40+2,99+0,75=20,14мм, что меньше предельно допустимого прогиба [f
]=1/200·L=6400/200=32мм.

Наибольший прогиб для монолитного варианта плиты перекрытия наблюдается в конечном элементе №486.

Суммарное вертикальное перемещение от всех трёх Загружений равно: f
=17,00+1,94+0,48=19,42мм, что меньше предельно допустимого прогиба [f
]=1/200·L=6400/200=32мм.

Вывод: жесткость фрагмента плиты перекрытия по обоим вариантам – сборному и монолитному – обеспечена.

Теперь до подбора арматуры в элементах определим усилия. Анализ усилий даст возможность определить опасные сечения.

а)

б)

в)

г)

Рисунок 8. Изополя изгибающих моментов в плите перекрытия (кН·м/п.м.): а) Mx
для сборного варианта; б) My
для сборного варианта; в) Mx
для монолитного варианта; г) My
для монолитного варианта

Удобно изополя анализировать, разделив ячейку перекрытия на полосы шириной 1м: две пролётные, проходящие по центру, и четыре надколонные. С учётом этого выпишем значения изгибающих моментов в наиболее нагруженных конечных элементах плиты перекрытия и сведём значения в таблицу:

Таблица 2 – Значения максимальных изгибающих моментов в опасных сечениях фрагмента плиты перекрытия

Пояснения к таблице 2. Поз. 1÷4 относятся к сборному варианту перекрытия, а поз. 5÷8 – к монолитному. Причём:

Поз. 1, 4 – соответствует конечному элементу, в котором возникает максимальный Mx
в пролёте; Поз. 2, 6 – соответствует конечному элементу, в котором возникает максимальный Mx
на какой-либо из опор; Поз. 3, 5 – соответствует конечному элементу, в котором возникает максимальный My
в пролёте; Поз. 4, 8 – соответствует конечному элементу, в котором возникает максимальный My
на какой-либо из опор.

Черточка в таблице означает, что данная величина для рассматриваемого конечного элемента не определялась, так как её значение для всей совокупности конечных элементов, принадлежащих какой-либо пролётной или надколонной полосы, не является максимальным.

Вывод:

– наиболее нагруженный пролётный участок для сборного варианта плиты перекрытия расположен в по оси «А» (между осями «5» и «6»), а наиболее нагруженная опора расположена по сои 6/А’;

– наиболее нагруженный пролётный участок для монолитного варианта плиты перекрытия расположен в по оси «6» (между осями «А» и «Б»), а наиболее нагруженная опора расположена по сои 5/А’.

Теперь приведем значение усилий в сборных ригелях по первому варианту и также выполним их анализ.

а)

б)

Рисунок 8. Эпюры а) изгибающих моментов и б) перезывающих сил в сборных ригелях плиты перекрытия при действии постоянных нагрузок Загружения-1

Видно, что наиболее нагруженный является средний ригель, расположенный по сои «5». Выпишем для него таблицу РСУ.

Таблица 3 – РСУ для среднего ригеля сборного варианта перекрытия, расположенного по оси «6»