Строительные конструкции

При армировании  полок верхние сетки с целью  анкеровки рабочей арматуры заводят в ребра плит. 
 

2.3.5. Расчет продольных  ребер плиты по  несущей способности 

Расчет  прочности по нормальным сечениям ограничивается расчетом сечения в середине пролета на действие момента M = 104,45 кН*м. Из этого расчета определяют площадь поперечного сечения продольной напрягаемой арматуры, расположенной в ребрах плиты. Сечение тавровое с полкой в сжатой зоне (см. рис.1). По формуле (3.9) [8] вычисляем:

Из таблицы  прил. 6 к настоящим методическим указаниям в зависимости от путем линейного интерполирования или по формуле (3.10) [8] находим =          = 0,046. Определяем высоту сжатой зоны бетона: 

 

Следовательно, нейтральная ось проходит в пределах сжатой полки таврового сечения  плиты (см. рис. 1).

При подборе площади  напрягаемой арматуры в соответствии с примечаниями к табл. 3.1 [8] принимаем  т.е.

Находим предельную относительную высоту сжатой зоны бетона по формуле (32) [4]: 

где - для арматуры класса А1000 в МПа;

В нашем случае _.

Вычисляем коэффициент  условий работы арматуры по формуле (3.2) [8]:

, но не более 1,1.

 В нашем случае имеем , поэтому принимаем = =1,1

По формуле  (3.10) [8] вычисляем требуемую площадь  напрягаемой арматуры 

 

По прил. 8 к  настоящим методическим указаниям принимается 1 Ø22  A1000 c  
 

2.3.6. Расчет прочности продольных ребер плиты по наклонным сечениям на действие поперечной силы. 

2.3.6.2. Расчет прочности продольных ребер плиты по наклонным сечениям с  учетом влияния предварительного напряжения  продольной рабочей арматуры 

Расчётное значение поперечной силы от полной расчетной нагрузки составляет =         = 75,83 кН. Расчетное усилие на одно продольное ребро плиты составит Q (1) = /2 =     =   75,83/2 = 37,9 кН.

1. Проверяем правильность выбранного сечения ребра плиты из условия прочности на действие главных сжимающих напряжений в наклонном сечении по условию:

Q(1) < 0,3∙∙b,

2. В нашем случае Q(1) = 37,9 кН < 0,3∙17000∙0,08∙0,35 = 142,8 кН, следовательно, прочность на сжатие по наклонному сечению обеспечена, сечение выбрано правильно.

Условие прочности по наклонному сечению  без учета влияния продольного  усилия предварительного обжатия имеет  вид:

Q(1) ≤ + ,

• = 0,5∙∙∙- поперечная сила, воспринимаемая бетоном в наклонном сечении;

 

• = - поперечная сила, воспринимаемая поперечной арматурой (хомутами) в наклонном сечении;
• - усилие в поперечной арматуре на единицу длины плиты (погонное усилие, воспринимаемое хомутами);

 

•   - расчетное сопротивление  поперечной арматуры;

 

•   – суммарная площадь  хомутов, расположенных  в одной нормальной  к продольной  оси плиты плоскости,  пересекающей наклонное  сечение, если  рассматривается одно ребро, то = (где – площадь поперечного сечения одного хомута):
• - шаг поперечных стержней;
• - ширина продольного ребра плиты.

 

Предполагаем, что поперечную силу Q(1) = 37,9 Кн воспринимает один бетон без поперечного армирования, т.е принимаем = 0. 

• = 0,5∙1150∙0,08∙0,35 = 16,1 кН.

 

Так как Q(1) = 37,9 кН > = 16,1 кН, условие прочности по наклонному сечению не соблюдается, следовательно, необходима установка в продольных ребрах плиты поперечной арматуры (хомутов).

Обычно  поперечная арматура в ребристых  плитах устанавливается в виде электросварных каркасов. Диаметр поперечных стержней назначается 6-8 мм, диаметр продольных стержней каркаса принимается 8-12 мм. Арматура принимается класса А400. Шаг поперечных стержней в приопорной зоне назначается кратным 50 мм от 50 мм, но не более и не более = 300 мм.

Принимаем армирование каждого ребра плиты электросварным каркасом с продольной арматурой d = 10 мм класса А400 и поперечной арматурой = 6 класса А400 с = 0,283 . Шаг поперечных стержней принимаем равным = 150 мм: 

• = = 18,8 кН.

 

Проверяем условие прочности: 

• =16,1+18,8 = 34,9 кН Q(1) = 37,9 кН

 

Условие прочности не удовлетворяется. Увеличиваем интенсивность поперечного армирования, уменьшая шаг поперечных стержней либо увеличивая диаметр поперечной арматуры ,т.е. увеличивая .

Принимаем = 100 мм, тогда 

•  = 28,3 кН

 

Вновь проверяем условие прочности 

• = 16,1 + 28,3=44,4 кН > Q(1) = 37,9 кН.

 

Условие прочности по наклонному сечению удовлетворяется, при этом должно соблюдаться условие: 

• .

 

В нашем  случае будем иметь: 

• == 0,81 кН > 0,25∙1150∙0,08 = 0,23 кН.

 

Условие прочности по наклонному сечению удовлетворяется. 

Окончательно принимаем каркас продольного ребра с продольной арматурой d = 8 мм класса А400 и поперечной арматурой = 6 мм класса А400 c шагом в приопорной зоне 1,12 м равным  = 150 мм, в средней части пролета плиты принимаем шаг = 250мм, что удовлетворяет требованиям СНиП: не более = 0,75∙= 0,75∙350 = 260 мм и не более = 500 мм. 
 
 
 
 
 

2.4 РАСЧЕТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ  КОЛОННЫ 

2.4.1.Общие  положения 

      Колонны резервуара воспринимают постоянные и  временные нагрузки от покрытия, собственного веса колонн, веса ригелей покрытия и передают эти нагрузки на днище  резервуара через столбчатые фундаменты.

      Колонны резервуаров эксплуатируются в  воде. Вода питьевого качества, как  правило, неагрессивна к железобетону, на промежуточных этапах очистки  она может быть слабоагрессивная к железобетону. Степень агрессивности определяется наличием агрессивных агентов в воде, температурой воды, напором и скоростью движения жидкости у поверхностей конструкций.

      Для резервуаров с водой характерно проявление коррозии в виде выщелачивания  компонентов бетона. Реже встречается  коррозия, связанная с образованием, под воздействием воды и химических агентов, растворимых соединений, не обладающих вяжущими свойствами, и  вымыванием их. В результате коррозии повышается пористость бетона, обеспечивается доступ воды к арматуре и ее коррозия в конструкции.

      Обычно  для конструкций резервуаров  применяют бетоны нормальной и повышенной плотности, реже особо плотные бетоны. Прямыми показателями плотности  бетона являются его марки по водонепроницаемости. Требуемая марка бетона по водонепроницаемости  определяется показателями агрессивности  среды и классом применяемой  арматуры и нормируется СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций  от коррозии».

      В нашем случае условно принимаем – вода слабоагрессивная к бетону. Класс бетона колонны по прочности на сжатие принимаем – В20. Арматура колонны: класса А500 – продольная арматура; класса В₅₀₀ – поперечная арматура. Принимаем марку бетона по водонепроницаемости W₄, марку бетона по морозостойкости F100.

      Защитный  слой от поверхности бетона до поверхности  арматуры принимаем (по СНиП 2.03.11-85) равным 20 мм и не менее диаметра арматуры.

      По  проекту колонны резервуара загружены  центрально, поэтому сечение колонны  принимаем квадратным. (рис.2) При двустороннем опирании ригелей пролетом до 12 м минимальный размер сечения колонн назначается не менее 400 мм. Гибкость колонны не должна превышать l₀/h £ 20, где l₀ – расчетная длина колонны; h – наименьший размер сечения колонны. 
 

2.4.2. Определение усилий  в колонне 

      Расчет  прочности колонны ведется на полную нагрузку N = N₂*g_n, где N₂ – продольная сила от расчетной постоянной и временной длительной и кратковременной нагрузок; g_n = 0,95 – коэффициент надежности по назначению сооружения.

      В значение N₂ входят: нагрузка от покрытия, нагрузка от веса ригеля, собственный вес колонны.

      Нагрузка  от покрытия. Грузовая площадь покрытия при сетке колонн 7,3´5,4 = =39,42 м². Полная нагрузка от покрытия:

      Нагрузка  от веса ригеля. Площадь сечения ригеля с учетом замоноличенных швов:

А_риг = 0,4*0,5= 0,2 м²

Вес погонного  метра ригеля с учетом коэффициента надежности по нагрузке g_f = 1,1 и коэффициента надежности по ответственности g_n = 0,95

g_риг = А_риг*r _б *g_f *g_n = 0,2*25*1,1*0,95 = 5,23 кН/м,

где  r _б = удельный вес бетона, принимаемый равным  2500 кгс/м³ = 25 кН/м³ Нагрузка от веса ригеля при пролете 6 м составит:

G_риг = g_риг * l_риг =5,23*7,3 = 38,2 кН

      Нагрузка  от веса колонны. Размеры сечения колонны 300´300 мм., тогда площадь поперечного сечения колонны равна А_кол=0,3*0,3=0,09м² . Высота колонны от низа ригеля до обреза фундамента Н = 4020 мм. Предварительно высоту фундамента принимаем равной 750 мм. Нагрузка от веса колонны с учетом коэффициента надежности по нагрузке g_f = 1,1 и коэффициента надежности по ответственности g_n = 0,95 составит

G_кол. = А_кол. * H*r _б *g_f *g_n= 0,09*4,8*25*1,1*0,95= 11,88 кН.

Таким образом, полная расчетная продольная сила в  нижнем сечении колонны резервуара

Расчетная продольная сила на колонну N₁ от суммы постоянной и временной длительной нагрузок при нагрузке на покрытие, равно g₁ = 30372 Н/м² (без кратковременной части снеговой нагрузки и без кратковременной нагрузки от разряжения), с учетом коэффициента надежности по ответственности g_n=0,95 составит

N₁ = g_l * S*g_n +

= 30,372*39,42*0,95+38,2+11,88=1187 кН 
 

2.4.3. Расчет прочности  колонны 

      Размеры поперечного сечения колонны 30´30 см. Класс бетона по прочности на сжатие В20  R_b = 11,5 МПа, R_bt = 0,9 МПа, Е_b = 27500 МПа. Арматура класса А500 R_s = R_sс =435 МПа, Е_s = 200000 МПа.