Нахождение коэффициентов поперечной установки.
К расчету принята балка пролетного строения длиной 18 м. Расчетный пролет составляет 20,4 м. Рис.3.1. Схема расчетного и приведенного сечения. Определим параметры приведенного сечения: Определим приведенную толщину плиты:
см2 м2. см. Определим высоту : см. см2. см2 – площадь треугольника. см2 – площадь трапеции. Момент инерции плиты: м4 Прогиб в середине пролета главной балки от равномерно-распределенной нагрузки, т/м.п.
Е – модуль упругости. I' – момент инерции плиты. d – расстояние между балками.
L – расчетная длина пролета. Площадь приведенного сечения плиты: м2 Статический момент инерции относительно нижней грани: м3 м. м. Момент инерции главной балки по приведенному сечению:
м4
α=384∙d3∙Iб /(30∙I'∙p∙L4)=0,408 L – расчетная длина пролета. По полученному значению строим ординаты линий влияния (табл. 5 приложения В.А. Российского). D=105+1744α+3690α2+1776α3=1552 Линия влияния нулевой балки R0: R00P =(55+1364α+3348α2+1720α3)/D=0,829 R01P =(40+567α+676α2+127α3)/D=0,253 R02P =(25+30α+-283α2+-90α3)/D=-0,010 R03P =(10-172α+-114α2+24α3)/D=-0,050 R04P =(-5-114α83α2+6α3)/D=-0,024 R05P =(20+69α-20α2+1α3)/D=0,029 Ординаты консоли: dконс=1,04 d=2,4 R0,конслевое=R00P+dконс∙R00M /d=1,108 R00M =(15+847α+3052α2+1953α3)/D=0,645 R0,консправое=R05P+dконс∙R50M /d=0,04 R50M =(-15+203α-172α2+27α3)/D=0,026 Линия влияния первой балки R1: R10P =(40+567α+676α2+127α3)/D=0,253 R11P =(31+584α+2040α2+1432α3)/D=0,455 R12P =(22+435α+1162α2+331α3)/D=0,268 R13P =(43+228α+5α2-114α3)/D=0,083 R14P =(4+44α-276α2+36α3)/D=-0,014 R15P =(-5+-114α+83α2-6α3)/D=-0,025 Ординаты консоли: dконс=1,04 d=2,4 R0,конслевое=R10P+dконс∙R00M /d=0,122 R10M =(9-57α-1931α2-1981α3)/D=-0,303 R0,консправое=R15P+dконс∙R50M /d=-0,013 R50M =(-15+203α-172α2+27α3)/D=0,026 Линия влияния второй балки R2: R20P =(25+30α-283α2-90α3)/D=-0,010 R21P =(22+435α+1162α2+331α3)/D=0,268 R22P =(19+668α+1992α2+1288α3)/D=0,458 R23P =(16+555α+928α2+367α3)/D=0,272 R24P =(13+228α+5α2-144α3)/D=0,063 R25P =(10-172α+-114α2+24α3)/D=-0,050 Ординаты консоли: dконс=1,04 d=2,4 R0,конслевое=R20P+dконс∙R00M /d=-0,13 R20M =(3-430α-1475α2-138α3)/D=-0,275 R0,консправое=R25P+dконс∙R50M /d=-0,039 R50M =(-15+203-172α2+27α3)/D=0,026
а). Нулевая балка. Определение коэффициента поперечной установки
КТ=Sэпюры=0,5∙(0,874+1,076)=0,975 КP=0,5∙(0,228+0,019+-0,024+-0,046)=0,088 КV=0,5∙(0,228+0,019+0,600∙(-0,024+-0,046)=0,102 б). Первая балка. КТ=Sэпюры=0,5∙(0,231+0,137)=0,184 КP=0,5∙(0,437+0,289+0,204+0,070)=0,500 КV=0,5∙(0,437+0,289+0,600∙(0,204+0,070)=0,445 в). Вторая балка. КТ=Sэпюры=0,5∙(-0,030+-0,116)=-0,073 КP=0,5∙(0,286+0,437+0,394+0,243)=0,680 КV=0,5∙(0,286+0,437+0,600∙(0,394+0,243)=0,552 Для расчетов по нагрузке АК принимаем максимальный коэффициент поперечной установки: КP=0,680 КV=0,552 1. Нагрузка НК: а). Нулевая балка. КНК=0,5∙(0,24419+-0,015)=0,115 б). Первая балка. КНК=0,5∙(0,44893+0,246)=0,348 в). Вторая балка. КНК=0,5∙(0,2741+0,436)=0,355 Для расчетов по нагрузке НК принимаем максимальный коэффициент поперечной установки: КНК=0,355 3.1.2 Нахождение усилий в главных балках. Рис.3.2. Схема нагрузки АК Нагрузка АК: Ординаты линий влияния Lp=17,4 y1=Lp /4=4,35 y2=(8,7-1,5)∙4,35 /8,7=3,6 y3=1 y4=(17,4-1,5)∙1 /17,4=0,914 y5=(8,7-1,5)∙0,5 /8,7=0,414 y6=0,5 ωM=Lр2 /8=37,85 ωQоп=Lp /2=8,7 ω=Lр /8=2,175 Таблица 3.1 Таблица 3.1
1. Определение изгибающего момента Ml/2=Mп+Mвр (1+μ)=1+(45-17,4)/135=1,204 γfv=1,2 γfp=1,5-0,01∙17,4=1,326 γf – коэффициент надежности по нагрузке.
Mвр=γff∙КПУТ∙qТ∙ωM+(1+μ)∙γfv∙КПУV∙qV∙ωM+(1+μ)∙γfp∙КПУP∙PΣY= 1,204∙1,2∙0,552∙14∙37,845+1,204∙1,326∙0,680∙140∙(4,35+3,6)= 1631 кНм. Момент от постоянной нагрузки в середине пролета: Mп=Mсоб.вес+Mпч+Mогр+Mперил Момент от собственного веса балки: Mсоб.вес=γf∙qсв∙ωM=694,80 кНм. qсв=16,69 кН/м (Катцын, т.3.1) qаб=22,6∙0,07∙2,4=3,7968 кН/м qзс=24,5∙0,04∙2,4=2,352 кН/м qги=17,8∙0,01∙2,4=0,4272 кН/м qвс=23,5∙0,03∙2,4=1,692 кН/м qогр=2∙1,2 /6=0,4 кН/м кН/м (Катцын, т.3.2). qперил=2∙0,8 /6=0,2667 кН/м (Катцын, т.3.2). qомон=24∙0,18∙1=4,32 кН/м Mпч=(1,3(1,692+0,427+2,352)+1,5∙3,797+1,1∙4,32)∙37,85=615,4 кНм. Mогр=γf∙qогр∙ωM=16,652 кНм. Mперил=γf∙qперил∙ωM=11,101 кНм. Mп=694,8+615,35+16,652+11,101=1337,90 кНм. Ml/2=1337,90+1631=2969,12 кНм. 2. Определение поперечной силы в опорном сечении от нагрузки АК: Qоп=Qп+Qвр Qвр=QV+QP+Qt Qвр=(1+μ)∙γfv∙КПУV∙qV∙ωQ+(1+μ)∙γfp∙КПУP∙PΣY+γft∙КПУT∙PТ∙ωQ= 1,204∙1,2∙0,552∙14∙8,7+1,204∙1,326∙0,680∙140∙(1+0,914)+1,2∙0,975∙3,579∙8,7= 424,5 кН. PТ=3,92-0,02∙17,4=3,579>1,96 QV - поперечная сила от равномерно-распределенной нагрузки. QP - поперечная сила от сосредоточенной нагрузки. Qt - поперечная сила от толпы. Qп=Qсв+Qпч+Qогр+Qперил Qсв=γf∙qсв∙ωQ=1,1∙16,69∙8,7=159,7 кН. Qпч=(1,3(0,427+2,352+1,692)+1,5∙3,797+1,1∙4,32)∙8,7=141,5 кН. Qперил=1,1∙0,2667∙8,7=2,552 кН. Qогр=1,1∙0,4∙8,7=3,828 кН. Qп=159,72+141,5+2,552+3,828=307,56 кН. Qоп=307,56+424,5=732,10 кН. 2. Определение поперечной силы в среднем сечении от нагрузки АК: Ql/2п=Ql/2п+Ql/2вр Ql/2вр=(1+μ)∙γfv∙КПУV∙qV∙ωQ+(1+μ)∙γfp∙КПУP∙PΣY= 1,204∙1,2∙0,5524∙14∙2,175+1,204∙1,326∙0,68∙140∙(0,5+0,414)= 163,2 кН Ql/2п=Qсв+Qпч+Qогр+Qперил Qсв=γf∙qсв∙ωQ=1,1∙16,69∙2,175=39,93 кН. Qпч=(1,3(0,427+2,352+1,692)+1,5∙3,797+1,1∙4,32)∙2,175=35,4 кН. Qперил=1,1∙0,2667∙2,175=0,638 кН. Qогр=1,1∙0,4∙2,175=0,957 кН. Qп=39,931+35,4+0,638+0,957=76,89 кН. Ql/2п=76,89+163,2=240,08 кН. Рис.3.3. Схема нагрузки НК Нагрузка НК: Lp=17,4 y1=y3=(8,7-1,2)∙4,35 /8,7=3,75 y4=(8,7-2,4)∙4,35 /8,7=3,15 y1=1 y2=(17,4-1,2)∙1 /17,4=0,931 y3=(17,4-2,4)∙1 /17,4=0,862 y4=(17,4-3,6)∙1 /17,4=0,793 y1=0,5 y2=(8,7-1,2)∙0,5 /8,7=0,431 y3=(8,7-2,4)∙0,5 /8,7=0,362 y4=(8,7-3,6)∙0,5 /8,7=0,293 ωM=Lр2 /8=37,85 ωQоп=Lp /2=8,7 ω=Lр /8=2,175 1.Ml/2=Mп+Mвр Mп=1337,90 кНм. (1+μ)=1,35-0,05∙17,4=0,48<1,1 Mвр=(1+μ)∙γf∙КПУНК∙PКΣY=1,1∙1∙0,355∙126,0∙(4,35+2∙3,75+3,15)= 738,5 кНм. Ml/2=1337,90+738,5=2076,39 кНм. 2. Qоп=Qп+Qвр Qп=307,6 кН. Mвр=γff∙КПУТ∙qТ∙ωM+ Qвр=(1+μ)∙γf∙КПУНК∙PКΣY=1,1∙1∙0,355∙126∙(1+0,931+0,862+0,793)= 176,6 кН.= Qоп=307,56+176,6=484,12 кН. 3. Ql/2п=Ql/2п+Ql/2вр Ql/2п=76,89 кН.– не учитываем Ql/2вр=(1+μ)∙γf∙КПУНК∙PКΣY=1,1∙1∙0,355∙126∙(0,5+0,431+0,362+0,293)= 78,09 кН. Ql/2п=78,09 кН. Расчетный момент в середине пролета балки принимаем наибольший: Ml/2=2969,12 кНм. 3.2 Определение количества рабочей арматуры.
Площадь рабочей арматуры: AP=Ml/2 /(RP∙z) Ml/2 – расчетный изгибающий момент . RP – расчетное сопротивление рабочей арматуры (табл.31 СНиП "Мосты и трубы"), принимаем высокопрочную гладкую проволоку диаметром 5 мм, B-II, МПа. RP=1055Мпа Z=h-hпл /2-ap=1,23-0,18 /2-0,1=1,04 м. Z– расстояние от более растянутой грани сечения до равнодействующей усилия в рабочей арматуре. h – полная высота балки. hпл – толщина плиты. AP=2969,12 /(1055∙1,04)=27,06 см2 Принимаем пучок из 24проволок диаметром 5 мм. Диаметр пучка составляет:
AP'=24∙П∙d2 /4=4,71 см2 Тогда, необходимое количество пучков составит: nP=AP /AP'=27,061 /4,71=5,745=6 пучков. Принимаем армирование предварительно напряженной арматурой из 6 пучков по 24шт диаметром5 мм с площадью армирования Aрфакт=n∙AP'=6∙4,71=28,26 см2 Расстояние до центра тяжести арматуры ( ap=yцт =(4∙4,71∙8+2∙4,71∙18)/(6∙4,71)=11,33 см.
3.3. Расчет по предельным состояниям первой группы 3.3.1. Расчет по прочности нормального сечения на действие изгибающего момента
Ml/2Iпс≤Rб∙x∙bпл∙(h0-x/2) h0=hб-ap=1,23-0,1133=1,117м. bпл=2,4=240 см. Rб=20 МПа (табл.23 СНиП "М и Т"). x=RP∙AP /(Rб∙bпл)=0,062 м =6,211 см. AP=Aрфакт=28,26 см2 Ml/2Iпс=2969,12 кНм. 2969,12 кНм.≤3237 кНм. Условие выполняется 3.3.2. Расчет по прочности наклонного сечения на действие поперечной силы Рис.3.5. Расчетная схема Расчет наклонных сечений элементов с поперечной арматурой на действие поперечной силы следует производить из условия: QопР≤Qпред Qпред=Qw+Qb Q≤ΣRsw∙Asw+Qb ΣRsw∙Asw – сумма проекций усилий всей пересекаемой (наклонной и нормальной к продольной оси элемента) арматуры. Rsw=265 МПа (табл.31 СНиП "Мосты и трубы", для ненапрягаемой арматуры). При расчете растянутой поперечной арматуры в наклонных сечениях на действие поперечной силы к расчетным сопротивлениям растяжению арматурной стали вводят коэффициент условий работы арматуры. Qпред=ma4∙Rsw∙Asw∙nsw+2∙Rbt∙b∙h02 /c ma4=0,8 – коэффициент условий работы сечения (п.3.40 СНиП "МиТ"). nsw=8 – количество хомутов (по ТП 3.503.01-81). Qb – поперечное усилие, передаваемое в расчете на бетон сжатой зоны под концом наклонного сечения. Asw – площадь ненапрягаемых вертикальных хомутов. Asw=2∙F=2,2608 см2 b=0,23 м – ширина ребра балки. Rbt=1,15 МПа – сопротивление бетона на осевое растяжение (табл. 23 СНиП 2.05.03-84 "МиТ") С – проекция возможной трещины на горизонтальную ось (не более 2h0). c=(h-x/2)/tg60=(1,23-0,031)/1,73=0,693 м. Qпред=0,8∙265∙2,2608∙8∙ 10 -1+2∙1,15∙0,23∙1,247 ∙10 3 /0,693=1335 кН. QопР=Qоп-(Qоп-Ql/2)/(L/2-0,3)∙(0,15+c) QопР=732,10-(732,10-240,08)/(9-0,3)∙(0,15+0,693)=684,42 кН Ql/2=240,08 кН Qоп=732,10 кН QопР≤Qпред 684,42<1335,24 кН. Условие выполняется. Рис.3.6. Расчетная схема
3.4 Расчет по предельным состояниям второй группы
3.4.1. На стадии создания предварительного напряжения
1. Определение приведенных геометрических характеристик сечения
Определим приведенную толщину плиты: hпл'=S1 /240+hпл 2S1=2R2(1-0,25П)=2∙900∙(1-0,25∙3,14)=387 м2. Определим высоту hпл'=387 /240+18=19,61 см. h1=S' /21,5=598,3 /21,5=27,83 см. S'=Sтреуг+Sтрап=264,5+333,75=598,3 см2. Sтреуг=0,5∙23∙23=264,5 см2 – площадь треугольника.
Sтрап=0,5∙(21,5+23)∙15=333,8 см2 – площадь трапеции. Площадь приведенного сечения плиты AredI=0,16∙1,23+(2,4-0,16)∙0,196+(0,59-0,16)∙0,278=0,756 м2: np=Ep /Eb – коэффициент приведения площади арматуры к эквивалентной площади бетона. Ep=1,96 ∙10 5 МПа – модуль упругости для преднапряженной арматуры (т.34 СНиП "МиТ"). Eb=36 ∙10 3 МПа – модуль упругости бетона (т.28 СНиП "МиТ"). np=1,96 ∙10 5 /36 ∙10 3=5,44 Aрфакт=28,26 см2 см2 Статический момент инерции приведенного сечения: Sred=0,16∙1,23∙0,615+(2,4-0,16)∙0,196∙(1,23-0,196 /2)+ (0,59-0,16)∙0,27826∙0,278 /2=0,635 м3 yнижнцт=S/A=0,63496 /0,756=0,8402 м. yверхцт=h-yнижнцт=1,23-0,8402=0,39 м. Момент инерции приведенного сечения: IredI=0,16∙0,84015 .3 /3+0,16∙0,39 .3 /3+(2,4-0,16)∙0,196 .3 /12+ (2,4-0,16)∙0,196∙(0,3898-0,098 )2+(0,59-0,16)∙0,278 .3 /12+ (0,59-0,16)∙0,278∙(0,8402-0,139 )2+(5,44-1)∙0,003∙(0,84-0,113 )2= 0,156 м4 2. Определение усилий от предварительного натяжения арматуры
Рис.3.8. Расчетная схема
Сила предварительного напряжения: NPI=σкон∙AP σкон=σP-Σσпот σкон – напряжение в арматуре после её натяжения и анкеровки. σP=RP=1055 МПа – расчетное сопротивление арматуры на стадии предварительного напряжения (табл.31. СНиП "Мосты и Трубы"). Σσпот – потери напряжений в арматуре первой группы, т.е. потери, проявляющиеся в момент натяжения и закрепления арматуры. Σσпот=0,5σ1+σ3 σ1 – релаксация напряжений арматуры при механическом способе натяжения арматуры. σ3 – деформация анкеров, расположенных у натяжных устройств при натяжении на упоры. σ1=(0,22∙σP /RP,ser-0,1)∙σP=(0,22∙1055 /1335-0,1)∙1055=77,92 МПа. RP,ser=1335 МПа – нормативное сопротивление растяжению (табл.31. СНиП "МиТ"). σ3=EP∙Δl /l=1,96 ∙10 5∙2 ∙10 -3 /24=16,33 Δl – сжатие опресованных шайб, принимаемое равным 2 мм на каждый анкер. l – длина натягиваемого арматурного элемента. EP – модуль упругости напрягаемой арматуры (1.96∙105 МПа). Тогда Σσпот=0,5∙77,92+16,33=55,29 МПа. σкон=1055-55,29=999,71 МПа. NPI=999,71 ∙10 3∙0,003=2825 Кн MP=NP∙zP zP – расстояние равнодействующих усилий в пучках от ц.т. приведенного сечения. zP=yнижнцт-aP=0,8402-0,1133=0,727 м. MP=2825,2∙0,7268=2053,4 кН м. 3. Расчет на образование нормальных трещин
σbvвI=NPI /AredI-MPI∙yв /Ired+Mсв∙yв /Ired≤0,8*Rbt,ser MсвII=mбалки∙g∙lP2 /(8∙LБ)=39,83∙9,81∙75,69 /(8∙18)=205,4 кН м. σbvвI=2825,2 /0,7558-2053,4∙0,3898 /0,156+694,80∙0,39 /0,156=0,352 0,352<2,10 МПа 4. Расчет на образование продольных трещин
σн=NPI /AredI+MP∙yн /Ired-Mсв∙yн /Ired≤0,8∙Rbмс1 σн – сжимающее напряжение. Rbмс1=23 МПа – сопротивление бетона при расчете на появление продольных трещин (табл.23 СНиП "МиТ"). σн=2825,2 /0,7558+2053,4∙0,8402 /0,156-694,80∙0,84 /0,156=11,04 11,04<18,4 МПа 3.4.2. На стадии эксплуатации 1. Определение усилий
Сила предварительного напряжения: NPII =(σP-Σσпот)∙AP Σσпот=0,5∙σ1+σ7+σ8 – потери напряжений в арматуре в процессе эксплуатации сооружения. σ1 – релаксация напряжений арматуры при механическом способе натяжения арматуры. σ7=50 МПа – усадка бетона (прил.11 СНиПа "Мосты и трубы"). σ8 – от ползучести бетона. Потери предварительного напряжения от ползучести бетона определяются по формуле: σ8=150∙α∙σвр /Rвр при σвр /Rвр≤0,75 σвр определяется по формуле: σвр=NP /AredII+Mp∙zP /IredII-Mсв∙zP /IredII Mp=2053,4 кН м. NP=2825,2 кН. Mсв=694,80 кН м. σвр=2053,4 /0,7558+2053,4∙0,7268 /0,156-694,80∙0,727 /694,80=12259 кПа Rвр=19,6 МПа (по табл.23. СНиП "Мосты и Трубы"). σвр /Rвр=12259 /19600=0,6255<0,75 Таким образом: σ8=150∙1∙12259 /19600=93,82 МПа α=1 - коэффициент, принимающийся для бетона естественного твердения. Суммарные потери напряжения в арматуре в процессе эксплуатации сооружения: Σσпот=0,5∙77,92+50+93,82=182,8 МПа. σкон=1055-182,78=872,22 МПа. NPII=872,22 ∙10 3∙0,003=2465 Кн MPII=2464,9∙0,7268=1791,5 кН м. MII=Mпост+Mвр (1+μ)=1 γfv=1 γfp=1 γf – коэффициент надежности по нагрузке.
Mвр=γff∙КПУТ∙qТ∙ωM+(1+μ)∙γfv∙КПУV∙qV∙ωM+(1+μ)∙γfp∙КПУP∙PΣY= 1∙1∙0,552∙14∙37,845+1∙1∙0,680∙140∙(4,35+3,6)= 1049 кНм. Момент от постоянной нагрузки в середине пролета: Mп=Mсоб.вес+Mпч+Mогр+Mперил+MТ Момент от собственного веса балки: Mсоб.вес=γf∙qсв∙ωM=694,80 кНм. qсв=16,69 кН/м (Катцын, т.3.1) qаб=17,8∙0,01∙2,4=0,4272 кН/м qзс=23,5∙0,03∙2,4=1,692 кН/м qги=2∙1,2∙2,4=5,76 кН/м qвс=2∙0,8∙2,4=3,84 кН/м qогр=24∙1,2 /6=4,8 кН/м кН/м (Катцын, т.3.2). qперил=2∙0,8 /6=0,2667 кН/м (Катцын, т.3.2). qомон=24∙0,18∙1=4,32 кН/м Mпч=(1,692+0,427+2,352+3,797+4,32)∙37,85=476,39 кНм. Mогр=γf∙qогр∙ωM=181,66 кНм. Mперил=γf∙qперил∙ωM=10,092 кНм. Mп=694,8+476,39+181,66+10,092=1362,94 кНм. MII=1362,94+1049=2412,12 кНм. 2. Расчет на образование продольных трещин в нижней зоне. σвзII=NPII /AredII+MPII∙yн /IredII-MII∙yн /IredII≤1,4∙Rbt,ser σbvвI=2464,9 /0,7558+1791,5∙0,8402 /0,156-2412,12∙0,84 /0,156=-0,072 -0,072<2,94 МПа Условие выполняется. 3. Расчет на образование продольных трещин в верхней зоне. σнзII=NPII /AredII-MPII∙yв /IredII+MII∙yв /IredII≤Rb,mc2 σнзII=2464,9 /0,7558+1791,5∙0,3898 /0,156-2412,12∙0,39 /0,156=1,715 Rb,mc2=19,6 МПа – расчетное сопротивление бетона осевому сжатию (табл.23 СНиП "Мосты и трубы"). 1,715<19,6 МПа Условие выполняется.
Популярное: ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (230)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |