Расчетная нагрузка на плиту перекрытия: Сколько выдерживает плита перекрытия на 1м2: допустимая нагрузка

Содержание

Сбор нагрузок на плиту перекрытия и определение расчетных усилий

Расчетная нагрузка вычисляется на 1 м длины плиты с учетом коэффициента надежности по ответственности здания γn=0,95 при ширине плиты 1,5 м.

Постоянная нагрузка g = 5,363∙0,95∙1,5=7,64 кН/м.

Временная ʋ = 7,2∙0,95∙1,5=10,26 кН/м.

Полная q = 2,563∙0,951,5=17,90 кН/м.

Нормативная нагрузка на 1 погонный метр плиты:

-постоянная gn=4,51∙0,95∙1,5=6,37 кН/м;

-полная gn+vn = 10,51∙0,95∙1,5=11,98 кН/м;

-постоянная и длительная 9,51∙0,95∙1,5=13,55 кН/м.

Моменты и поперечные силы от расчетных и нормативных нагрузок вычисляются в соответствии с расчетной схемой и нагрузками (рис.

3.1.2.1).

Рис. 3.1.2.1 Расчетная схема нагрузки

Состав перекрытия указан на рис.3.1.2.2. Сбор нагрузок представлен в Таблице 1.

Рис.3.1.2.2 Состав перекрытия

Таблица 3.2.1.1 Сбор нагрузок на 1 м2 плиты перекрытия

п/п

Вид нагрузки

Нормативная

нагрузка,

Н/м2

Коэффициент. надежности по нагрузке

Расчетная нагрузка, Н/м2

1

Постоянная g

— Бетонное покрытие (δ = 20мм; ρ= 22 кН/м3)

440

1,3

572

— Цементная песчаная стяжка

(δ=40мм; ρ= 18 кН/м3)

720

1,3

936

— Засыпка песок (δ = 50мм; ρ = 17 кН/м3)

850

1,3

1105

— Железобетонная плита

2500

1,1

2750

Итого постоянная g

4510

5363

2

Временная υ в том числе

-длительная

-кратковременная

6000

5000

1200

1,2

1,2

1,2

7200

6000

1440

3

Полная (g + υ) в том числе

— постоянная и длительная

— кратковременная

10510

9510

1200

12563

11363

1440

Примечание: В данном проекте нагрузка от перегородок не учитывается

Усилия для расчетов по предельным состояниям первой группы

От расчетных нагрузок

M=

Q=

Усилия для расчетов по предельным состояниям второй группы

От полной нормативной нагрузки

Mn= Q=

От постоянной и длительно-действующей части нормативной нагрузки

Mдл = Q=

      1. Расчет плиты по предельным состояниям I группы

Расчет плиты по предельным состояниям первой группы включает расчеты прочности продольных ребер и полки плиты для различных стадий работы конструкции и, как правило, заключается в определении необходимого количества арматуры и ее расположе­нии в сечениях и по длине элемента.

Полезная нагрузка на перекрытие.

Приглашаем учиться к нам  в «школу строительства» 

Школа строительства в виде моих лекций на ютубе.

 

Внимание заказчиков -постоянно действующие акции по снижению цены блоков     смотреть здесь 

Проект ландшафтного дизайна вашего участка можете заказать нам.

Малоэтажные проекты  любой сложности с расчетом фундаментов на основании ИГИ делаем МЫ. Цены разумные.

 При  выборе пустотных плит перекрытия  под полезную нагрузку, возникают у застройщика вопросы, а под какую полезную нагрузку подбирать перекрытие? (конечно это определяется проектом)

При малоэтажном строительстве домов или коттеджа из газоблоков Ютонг, или газоблоков грас, за основу безусловно надо брать жизнью проверенную нормативную нагрузку на перекрытия и применяемую при проектировании-это  в жилых домах в среднем около 160 кг/м2, но в последнии годы довольно часто под паркет и твердые покрытия в полах применяют слоистую подстилку типа ОSB¸повышающую жесткость конструкции пола и звукоизоляцию перекрытия, а так же подвесные потолки, теплые полы,что дополнительно добавляет нагрузки на перекрытия коттеджа 40-60 кг/м2.

Исходя из приведенных цифр по полезным нагрузкам надо знать, что на сегодняшний день, оптимальным надо считать полезную нормативную нагрузку  на перекрытие в 200 -220 кг/м2,  при условии отсутствия каких-то особенностей строительства дома из газобетонных блоков Грас и газобетонных блоков итонг. Примеры особенностей увеличения полезной нагрузки на плиты перекрытия коттеджа, это строительство  бассейна,  бильярдного зала, саун с бассейнами, залы для приема гостей на массовые мероприятия. Здесь уже  при расчете полезных нагрузок на плиты перекрытия или монолитные перекрытия, надо руководствоваться нормативами, как при строительстве общественных зданий, кафэ, магазинов, где  полезная нагрузка на перекрытие может возрасти  до 400 кг/м2 и даже больше, но это уже вопрос индивидуального подхода при проектировании полезной нагрузки на перекрытия  и здесь подход несколько другой при строительстве подобных объектов с высокой полезной нагрузкой на перекрытия. И проектирование полезной нагрузки на перекрытия в этом случае, как и несущих конструкций под ними, уже индивидуальны.

Исходя из этого и понимая , что сегодня на рынке представлены плиты перекрытия с расчетными нагрузками в 600, 800, 1000кг/м2, нет особой необходимости под расчетные полезные нагрузки на перекрытия, стремится брать плиты 8ой или 10ой нагрузок. Для обычного коттеджа с полезной нагрузкой на перекрытия которого не планируется установка тяжелых бильярдных столов и джакузи на 3-4м

3 воды или бассейнов,  спокойно можно обойтись пустотными плитами перекрытия с расчетной нагрузкой в 600 кг/м2— менее к сожалению наша промышленность сейчас их не выпускает.Пустотные плиты перекрытия изготовленные качественно на заводе, способны нести необходимую полезную нагрузку на перекрытие из пустотных плит перекрытия.

Здесь же хочу отметить, при обсуждениях довольно часто звучат сомнения о применении пустотных плит перекрытия в коттеджном строительстве, когда для строительства несущих газобетонных стен применяется газобетонные блоки Ytong, Грас, газобетонные блоки  bonolit-и должен отметить, что эти сомнения совершенно не обоснованны, элементарный расчет собранных расчетных и полезных нагрузок на  перекрытия из пустотных плит перекрытий с учетом опор пустотных плит перекрытия на монолитные пояса, позволяют в прочности стен коттеджей постороенных из газобетонных блоков

Грас bonolit или Ytong иметь запас прочности, обеспечивающий надежную эксплуатацию построенных пенобетонных стен из газоблоков Грас, газоблоков  Ytong и газоблоков  Бонолит десятилетиями. Когда правильно спроектированный и построенный  коттедж или дом, будет переходить от одного поколения живущих к другому, создавая этим поколениям безопасные и комфортные условия проживания. Но это возможно еще раз хочу это подчеркнуть, при условии правильного расчета полезной нагрузки на  перкрытие из  пустотных плит перекрытия или какого другого типа перекрытия. Ориентироватся на «чутье» -я бы не советовал.

Надо также четко понимать, что нормативные нагрузки и расчетные нагрузки на перекрытия в зависимости от условий эксплуатации, технологии строительства могут существенно отличатся, расчетные нагрузки как правило больше нормативных на величину коэффициэнта надежности. При подборе полезных нагрузок на перекрытия надо ориентироваться  на нормативные нагрузки.

Анологично без сомнений, при подборе полезных нагрузок на перекрытия, пустотные плиты перекрытий можно применять в качестве перекрытий при опирании пустотных плит перекрытия на стены построенные из керамических камней Braer и Винербергер

 

Расчет нагрузок на плиту перекрытия

Строительство, ремонт, перепланировка, переоборудование помещений всегда сопровождается необходимостью расчета допустимых нагрузок.

Особенно часто этой услугой пользуются владельцы недвижимости при смене собственника или арендатора. Невозможно превратить торговые площади в производственные цеха, не производя предварительно расчет нагрузок на плиту перекрытия.

Установка нового оборудования, утяжеляющего несущие конструкции, может реально создавать опасность образования деформаций, угрожающих здоровью и жизни людей. В лучшем случае может потребоваться косметический ремонт, а при плохом сценарии переоборудование может закончиться катастрофой.

Особенности расчета нагрузок при смене назначения здания

Расчетные нагрузки на несущие конструкции, в том числе и на перекрытия, заложены в проекте. Далеко не всегда есть в наличии такая информация. Особенно это касается зданий советского периода, в технической документации которых кроме поэтажного и БТИ плана больше ничего нет.

Для размещения на плите перекрытия промышленного оборудования, считать только плиту не достаточно. Следует собирать все нагрузки и воздействия, в том числе их сочетания. Можно сказать, пересчитывать здание заново. А для этого требуется информация по геологии и конструкциям всего здания. Предстоит выполнить:

  • Геологические изыскания;
  • Определение несущей способности грунта;
  • Детальное обследование несущих и ограждающих конструкций;
  • Сбор всех нагрузок, поверочный расчет.

Только после поверочных расчетов допускается возможность установки в помещениях объекты со сверхнормативным весом. Если вес оборудования превышает расчетную нагрузку, то для этого разрабатывается специальный проект усиления несущих конструкций, в том числе разрабатывается схема расположения объекта на перекрытии и проектируется под него разгрузочная рама для перераспределения сосредоточенной нагрузки. Если же объект издает повышенную механическую вибрацию, то разрабатываются мероприятия по ее гашению.

Нормативная нагрузка на плиты перекрытий в жилых зданиях.

В современном строительстве надежность зданий играет второстепенную роль. Застройщик, в целях экономии, вряд ли будет проектировать жилой дом с превышением нормы силовой нагрузки на перекрытие. Это обусловлено, установленным законом, небольшим сроком гарантии на строительные конструкции от застройщика всего 5 (пять) лет, а уж пять лет дом простоит. Так, что ответственность за надежность конструкций жилых зданий, через пять лет эксплуатации, находится на балансе его жильцов (собственников) и управляющей компании. Следует отдавать себе отчет, стоит ли загружать полы сверх нормы, в том числе вырубать проемы в несущей стене без усиления. Это чревато серьезными последствиями, в том числе грозит приличными штрафами, вплоть до лишения прав собственности на недвижимость в судебном порядке.

Какие же нормы нагрузок на перекрытия в жилых домах?

Любые расчетные нагрузки определяются произведением их нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке.

Коэффициент надежности для жилых зданий равен единице — 1, так как здание по назначению жилое относятся ко (II) второму уровню ответственности (см. СП 20.13330.2011 п.4.2)

В этом же своде правил в п. 8.2.1 указано, что на плиты перекрытий в помещениях жилых зданий установлены нормативные значения равномерно распределенных нагрузок не менее 1,5 кПа, что равняется 150 кгс на 1м². Для тех, кто не знает кгс — это килограмм-силы. В общем 150 кг/м² предельно допустимая распределенная нагрузка на перекрытия в жилых зданиях.

Как по-научному ломали плиту перекрытия МАРКО — Официальный сайт перекрытий МАРКО

Хотел в заголовке взять слово «по-научному» в кавычки, но поразмыслив передумал. И вот почему. Испытания проводились в одном из ведущих  институтов России ВНИИЖЕЛЕЗОБЕТОН Проводили испытания квалифицированны специалисты института в полном соответствии с ГОСТ 8829-94 по техническому заданию компании СМП МАРКО и под тщательным контролем ее главного конструктора.   Ну а то, что специалисты компании  не проанализировали результаты достаточно полно, так это с кем не бывает. 

Придется этот «недоделанный» анализ провести мне. Я, как автор перекрытий МАРКО, заинтересован в объективном изучении всех особенностей новой российской технологии. Результаты изучения позволят устранить имеющиеся недостатки и, что особенно важно, раскрыть весь потенциал инновационных перекрытий. По результатам испытаний и анализа подготовлено видео, где можно познакомиться с деталями эксперимента. 

Для начала несколько вводных понятий. 

Пункт 4.1 стандарта «Испытания нагружением выполняются с целью комплексной проверки обеспечения технологическими процессами производства изделий требуемых показателей их прочности, жесткости и трещиностойкости, предусмотренных в проектной документации на эти изделия. В результате испытаний должны определяться фактические значения разрушающих нагрузок при испытаниях изделий по прочности (первая группа предельных состояний) и фактические значения прогибов и ширины раскрытия трещин под контрольной нагрузкой при испытаниях по жесткости и трещиностойкости (вторая группа предельных состояний).

Пункт 4.2 стандарта «Оценка прочности, жесткости и трещиностойкости изделия осуществляется по результатам испытаний на основании сопоставления фактических значений разрушающей нагрузки, прогиба и ширины раскрытия трещин под контрольной нагрузкой с соответствующими контрольными значениями, установленными в проектной документации на изделие». 

Для испытаний была изготовлена плита с блоками из газобетона. Детальное описание характеристик плиты приведено в протоколе испытаний.  Повторять из здесь нет смысла. Отметим только два важнейших параметра: длина плиты — 9м, толщина — 250 мм. Толщину сознательно выбрали близкой по значению толщине пустотных плит ПК (220 мм). 

Для понимания особенностей статических испытаний отметим, что стандарт предписывает обязательное  доведение плиты до разрушения. 

После установки плиты в рабочее положение (картинка слева) у присутствующих на испытаниях специалистов возникли первый вопросы. Дело в том, что по расчету, проведенному перед испытаниями, плита под собственным весом должна была прогнуться на 84 мм. 

Реальный прогиб (картинка справа), замеренный простейшим методом, не превысил 15 мм. Шестикратное отличие расчетного значений от реального вызвало на старте испытаний много вопросов. Уже в этот момент  стало ясно, что плита гораздо жестче по сравнению с расчетными оценками. Испытание это предположение подтвердили. 

Нагружение плиты проводилось мерными грузами.  Для этого использовались бетонные оконные перемычки и фундаментные блоки, которые предварительно взвешивались и маркировались.  

Контрольная (дополнительная, равномерно распределенная) нагрузка по проверке прочности плиты, определенная расчетом с учетом коэффициента безопасности С=1.6 составила 14,6 тонны. В официальном протоколе испытаний указаны другие значения контрольной нагрузки, которые попали туда уже после проведения испытаний. Почему так произошло узнаем ниже. 

Исходя из контрольной разрушающей нагрузки в 14,6 тонн специалисты ВНИИЖЕЛЕЗОБЕТОН собрали нужное число мерных грузов. Испытания предполагалось провести в один день.

Здесь пора показать таблицу с результатами испытаний из официального протокола (картинка справа). Из таблицы видно, что на 14-й ступени нагружения общая нагрузка на плиту с учетом собственного ее веса составила 18128 кг. При этой нагрузке  плита по    расчету должна разрушиться. 

Как раз в этот момент присутствующие на испытании специалисты услышали внутри плиты громкий щелчок, который в протоколе нашел отражение записью в следующей формулировке — «продергивание опалубочного профиля». Профиль на концах плиты действительно переместился вдоль бетонного ядра перекрытия примерно на 15 мм. 

Но на следующей 15-й ступени нагружения плита не разрушилась, а приготовленные мерные грузы закончились. Специалисты института предложили отложить испытания. За это время они обещали найти и взвесить дополнительные мерные грузы. Стало ясно, что проведенный главным конструктором компании расчет очень далек от реальной несущей способности плиты.  

По результатам первого этапа испытаний появились дополнительные вопросы. И важнейший из них — почему расчетная оценка несущей способности плиты так далека от действительности. Реальная прочность испытуемого образца перекрытия МАРКО оказалась гораздо выше расчетной

Испытания были продолжены через неделю. Все это время плита простояла под нагрузкой более 17 тонн. Специалисты института сумели приготовить еще примерно 5 тонн контрольных грузов. Когда и новая партия грузов закончилась, стало ясно, что классическим способом плиту сломать не получится. 

Стали искать более серьезный инструмент. И нашли три металлоформы, которые в прошлом  использовались для изготовления бетонных плит. Определили вес каждой формы. Он составил около 1250 кг. С помощью этих форм плиту наконец «по-научному» сломали. Разрушающая нагрузка составила 28 тонн, что в 1,6 раза больше расчетной разрушающей нагрузки.  Вопросов к главному конструктору стало еще больше.  Испытания показали, что перекрытия на самом деле значительно прочнее.  

Стало ясно, что подходы к оценке несущей способности перекрытий МАРКО необходимо менять. Но в официальный протокол по результатам испытаний специалисты СМП МАРКО «постеснялись» внести расчетные прогибы. Сделали это сознательно, чтобы не менять зафиксированную альбомом технических решений расчетную схему оценки несущей способности перекрытий. Я решил приоткрыть завесу над «стеснительностью» специалистов. Справа на картинке таблица, дополненная расчетами ожидаемых прогибов.  

Для оценки прогибов на начальном этапе использовался сертифицированный расчетный комплекс АРБАТ, но после достижения критических значений прогибов комплекс отказался проводить расчеты, он просто выдавал сообщение Конструкция не удовлетворяет требованиям прочности при нормативных нагрузках.  Пришлось использовать онлайн калькулятор, который по моим оценкам дает несколько меньшие, но близкие к результатам АРБАТА значения. 

Обратите внимание во сколько раз в зоне реальных рабочих прогибов расчетные (желтые) прогибы превышают экспериментальные (зеленые) значения. Реальная  прочность перекрытий МАРКО с профилем-опалубкой УНИВЕРСАЛ оказалась значительно выше расчетной. 

Сознательно подчеркиваю здесь название профиля УНИВЕРСАЛ. Дело в том, что наша компания с 2017 года вместо профиля УНИВЕРСАЛ использует «активный» профиль АТЛАНТ. У нового профиля при тех же размерах на внутренних стенках выполнена перфорация, а на днище выштамповки. За счет сцепления с бетоном профиль АТЛАНТ работает в перекрытии как арматура диаметром 20 мм. Эта дополнительная арматура обеспечивает повышение  несущей способности перекрытия на 40-60%. 

Использование профиля АТЛАНТ позволило уменьшить диаметр рабочей арматуры и толщину перекрытия, а также снизить его стоимость. Для Вас — посетителей нашего сайта — это важнейший результат. 

ВЫВОДЫ

 1. Все показатели несущей способности плит перекрытия МАРКО (прочность, жесткость, трещиностойкость) при испытании оказались значительно выше расчетных. 

   2.   При рабочих нагрузках (400 кг/м2 сверх собственного веса)  прогиб плиты составил 42 мм. Это значение в пять раз меньше значения, полученного с использованием программы АРБАТ. 

  3. Проведенные испытания не позволили ответить на вопрос, какие конструктивные элементы сборно-монолитного перекрытия МАРКО обеспечили значительное повышение прочности конструкции. Исследования в этом направлении необходимо продолжить. 

Валерий Мартынюк — автор технологии МАРКО, директор по развитию компании МАРКО. 

 

Сбор нагрузок на перекрытие и балку

Сбор нагрузок производится всегда, когда нужно рассчитать несущую способность строительных конструкций. В частности, для перекрытий нагрузки собираются с целью определения толщины, шага и сечения арматуры железобетонного перекрытия, сечения и шага балок деревянного перекрытия, вида, шага и номера металлических балок (швеллер, двутавр и т.д.).

Сбор нагрузок производится с учетом требований СНиПа 2.01.07-85* (или по новому СП 20.13330.2011) «Актуализированная редакция» [1].

Данное мероприятие для перекрытия жилого дома включает в себя следующую последовательность:

1. Определение веса «пирога» перекрытия.

В «пирог» входят: ограждающие конструкции (например, монолитная железобетонная плита), теплоизоляционные и пароизоляционные материалы, выравнивающие материалы (например, стяжка или наливной пол), покрытие пола (линолеум, паркет, ламинат и т.д.).

Для определения веса того или иного слоя нужно знать плотность материала и его толщину.

2. Определение временной нагрузки.

К временным нагрузкам относятся мебель, техника, люди, животные, т.е. все то, что способно двигаться или переставляться местами. Их нормативные значения можно найти в таблице 8.3. [1]. Например, для квартир жилых домов нормативное значение равномерно распределенной нагрузки составляет 150 кг/м2.

3. Определение расчетной нагрузки.

Делается это с помощью коэффициентов надежности по нагрузки, которые можно найти в том же СНиПе. Для веса строительных конструкций и грунтов — это таблица 7.1 [1]. Что касается равномерно распределенной временной нагрузки и нагрузки от материалов, то здесь коэффициент надежности берется в зависимости от нормативного значения по пункту 8. 2.2 [1]. Так, по нему, если вес составляет менее 200 кг/м2 коэффициент равен 1,3, если равен или более 200 кг/м2 — 1,2. Также данный пункт регламентирует значение нормативной нагрузки от веса перегородок, которая должна равняться не менее 50 кг/м2.

4. Сложение.

В конце необходимо сложить все расчетные и нормативные значения с целью определения общего значения для дальнейшего использования их в расчете на несущую способность.

В случае сбора нагрузок на балку ситуация та же. Только после получения конечных значений их нужно будет преобразовать из кг/м2 в кг/м. Делается это с помощью умножения общей расчетной или нормативной нагрузки на величину пролета.

Для того, чтобы материал был более понятен, рассмотрим два примера. В первом примере соберем нагрузки на перекрытие, а во втором на балку.

А после рассмотрения примеров с целью экономии времени можно воспользоваться специальным калькулятором. Он позволяет в режиме онлайн собрать нагрузки на перекрытие, стены и балки перекрытия.

Пример 1. Сбор нагрузок на междуэтажное перекрытие жилого дома.

Имеется перекрытие, состоящее из следующих слоев:

1. Многопустотная железобетонная плита — 220 мм.

2. Цементно-песчаная стяжка (ρ=1800 кг/м3) — 30 мм.

3. Утепленный линолеум.

На перекрытие опирается одна кирпичная перегородка.

Определим нагрузки, действующие на 1 м2 грузовой площади (кг/м2) перекрытия. Для наглядности весь процесс сбора нагрузок произведем в таблице.

Вид нагрузки Норм.
Коэф. Расч.

Постоянные нагрузки:

— железобетонная плита перекрытия (многопустотная) толщиной 220 мм

— цементно-песчаная стяжка (ρ=1800 кг/м3) толщиной 30 мм

— утепленный линолеум

— перегородки

Временные нагрузки:

— жилые помещения

 

290 кг/м2

 

54 кг/м2

5 кг/м2

50 кг/м2

 

150 кг/м2

 

1,1

 

1,3

1,3

1,1

 

1,3

 

319 кг/м2

 

70,2 кг/м2

6,5 кг/м2

55 кг/м2

 

195 кг/м2

ИТОГО 549 кг/м2   645,7 кг/м2

Пример 2. Сбор нагрузок на балку перекрытия.

Имеется перекрытие, которое опирается на деревянные балки, состоящее из следующих слоев:

1. Доска из сосны (ρ=520 кг/м3) — 40 мм.

2. Линолеум.

Шаг деревянных балок — 600 мм.

Также на перекрытие опирается перегородка из гипсокартонных листов.

Определение нагрузок на балку производится в два этапа:

1 этап — составляем таблицу, как описано выше, т.е. определяем нагрузки, действующие на 1 м2.

2 этап — преобразовываем нагрузки из 1кг/м2 в 1 кг/п.м.

Вид нагрузки Норм.
Коэф. Расч.

Постоянные нагрузки:

— дощатый пол из сосны (ρ=520 кг/м3) толщиной 40 мм

— линолеум

— перегородки

Временные нагрузки:

— жилые помещения

 

20,8 кг/м2


5 кг/м2

50 кг/м2

 

150 кг/м2

 

1,1


1,3

1,1

 

1,3

 

22,9 кг/м2


6,5 кг/м2

55 кг/м2

 

195 кг/м2

ИТОГО 225,8 кг/м2   279,4 кг/м2

Определение нормативной нагрузки на балку:

qнорм = 225,8кг/м2*(0,3м+0,3м) = 135,48 кг/м.

Определение расчетной нагрузки на балку:

qрасч = 279,4кг/м2*(0,3м+0,3м) = 167,64 кг/м.

 

Поделиться статьей с друзьями:

Плиты перекрытия

Плиты перекрытия, их характеристики, которые плиты правильно выбрать. Экструзионные (экструдерные) плиты

В Украине на данный момент существует два основных вида применяемых плит перекрытия: 1) обычные круглопустотные железобетонные плиты перекрытия с использованием арматурного каркаса; 2) а также приобретающие популярность панели по финской технологии безопалубного формирования, так называемые Экструзионные панели с использованием металлических тросов. Что это за панели? Давайте разберемся более подробно и посмотрим в чем их особенность и на что следует обращать внимание при выборе того или иного ЗБ изделия.

Размеры плит перекрытия.Существуют три основные ширины — 1,0 м; 1,2м; 1,5м. Для расчетов нужно понимать, что реальная ширина на 1 см меньше заявленной. Самая распространенная ширина — 1,2 метра. Длина плиты перекрытия может иметь значение от 1,5 до 9 метров с шагом 10 см. В то же время, реальная длина на 2 см меньше. Стандартная высота 22 см.

Просматривая каталог по экструзионных плитах, мы узнаем, что производители предлагают массу вариантов конструкций плит.

Они могут быть разной высоты: 220мм; 320мм; 400мм; 500мм. По ширине — 1 метр или 1,2 метра, 1,5 метра. Также существует три варианта армирования. Длина плиты, фактически, может быть любой в зависимости от высоты — до 20 метров.

Нагрузка на плиты перекрытия. сли раньше выпускались круглопустотные плиты перекрытия под такие нагрузки 400 или 600 килограмм на метр квадратный, то сегодня минимальное значение нагрузки составляет 800 кг/м2. Это совершенно не случайно, поскольку разница в цене не имеет существенных отличий, и производителям не было смысла поддерживать слишком широкую номенклатуру плит по нагрузке.

Как правило, стандартная средняя нагрузка на перекрытия в жилом доме на квадратный метр пола составляет от 100 до 200 кг/м2, так что плита перекрытия с индексом 800 в 4 раза перекрывает потребности обычного жилого дома. С другой стороны имея такой запас по прочности появляется возможность опоры на соседние плиты участка монолита, в ситуации, когда нет возможности положить плиту. Например, когда в месте предполагаемого монтажа плиты находится дымоход. В такой ситуации создается опалубка под монолитный участок, а арматура заводится на рядом лежащие плиты перекрытия.

Также возможна ситуация, когда на плиты перекрытия необходимо поставить перегородку между комнатами. Очень распространенная ситуация. Вот именно в этих случаях нам потребуется дополнительный запас прочности. Для того, чтобы в дальнейшем спать спокойно, перед заказом плит перекрытия для дома, обязательно необходимо убедиться в значениях планируемых нагрузок. Расчетная нагрузка на каждую плиту не должна превышать ее фактический параметр допустимых нагрузок, указанный заводом ЖБИ. Специалисты по строительству и железобетонным конструкциям смогут рассчитать эти значения по проекту вашего строительства.

Просматривая информацию по экструзионным плитам перекрытия следует обратить внимание — при различных значениях этих параметров: высота, ширина, длина, тип армирования — мы получаем совершенно разную допустимую нагрузку на метр квадратный! Например, если на плиту 1,2 метра шириной; 22 см высотой; длиной 4,5 метра и армированием класса А, допустимой нагрузкой является 820 кг/м2. Это практически идентичная обычной круглопустотной плиты перекрытия тех же размеров. Такая же железобетонная плита, но с длиной в 6 метров имеет допустимую нагрузку всего 350 кг/м2. И межкомнатный простенок сверху на такую панель перекрытия уже не положить. Для такой плиты перекрытия необходимо армирование минимум класса Б, даст нам допустимую нагрузку 850 кг/м2.

Компания реализует железобетонные изделия и экструзионные плиты, путем упрощения восприятия информации для покупателя и самостоятельно подбирает класс армирования, чтобы итоговая допустимая нагрузка былв в районе 800 кг/м2. Конечно, покупатель может уточнить нужный ему класс нагрузки и армирование и на этапе заказа конкретного размера, уточнить и конкретную нагрузку, в большинстве случаев оно идет в сторону увеличения. Так что в прайсах по экструзионным плитам безопалубного формирования в большинстве компаний вы встретите знакомую вам по обычным круглопустотным плитам маркировки допустимой нагрузки со значением в 800 кг/м2.

Для высоты 22 см на 1,2 м плиты, таким образом, максимальная длина для обеспечения приемлемой несущей способности будет 8 метров. При армировании класса B, такая плита способна нести 740 кг/м2. Можно изготовить длинную плиту, до 11 метров, но тогда очень тщательно надо просчитывать нагрузки. Или выбирать более высокую плиту. Например следующая плита по высоте — 32 см, она способна нести нагрузку 800 кг/м2 при длине до 12 метров. Более чем достаточно для большого коттеджа.

Пример 1.1 Сбор нагрузок на плиту перекрытия жилого здания

 

 

Требуется собрать нагрузки на монолитную плиту перекрытия жилого дома. Толщина плиты 200 мм. Состав пола представлен на рис. 1.

Решение

Определим нормативные значения действующих нагрузок. Для удобства восприятия материала постоянные нагрузки будем обозначать индексом q, кратковременные — индексом ν, длительные — индексом p.

Жилые здания относятся ко II уровню ответственности, следовательно, коэффициент надежности по ответственности γн = 1,0. На этот коэффициент будем умножать значения всех нагрузок. (Для выбора коэффициента см. статью Коэффициент надежности по ответственности зданий и сооружений)

Сначала рассмотрим нагрузки от плиты перекрытия и конструкции пола.  Эти нагрузки являются постоянными, т.к. действуют на всем протяжении эксплуатации здания.

1. Объемный вес железобетона равен 2500 кг/м3 (25 кН/м3). Толщина плиты δ1 = 200 мм = 0,2 м, тогда нормативное значение нагрузки от собственного веса плиты перекрытия составляет:

q1 = 25*δ1*γн = 25*0,2*1,0 = 5,0 кН/м2.

2. Нормативная нагрузка от звукоизоляционного слоя из экструдированного пенополистирола плотностью ρ2 = 35 кг/м3 (0,35 кН/м3) и толщиной δ2 = 30 мм = 0,03 м:

q2 = ρ2*δ2*γн = 0,35*0,03*1,0 = 0,01 кН/м2.

3. Нормативная нагрузка от цементно-песчаной стяжки плотностью ρ3 = 1800 кг/м3 (18 кН/м3) и толщиной δ3 = 40 мм = 0,04 м:

q3 = ρ3*δ3*γн = 18*0,04*1,0 = 0,72 кН/м2.

4. Нормативная нагрузка от плиты ДВП плотностью ρ4 = 800 кг/м3 (8 кН/м3) и толщиной δ4 = 5 мм = 0,005 м:

q4 = ρ4*δ4*γн = 8*0,005*1,0 = 0,04 кН/м2.

5. Нормативная нагрузка от паркетной доски плотностью ρ5 = 600 кг/м3 (6 кН/м3) и толщиной δ5 = 20 мм = 0,02 м:

q5 = ρ5*δ5*γн = 6*0,02*1,0 = 0,12 кН/м2.

Суммарная нормативная постоянная нагрузка составляет

q = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 = 5 + 0,01 + 0,72 + 0,04 + 0,12 +5,89 кН/м2.

Расчетное значение нагрузки получаем путем умножения ее нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке γt.

Теперь определим временные (кратковременные и длительные) нагрузки. Полное (кратковременное) нормативное значение нагрузки от людей и мебели (так называемая полезная нагрузка) для квартир жилых зданий составляет 1,5 кПа (1,5 кН/м2). Учитывая коэффициент надежности по ответственности здания γн = 1,0, итоговая кратковременная нагрузка от людей составляет:

ν1p = ν1*γt = 1,5*1,3 = 1,95 кН/м2.

Длительную нагрузку от людей и мебели получаем путем умножения ее полного значения на коэффициент 0,35, указанный в табл. 6, т.е:

р1 = 0,35*ν1 = 0,35*1,5 = 0,53 кН/м2;

р1р = р1*γt =0,53*1,3 = 0,69 кН/м2.

 

Полученные данные запишем в таблицу 1.

Помимо нагрузки от людей необходимо учесть нагрузки от перегородок. Поскольку мы проектируем современное здание со свободной планировкой и заранее не знаем расположение перегородок (нам известно лишь то, что они будут кирпичными толщиной 120 мм при высоте этажа 3,3 м), принимаем эквивалентную равномерно распределенную нагрузку с нормативным значением 0,5 кН/м2. С учетом коэффициента γн = 1,0 окончательное значение составит:

р2 = 0,5*γн = 0,5*1,9 =0,5 кН/м2.

При соответствующем обосновании в случае необходимости нормативная нагрузка от перегородок может приниматься и большего значения.

Коэффициент надежности по нагрузке γt = 1,3, поскольку перегородки выполняются на строительной площадке. Тогда расчетное значение нагрузки от перегородок составит:

р2р = р2*γt = 0,5*1,3 = 0,65 кН/м2.

(Для выбора плотности основных строй материалов см. статьи:

  1. Классификация нагрузок по продолжительности действия.
  2. Плотность стройматериалов по данным СНиП II-3-79

Для удобства все найденные значения запишем в таблицу сбора нагрузок (табл.1).

 Таблица 1

Сбор нагрузок на плиту перекрытия

Вид нагрузки 
 Норм. кН/м2
Коэф. γt
Расч. кН/м2
   Постоянная нагрузка
 1. Ж.б. плита
5,0
1,1
5,5
 2. Пенополистирол
 0,01
1,3
0,013
 3. Цем — песч. стяжка
 0,72
1,3
0,94
 4.
Плита ДВП
0,04
1,1
0,044
 5. Паркетная доска
0,12
1,1
0,132
 Всего:
 5,89
 
 6,63
    Временная нагрузка
 1. Полезная нагрузка  
 кратковременная ν1
 1,5
1,3
1,95
  длительная р1
 0,53
1,3
0,69
 2. Перегородки (длительная) р2
 0,5
1,3
0,65

 

В нашем примере сейсмические, взрывные и т.п. воздействия (т. е. особые нагрузки) отсутствуют. Следовательно, будем рассматривать основные сочетания нагрузок.

I сочетание: постоянная нагрузка (собственный вес перекрытия и пола) + полезная (кратковременная).

При учете основных сочетаний, включающих постоянные нагрузки и одну временную нагрузку (длительную или кратковременную), коэффициенты Ψl, Ψt вводить не следует.

Тогда qI = q + ν1 = 5,89 + 1,5 = 7,39, кН/м2;

qIр = qp + ν1p = 6,63 + 1,95 = 8,58 кН/м2.

II вариант: постоянная нагрузка (собственный вес перекрытия и пола) + полезная (кратковременная) + нагрузка от перегородок (длительная).

Для основных сочетаний коэффициент сочетаний длительных нагрузок Ψl принимается: для первой (по степени влияния) длительной нагрузки — 1,0, для остальных — 0,95. Коэффициент Ψt для кратковременных нагрузок принимается: для первой (по степени влияния) кратковременной нагрузки — 1,0, для второй — 0,9, для остальных — 0,7.

Поскольку во II сочетании присутствует одна кратковременная и одна длительная нагрузка, то коэффициенты Ψl и Ψt = 1,0.

qII = q + ν1 + p2 = 5,89 + 1,5 + 0,5 =7,89 кН/м2;

qIIр = qр + ν1р + p2р = 6,63+ 1,95 + 0,65 =9,23 кН/м2.

Совершенно очевидно, что II основное сочетание дает наибольшие значения нормативной и расчетной нагрузки.

Смотрите также:

 

Примеры:

 

Как определить допустимую нагрузку на промышленную плиту перекрытия

Как определить допустимую нагрузку на промышленную плиту перекрытия

Автор: Ir. Д-р Джастин ЛАИ Вун Фатт | 22 декабря, 2019

Конструкция должна быть способна противостоять наиболее серьезной комбинации сил, которые могут быть применены к ней. Комбинация сил включает статическую нагрузку и временную нагрузку. Разные конструкции будут подвергаться разным нагрузкам, так как их предназначение различается. Например, по сравнению с промышленным зданием, где было бы тяжелое оборудование, плита перекрытия в офисном здании была бы спроектирована так, чтобы иметь меньшую грузоподъемность.

Прочность плиты перекрытия в основном определяется типом и количеством материалов, из которых она изготовлена. Изменение состава приведет к различным допустимым комбинациям предельных нагрузок в плите. Однако изготовленные плиты обычно не обладают такой же фактической грузоподъемностью, как прогнозируемая для расчетной грузоподъемности.Это вызвано несколькими факторами:

  • Низкое качество изготовления
  • Бедная смесь бетона
  • Несоблюдение соответствующих стандартных процедур
  • Плохая конструкция шарнира
  • Ранний демонтаж опалубки
  • Слабый надзор за строительством

Два основных способа определения нагрузки на плиту перекрытия:

и. Зная расчетную грузоподъемность по чертежу

Расчетная грузоподъемность — это запланированная мощность, специально используемая для целей проектирования. Из технических чертежей можно узнать характеристики плит перекрытия, такие как толщина бетона, марка бетона и диаметр стержней арматуры. На основе этой информации можно выполнить обратный расчет для определения расчетной несущей способности пола. Однако могут быть некоторые расхождения между фактической емкостью и проектными спецификациями. Надежность расчетной грузоподъемности может быть ниже, поскольку она не учитывает такие факторы, как степень уплотнения бетона или количество используемого материала.

ii. Знание фактической грузоподъемности путем проведения лабораторных испытаний

Фактическая грузоподъемность — это грузоподъемность элемента конструкции после завершения строительства. Рекомендуется провести лабораторные испытания, чтобы выяснить фактические характеристики плиты перекрытия. При выполнении керна можно узнать ту же спецификацию (толщину бетона, марку бетона и диаметр арматурных стержней), а фактическую несущую способность плиты можно обосновать обратным расчетом. Надежность относительно выше, так как все спецификации материалов были проверены.

Вот несколько общих случаев для справок:

Последствия использования плиты перекрытия малой грузоподъемности

Очень важно определить фактическую грузоподъемность плиты перекрытия перед установкой тяжелого оборудования, платформ, стеллажной системы и т. Д. Для производства. Размещение груза тяжелее допустимой нагрузки на плиту вызовет перегрузку плиты и, как следствие, вызовет растрескивание.При образовании трещин все оборудование или груз, установленный поверх плиты, необходимо снять для ремонта бетона. Последствия этой проблемы заключаются не только в дополнительных расходах на ремонт, демонтаж или демонтаж существующего оборудования / механизмов, но и в задержках производства, что приводит к медленным поставкам и потребностям клиентов в возмещении убытков.

Заключение

Из-за того, что всегда будут возникать расхождения между расчетной и фактической нагрузочной способностью, очень важно проконсультироваться с квалифицированным профессиональным инженером, чтобы определить фактическую нагрузочную способность плиты перекрытия. Предварительная консультация профессионального инженера поможет выявить существующие проблемы и предотвратить ненужные расходы.

Ир. Д-р Джастин ЛАИ Вун Фатт
Генеральный директор / основатель
IPM Group

Ссылка:
[1] Mishra, G. (2019). Техники усиления — R.C. Плита. Строительный дом гражданского строительства. Получено 11 сентября 2019 г. по адресу https://theconstructor.org/structural-engg/strengtning-techniques-r-c-slab/1921/.


Смотреть статью в PDF

Двухсторонняя плоская бетонная система перекрытий

Код

Требования Строительного кодекса для конструкционного бетона (ACI 318-14) и комментариев (ACI 318R-14)

Минимальные расчетные нагрузки для Здания и другие сооружения (ASCE / SEI 7-10)

Международный совет по кодам, Международный строительный кодекс 2012 г., Вашингтон, Д.С., 2012

Номер ссылки

Примечания к зданию ACI 318-11 Требования норм для конструкционного бетона, двенадцатое издание, портландцемент, 2013 г. Ассоциация, Пример 20.1

Системы бетонных полов (Руководство по оценке и экономии), второе издание, 2002 г. Дэвид А. Фанелла

Упрощенная конструкция усиленного Бетонные здания, четвертое издание, 2011 Махмуд Э. Камара и Лоуренс К. Новак

Расчетные данные

Высота от пола до пола = 9 футов (предусмотрено архитектурными чертежами)

Накладываемая постоянная нагрузка, SDL = 20 фунтов на квадратный фут для рамной перегородки, деревянные шпильки штукатурка 2 стороны

ASCE / SEI 7-10 (Таблица C3-1)

Динамическая нагрузка, LL = 40 фунтов на квадратный дюйм для Жилые этажи ASCE / SEI 7-10 (Таблица 4-1)

f c = 4000 фунтов на кв. Дюйм (для плит)

f c = 6000 фунтов на квадратный дюйм (для колонок)

f y = 60000 фунтов на кв. Дюйм

Требуемая огнестойкость рейтинг = 2 часа

Решение

а. Плита минимум толщина — Прогиб ACI 318-14 (8.3.1.1)

В в этом примере прогиб будет рассчитан и проверен на соответствие проекту пределы прогиба. Минимальная толщина и глубина стержня из ACI 318-14 будет используется для предварительной проклейки.

Использование ACI 318-14 минимальная толщина плиты для двухстороннего строительства без внутренней части балки в Таблица 8.3.1.1 .

Наружные панели: дюймы ACI 318-14 (таблица 8.3.1.1)

Но не менее 5 дюймов. ACI 318-14 (8.3.1.1 (a))

Внутренние панели: дюймы ACI 318-14 (таблица 8.3.1.1)

Но не менее чем 5 дюймов ACI 318-14 (8.3.1.1 (а))

Где л н = длина свободного пролета в длинном направлении = 216 16 = 200 дюймов

Примерьте 7-дюймовую плиту для всех панелей (собственный вес = 87,5 фунтов на квадратный дюйм)

г. Предел прочности на сдвиг односторонний сдвиг

Оценить среднее эффективная глубина (рисунок 2):

Где:

c прозрачный = 3/4 дюйма для стального стержня №4 ACI 318-14 (Таблица 20.6.1.3.1)

d b = 0.5 дюймов для стального стержня №4

Рисунок 2 — Двусторонняя система плоского бетонного пола

Факторная статическая нагрузка, psf

Факторная динамическая нагрузка, psf ACI 318-14 (5.3.1)

Суммарная факторизованная нагрузка psf

Проверить соответствие толщины плиты действию балки (односторонний сдвиг) ACI 318-14 (22.5)

на внутренней колонке:

Рассмотрим 12-дюйм. широкий полоска. Критический участок для одностороннего сдвига находится на расстоянии d , от торца опоры (см. рисунок 3)

Приток для одностороннего сдвиг фут 2

тысячи фунтов

ACI 318-14 (уравнение 22.5.5.1)

где для бетона нормального веса

тысячи фунтов

Плита толщиной 7 дюймов.подходит для одностороннего сдвига.

г. Ножницы для перекрытий двухсторонние сдвиги прочности

Проверить соответствие Толщина плиты для продавливания сдвига (двухстороннего сдвига) во внутренней колонне (рис. 4):

Приток для двустороннего сдвиг фут 2

тысячи фунтов

(для квадратной внутренней колонны) ACI 318-14 (Таблица 22.6.5.2 (а))

тысячи фунтов

Плита толщиной 7 дюймов.подходит для двухстороннего сдвига.

г. Размеры колонны — осевая нагрузка

Проверить соответствие размеры колонны для осевой нагрузки:

Площадь притока для внутренняя колонна

тысяч фунтов

(для квадратной внутренней колонны) ACI 318-14 (22.4.2)

Размеры колонны 16 дюймов x 16 дюймов. адекватны осевой нагрузке.

ACI 318 заявляет, что система перекрытий должны быть спроектированы с использованием любой процедуры, удовлетворяющей равновесию и геометрическим совместимость при условии соблюдения критериев прочности и пригодности к эксплуатации. довольный. Отличие двухкомпонентных систем от односторонних: ACI. 318-14 (R8.10.2.3 и R8.3.1.2) .

ACI 318 разрешает использование Direct Метод расчета (DDM) и метод эквивалентной рамы (EFM) для гравитационной нагрузки анализ ортогональных рам и применим к плоским плитам, плоским плитам и плиты с балками. В следующих разделах описывается решение для DDM, EFM и spSlab соответственно.

Двусторонние плиты, удовлетворяющие требованиям пределы в ACI 318-14 (8.10.2) разрешено проектировать в соответствии с DDM.

2.1.1. Метод прямого проектирования ограничения

Там составляет минимум три непрерывных пролета в каждом направлении ACI 318-14 (8.10.2.1)

Последовательный длины пролета равны ACI 318-14 (8.10.2.2)

от длинных до коротких коэффициент диапазона 1,29 <2 ACI 318-14 (8.10.2.3)

Колонны не компенсируются ACI 318-14 (8.10.2.4)

Грузы равномерно распределены по всей панели ACI 318-14 (8.10.2.5)

Сервис отношение постоянной нагрузки к статической: 0,37 < 2,0 ACI 318-14 (8.10.2.6)

Плита система без балок, и это требование не применяется ACI 318-14 (8. 10.2.7)

С все критерии соблюдены, можно использовать метод прямого проектирования.

2.1.2. Дизайн моменты

а. Рассчитать суммарный статический момент:

фут-кипов ACI 318-14 (8.10.3.2)

г. Распространить суммарный факторный момент,, во внутреннем и конечном пролете: ACI 318-14 (8.10.4)

Таблица 1 — Распределение M o по пролету

Расположение

Общий расчетный момент полосы,
M DS ( фут-тысяч фунтов )

Внешний пролет

Внешний отрицательный

0. 26 x M o = 24,3

Положительно

0,52 x M o = 48,7

Внутренний негатив

0,70 x M o = 65,5

Внутренний пролет

Положительно

0.35 x M o = 32,8

г. Рассчитать столбец полосы моментов. ACI 318-14 (8.10.5)

Это часть отрицательных и положительных суммарных расчетных моментов полосы, которым не сопротивляются полосы колонн должны быть пропорционально отнесены к соответствующим двум полусредним полоски.

ACI 318-14 (8.10.6.1)

Таблица 2 — Боковой Распределение полного расчетного момента полосы, M DS

Расположение

Полоса всего дизайна

Момент, M DS (футы-тысячи фунтов)

Полоса колонны

Момент, (футы-тысячи фунтов)

Момент в двух

Полусредние полоски,

(футы-тысячи)

Внешний пролет

Внешний вид

отрицательный *

24. 3

1,00 x M DS = 24,3

0,00 x M DS = 0,0

Положительно

48,7

0,60 x M DS = 29,2

0.40 x M DS = 19,5

Интерьер

отрицательный *

65,5

0,75 x M DS = 49,1

0,25 x M DS = 16,4

Внутренний пролет

Положительно

32. 8

0,60 x M DS = 19,7

0,40 x M DS = 13,1

* Все отрицательные моменты находятся перед лицом поддержки.

2.1.3. Требования к арматуре на изгиб

а. Определять армирование на изгиб, необходимое для колонн и средних полос на всех критических разделы

Следующий расчет: для внешнего пролета внешнее отрицательное положение полосы колонны.

тысячи фунтов

Использовать среднее значение d среднее = 5,75 дюйма

Кому Чтобы определить площадь стали, необходимо сделать предположения о том, является ли сечение растяжение или сжатие контролируется, и в зависимости от расстояния между результирующие силы сжатия и растяжения вдоль сечения плиты ( jd ). В В этом примере будет принято сечение с регулируемым натяжением, поэтому коэффициент уменьшения будет равен 0,9, а jd будет принято равным 0.95д . Предположения будут проверены, как только область стали будет окончательно определена.

Assumein.

Колонна ширина полосы, дюйм

Средний ширина полосы, дюйм

в 2

Пересчитать a для фактический A с = 0,99 дюйма 2 :

из

из

Следовательно, предположение, что секция регулируется натяжением действует.

в 2

Минин 2 дюйм 2 ACI 318-14 (24.4.3.2)

Максимальный интервал, дюйм ACI 318-14 (8.7.2.2)

Обеспечьте 6 — # 4 стержня с в 2 и в

В соответствии с процедурой, описанной выше, значения для всех Расположение пролетов указано в таблице 3.

Таблица 3 — Требуемое армирование плиты для изгиба (DDM)

Пролет Расположение

M u

(футы-тысячи)

б

(дюйм. )

г

(дюймы)

A с Треб. для

изгиб (по 2 )

Мин. A с

2 )

Арматура

Предоставлено

A s Prov.для

изгиб (по 2 )

Концевой пролет

Колонка

Полоса

Внешний отрицательный

24,3

84

5,75

0. 96

1,06

6- №4

1,2

Положительно

29

84

5,75

1,15

1.06

6- №4

1,2

Внутренний негатив

49,6

84

5,75

1,99

1,06

10- №4

2

Средний

Полоса

Внешний отрицательный

0

84

5. 75

0

1,06

6- №4

1,2

Положительно

19,7

84

5,75

0.77

1,06

6- №4

1,2

Внутренний негатив

15,9

84

5,75

0,62

1.06

6- №4

1,2

Интерьер Пролет

Колонка

Полоса

Положительно

19,7

84

5. 75

0,77

1,06

6- №4

1,2

Средний

Полоса

Положительно

13,1

84

5.75

0,51

1,06

6- №4

1,2

г. Рассчитать дополнительное армирование плиты в колоннах для передачи момента между плитой и столбец

Факторизованный момент плиты сопротивление колонны () должно быть перенесено из-за изгиба.Концентрация арматуры над колонной за счет более близкого расстояния или дополнительных Чтобы противостоять этому моменту, необходимо использовать арматуру. Доля момента плиты не рассчитанные на сопротивление изгибу, предполагается, что сопротивление будет эксцентриситет сдвига. ACI 318-14 (8.4.2.3)

Доля несбалансированного момент, передаваемый при изгибе ACI 318-14 (8.4.2.3.1)

Где

ACI 318-14 (8.4.2.3.2)

Размер критического сечения, измеренный в направлении пролета, для которого моменты определены в ACI 318, Глава 8 (см. Рисунок 5).

Размер критического сечения, измеренный в направлении, перпендикулярном к ACI 318, Глава 8 (см. Рисунок 5).

= Эффективная ширина плиты = ACI 318-14 (8.4.2.3.3)

Рисунок 5 Критические периметры сдвига для колонн

Таблица 4 — Для передачи момента между плитой и перекрытием требуется дополнительное армирование плиты. колонка (ДДМ)

Пролет Расположение

M u *

(футы-тысячи)

γ f

γ f М u

(футы-тысячи)

Эффективный плита

ширина, b b

(дюйм.)

г

(дюймы)

А с требуется

в пределах b b

2 )

А с пров. Для

изгиб в пределах b b

2 )

Доп.

Reinf.

Концевой пролет

Полоса колонны

Внешний вид Отрицательный

24,3

0,62

15,1

37

5.75

0,6

0,53

1- # 4

Интерьер Отрицательный

0,0

0,60

0,0

37

5. 75

0,0

0,97

* M u принято по средней линии поддержки в решении Equivalent Frame Method.

2.1.4. Факторизованные моменты в столбцах

а. Колонны салона:

ACI 318-14 (8.10.7.2)

тысячи фунтов

С одинаковым размером столбца и длиной сверху и снизу плита,

тысячи фунтов

г. Внешние колонны:

Всего внешнего негатива момент от плиты должен передаваться непосредственно на колонну: фут-кипы. С тем же размером и длиной столбца выше и ниже плиты

тысячи фунтов

моменты, определенные выше, складываются с учтенными осевыми нагрузками (для каждого story) для проектирования секций колонн, как показано далее в этом примере.

EFM — это наиболее полная и подробная процедура, предусмотренная ACI 318 для анализа и проектирование двухсторонних систем перекрытий, конструкция которых моделируется серией эквивалентных кадров (внутренних и внешних) на взятых столбцах продольно и поперечно через здание.

Эквивалентная рамка состоит из трех частей:

1) Горизонтальная полоса перекрытий, в т.ч. любые балки, проходящие в направлении рамы.Различные значения момента инерцию вдоль оси перекрытий-балок следует учитывать там, где полный момент инерции в любом поперечном сечении за пределами соединений или колонны капители должны приниматься, а момент инерции перекрытия-балки при грань колонны, скобки или прописной буквы разделить на количество (1-c 2 / l 2 ) 2 принимается при расчете момента инерции балок перекрытия. от центра колонны к лицевой стороне колонны, скобки или заглавной буквы. ACI 318-14 (8.11.3)

2) Колонны или другие вертикальные опоры элементы, простирающиеся выше и ниже плиты. Различные значения момента инерцию по оси колонн следует учитывать там, где момент инерции колонн сверху и снизу балки перекрытия в месте стыка должна быть предполагается бесконечным, а полное поперечное сечение бетона равно разрешено использовать для определения момента инерции колонн при любом пересечении сечение вне стыков или капителей колонн. ACI 318-14 (8.11.4)

3) Элементы конструкции (Торсионные элементы), обеспечивающие передачу момента между горизонтальным и вертикальным члены. Предполагается, что эти элементы имеют постоянное поперечное сечение. по всей длине, состоящие из наибольшего из следующего: (1) часть плиты шириной, равной ширине колонны, кронштейна или заглавной буквы в направлении пролета, для которого определяются моменты, (2) часть плиты, указанная в (1), плюс часть поперечной балки выше и под плитой для монолитной или полностью композитной конструкции (3) поперечная балка включает часть плиты с каждой стороны балки простирается на расстояние, равное проекции луча выше или ниже плита, в зависимости от того, что больше, но не более чем в четыре раза больше плиты толщина. ACI 318-14 (8.11.5)

2.2.1. Эквивалентный кадровый метод ограничения

В EFM, временная нагрузка должна быть устроена в соответствии с 6.4.3, для которого требуется плита. системы, которые необходимо проанализировать и спроектировать для работы в самых сложных условиях установлено путем исследования воздействия динамической нагрузки, помещенной в различные критические шаблоны. ACI 318-14 ( 8.11.1.2 и 6.4.3 )

Завершено анализ должен включать репрезентативные внутренние и внешние эквивалентные кадры в как в продольном, так и в поперечном направлении пола ACI 318-14 ( 8.11.2.1 )

Панели должны быть прямоугольными, с отношение длинных панелей к более коротким, измеренное от центра к центру опоры, не более 2. ACI 318-14 ( 8. 10.2.3 )

2.2.2. Члены каркаса эквивалентная рама

Определите коэффициенты распределения момента и фиксированный конец моменты для эквивалентных элементов рамы. Порядок распределения моментов будет использоваться для анализа эквивалентного кадра. Коэффициенты жесткости, коэффициенты переноса COF и коэффициенты момента на фиксированном конце Конечный элемент для балок перекрытия и элементов колонн определяется с помощью таблиц вспомогательных средств проектирования. at Приложение 20A к Нотам PCA по ACI 318-11 .Эти расчеты приведены ниже.

а. Изгиб жесткость перекрытий с обоих концов,.

,

Для коэффициентов жесткости, PCA Примечания по ACI 318-11 (Таблица A1)

Таким образом, PCA Примечания к ACI 318-11 (Таблица A1)

дюйм-фунт

где, в 4

фунтов на квадратный дюйм ACI 318-14 (19. 2.2.1.a)

Коэффициент переноса COF Примечания PCA к ACI 318-11 (таблица A1)

Неподвижный момент FEM PCA Примечания к ACI 318-11 (Таблица A1)

г. Изгиб жесткость элементов колонны на обоих концах,.

Ссылаясь к Таблица A7, Приложение 20A , дюймы, дюймы,

Таким образом, интерполяцией.

Примечания PCA к ACI 318-11 (таблица A7)

дюйм-фунт

Где в.

фунтов на кв. Дюйм ACI 318-14 (19.2.2.1.a)

футов

г. Крутильный жесткость торсионных элементов,.

ACI 318-14 (R.8.11.5)

дюйм-фунт

Где ACI 318-14 (Ур.8.10.5.2б)

в 4 .

дюйма, и фтин.

г. Эквивалентный столбец жесткость.

дюйм-фунт

Где для двух торсионных элементов по одному с каждой стороны колонна, а для верхней и нижней колонн у перекрытия-балки стык промежуточного этажа.

e. Стык плиты перекрытия коэффициенты распределения, DF .

в внешний шарнир,

в внутренний шарнир,

COF для перекрытия


2.2.3. Анализ эквивалентных кадров

Определить отрицательное и положительное моменты для перекрытий-балок методом распределения моментов. Поскольку необработанная временная нагрузка не превышает трех четвертей необработанной мертвой нагрузки, расчетные моменты принимаются на всех критических участках с полной факторизовано жить на всех пролетах. ACI 318-14 (6.4.3.2)

а. Факторная нагрузка и фиксированные конечные моменты (МКЭ).

Фактор статическая нагрузка psf

Фактор живая нагрузка psf

Факторная нагрузка psf

Конечные элементы для перекрытий PCA Примечания к ACI 318-11 (Таблица A1)

тысячи фунтов

г. Распределение моментов. Расчеты показано в Таблице 5. Моменты вращения против часовой стрелки, действующие на торцы стержней. принимаются как положительные. Положительные моменты пролета определяются из следующих уравнение:

(средний пролет)

Где — момент в середине пролета для простой балки.

Когда конечные моменты не равны, максимальный момент в пролете не наступает при середина пролета, но его значение близко к середине пролета для этого примера.

Положительных момент в промежутке 1-2:

тысячи фунтов

Диапазон положительного момента 2-3:

тысячи фунтов

Таблица 5 Распределение моментов для эквивалентной рамы

Шарнир

1

2

3

4

Участник

1-2

2-1

2-3

3-2

3-4

4-3

DF

0. 389

0,280

0,280

0,280

0,280

0,389

COF

0,509

0,509

0.509

0,509

0,509

0,509

ФЭМ

+73,8

-73,8

+73,8

-73,8

+73.8

-73,8

Расст.

CO

Расст.

CO

Расст.

CO

Расст.

CO

Расст.

-28,7

0,0

0,0

2,1

-0,8

0.3

-0,1

0,1

0,0

0,0

-14,6

4,1

0,0

0,6

-0,4

0,2

-0,1

0,0

0,0

0,0

4,1

-2,1

0,6

-0. 3

0,2

-0,1

0,0

0,0

0,0

-4,1

2,1

-0,6

0,3

-0,2

0,1

0,0

0,0

14,6

-4,1

0,0

-0,6

0.4

-,02

0,1

0,0

28,7

0,0

0,0

-2,1

0,8

-0,3

0,1

-0,1

0,0

Отр. M

46,6

-84.0

76,2

-76,2

84,0

-46,6

M на среднем пролете

44,1

33,2

44,1

2.2.4. Моменты дизайна

Положительные и отрицательные факторы моменты для системы плит в направлении анализа показаны на рисунке 9. Отрицательные моменты, используемые при проектировании, принимаются на гранях опор. (прямоугольное сечение или эквивалентный прямоугольник для круглых или многоугольных сечений), но не на расстоянии больше, чем от центров опор. ACI 318-14 (8.11.6.1)

фут-футов (используйте поверхность опоры)

Рисунок 9 — Положительный и Отрицательные моменты проектирования для перекрытия-балки (все пролеты загружены с полной факторизацией в реальном времени). Нагрузка)

2.2.5. Распределение расчетных моментов

а. Проверьте, могут ли рассчитанные выше моменты выдержать преимущество сокращения, разрешенного ACI 318-14 (8.11.6.5) :

Если система перекрытий проанализирована с помощью EFM в пределах ограничения ACI 318-14 (8.10.2) , это разрешено Код ACI для уменьшения расчетных моментов, полученных из EFM, в такой пропорции что абсолютная сумма положительных и средних отрицательных проектных моментов необходима не превышать значение, полученное из следующего уравнения:

фунт-футы ACI 318-14 (Ур. 8.10.3.2)

Конец пролеты:

фут-кипов

Интерьер пролет:

фут-кипов

общие расчетные моменты из метода эквивалентной рамы дают статический момент равно значению, полученному с помощью метода прямого проектирования, и без заметного снижения может быть реализовано.

г. Распределите факторные моменты на столбцах и средних полосах:

После того, как отрицательные и положительные моменты были определенная для полосы перекрытий, код ACI позволяет распределять моменты в критических сечениях к полосам колонны, балкам (если есть) и средние планки в соответствии с ДДМ.

ACI 318-14 (8.11.6.6)

Распределение факторных моментов в критических сечениях сведены в Таблицу 6.

Таблица 6 — Распределение факторные моменты

Полоса перекрытия

Полоса колонны

Средняя планка

Момент
(футы-тысячи фунтов)

процентов

Момент
(футы-тысячи фунтов)

процентов

Момент
(футы-тысячи фунтов)

Концевой пролет

Внешний отрицательный

32. 3

100

32,3

0

0

Положительных

44,1

60

26,5

40

17.7

Интерьер отрицательный

67

75

50,3

25

16,7

Внутренний пролет

отрицательный

60. 8

75

45,6

25

15,2

Положительных

33,2

60

19,9

40

13.2

2.2.6. Требования к арматуре на изгиб

а. Определить армирование на изгиб, необходимое для ленты моменты

расчет арматуры на изгиб для полосы колонны наружного концевого пролета отрицательное расположение указано ниже.

тысячи фунтов

Использование среднее d среднее = 5,75 дюйма

Для определения площади стали необходимо учитывать допущения. выполняется независимо от того, регулируется ли секция на растяжение или сжатие, и в отношении расстояние между результирующими силами сжатия и растяжения вдоль секция перекрытия ( jd ).В этом примере секция с регулируемым натяжением будет Предполагается, что коэффициент уменьшения равен 0,9, а jd будет принято равным 0,95d . Предположения будут проверены, как только область стали будет окончательно определена.

Assumein.

Колонна ширина полосы, дюйм

Средний ширина полосы, дюйм

дюйма 2

Пересчитать a для фактического A s = 1,31 дюйма 2 :

дюйма

дюйма

Следовательно, предположение, что сечение регулируется по натяжению, действительно.

дюйма 2

Минин 2 дюймов 2 ACI 318-14 (24.4.3.2)

Максимальное расстояние, дюйм. ACI 318-14 (8.7.2.2)

Обеспечить 7 — стержни №4 с A s = 1,40 дюйма 2 и s = 84/7 = 12 дюймов

На основе в описанной выше процедуре значения для всех местоположений пролета приведены в Таблица 7.

Таблица 7 — Требуемое армирование плиты для изгиба [Метод эквивалентного каркаса (EFM)]

Пролет Расположение

M u

(футы-тысячи)

б * (дюймы)

д ** (в.)

A с Треб. для изгиба (в 2 )

Мин. A с (дюйм 2 )

Арматура Предоставлено

A s Prov. для изгиба (в 2 )

Концевой пролет

Полоса колонны

Внешний отрицательный

32.3

84

5,75

1,28

1,06

7- # 4

1,4

Положительно

26,5

84

5. 75

1,04

1,06

6- №4

1,2

Внутренний негатив

50,3

84

5,75

2.02

1,06

11- # 4

2,2

Средняя планка

Внешний отрицательный

0

84

5,75

0

1. 06

6- №4

1,2

Положительно

17,7

84

5,75

0,69

1,06

6- №4

1.2

Внутренний негатив

16,7

84

5,75

0,65

1,06

6- №4

1,2

Интерьер Пролет

Полоса колонны

Положительно

19. 9

84

5,75

0,78

1,06

6- №4

1,2

Средняя планка

Положительно

13.2

84

5,75

0,51

1,06

6- №4

1,2

г. Расчет дополнительной арматуры перекрытия в колоннах для передачи момента между плитой и колонной по изгибу

Факторизованный момент плиты, которому оказывает сопротивление колонна (), следует считать переданным за счет изгиба. Концентрация арматуры над колонной за счет более близкого расстояния или дополнительных Чтобы противостоять этому моменту, необходимо использовать арматуру. Доля момента плиты не рассчитанные на сопротивление изгибу, предполагается, что сопротивление будет эксцентриситет сдвига. ACI 318-14 (8.4.2.3)

Порция неуравновешенного момента, передаваемого при изгибе, составляет ACI 318-14 (8.4.2.3.1)

Где

ACI 318-14 (8.4.2.3.2)

Размер критического сечения, измеренный в направлении пролета, для которого моменты определены в ACI 318, Глава 8 (см. Рисунок 5).

Размер критического сечения, измеренный в направлении, перпендикулярном к ACI 318, Глава 8 (см. Рисунок 5).

= Эффективная ширина плиты = ACI 318-14 (8.4.2.3.3)

Таблица 8 — Для передачи момента между плитой и перекрытием требуется дополнительное армирование плиты. колонка (EFM)

Пролет Расположение

M u *

(футы-тысячи)

γ f

γ f М u

(футы-тысячи)

Эффективный плита

ширина, b b

(дюйм.)

г

(дюймы)

А с требуется

в пределах b b

2 )

А с пров. Для

изгиб в пределах b b

2 )

Доп.

Reinf.

Концевой пролет

Полоса колонны

Внешний вид Отрицательный

46,6

0,60

28,9

37

5.75

1,17

0,62

3- # 4

Интерьер Отрицательный

7,8

0,60

4,7

37

5. 75

0,18

0,97

* M u принято по средней линии поддержки в решении Equivalent Frame Method.

2.2.7. Моменты конструкции колонны

неуравновешенный момент от балок перекрытия на опорах эквивалентной рамы распределены между опорными колоннами над и под балкой перекрытия в пропорционально относительной жесткости опорных колонн.Ссылаясь на рисунок 9, неуравновешенный момент в шарнирах 1 и 2 составляет:

Совместное 1 = +46,6 фунт-фут

Совместное 2 = -84,0 + 76,2 = -7,8 фунт-фут

коэффициенты жесткости и переходящего остатка фактических колонн, а также распределение несбалансированные моменты плиты (M sc ) к внешнему и внутреннему пространству столбцы показаны на рисунке 10a.

Рисунок 10a — Моменты колонны (несбалансированные моменты от Плита-Балка)

Итого:

M цв. , Внешний = 22.08 тысяч фунтов

M цв., Внутренняя часть = 3,66 фут-тысячи фунтов

моменты, определенные выше, складываются с учтенными осевыми нагрузками (для каждого рассказ) и учтенные моменты в поперечном направлении для расчета колонны разделы. На рис. 10б показаны моментные диаграммы в продольном и поперечное направление для внутренних и внешних эквивалентных рам. Следующий предыдущая процедура, значения момента на гранях интерьера, экстерьера, и угловые колонны из значений неуравновешенного момента.Эти значения показаны в следующей таблице.

Рисунок 10b Диаграммы моментов (тысячи фунтов на фут)

M u
тысяч фунтов-фут

Номер столбца (см. Рисунок 10б)

1

2

3

4

M ux

3. 66

22,08

2,04

12,39

M uy

2,23

1,28

12,49

6,79

Этот раздел включает дизайн внутренних, краевых и угловых колонн с помощью spColumn программного обеспечения.Предварительные размеры этих колонн были рассчитаны ранее. в первом разделе. Снижение динамической нагрузки согласно ASCE 7-10 в этом примере будут проигнорированы. Однако подробная процедура расчета Пониженные временные нагрузки объясняются в Системе балок с широким модулем. пример.

Внутренняя колонка (Колонка № 1):

Предположим, 4-этажное здание

Площадь притока для внутренняя колонна

тысяч фунтов

M u, x = 3.66 фут-тысяч фунтов (см. Предыдущую таблицу)

M u, y = 2,23 фут-тысяч фунтов (см. Предыдущую таблицу)

Край (внешний) Колонна (Колонка № 2):

Площадь притока для внутренняя колонна

тысяч фунтов

M u, x = 22,08 фут-тысяч фунтов (см. Предыдущую таблицу)

M u, y = 1,28 фут-тысяч фунтов (см. Предыдущую таблицу)

Край (внешний) Колонна (Колонка № 3):

Площадь притока для внутренняя колонна

тысяч фунтов

M u, x = 2.04 фут-тысяч фунтов (см. Предыдущую таблицу)

M u, y = 12,49 фут-тысяч фунтов (см. Предыдущую таблицу)

Угловая колонна (колонка № 4):

Площадь притока для внутренняя колонна

тысяч фунтов

M u, x = 12,39 фут-тысяч фунтов (см. Предыдущую таблицу)

M u, y = 6,79 фут-тысяч фунтов (см. Предыдущую таблицу)

Факторизованные нагрузки затем вводятся в spColumn для построения диаграммы взаимодействия момента осевой нагрузки.


Внутренняя колонка (Колонка № 1):

Краевой столбец (столбец № 2):

Краевой столбец (столбец № 3):

Угловая колонна (колонка № 4):

Прочность плиты на сдвиг в непосредственной близости колонн / опор включает оценку одностороннего сдвига (действие балки) и двусторонний сдвиг (штамповка) в соответствии с ACI 318, глава 22.

ACI 318-14 (22,5)

В одну сторону сдвиг является критическим на расстоянии d от торца колонны, как показано на Рис. 3. На рис. 11 показаны усредненные поперечные силы ( V u ) при критические секции вокруг каждого столбца. В членах без сдвига арматуры, расчетная прочность на сдвиг секции равна расчетной прочность на сдвиг бетона:

, ACI 318-14 (Ур.22.5.1.1)

Где:

ACI 318-14 (уравнение 22.5.5.1)

для нормального бетона

тысячи фунтов

Потому что на всех критических участках плита имеет адекватные односторонняя прочность на сдвиг.

Рисунок 11 Односторонний сдвиг в критических сечениях (при расстояние d от поверхности опорной колонны)


ACI 318-14 (22. 6)

Двусторонний сдвиг критичен на прямоугольное сечение, расположенное на расстоянии d / 2 от лицевой стороны колонны, как показано на рисунке 5.

а. Внешний вид столбец:

Фактор силы сдвига ( V u ) в критическом сечении рассчитывается как реакция в центре тяжести критическое сечение за вычетом собственного веса и любой наложенной поверхности мертвой и временная нагрузка, действующая в критическом сечении ( d / 2 от торца колонны).

тысячи фунтов

Фактор несбалансированный момент, используемый для передачи сдвига, M unb , вычисляется как сумма совместные моменты слева и справа. Момент вертикальной реакции с относительно центра тяжести критического сечения.

тысячи фунтов-фут

Для внешней колонны в На рисунке 5 расположение центральной оси z-z составляет:

дюйма

Полярный момент J c периметра сдвига:

дюйма 4

ACI 318-14 (уравнение 8. 4.4.2.2)

Длина критического периметр внешней колонны:

дюйма

Двустороннее напряжение сдвига ( v u ) затем можно рассчитать как:

ACI 318-14 (R.8.4.4.2.3)

фунтов на кв. Дюйм

ACI 318-14 (Таблица 22.6.5.2)

фунтов на кв. Дюйм

фунтов на кв. Дюйм

Так как в критического сечения плита имеет достаточную прочность на двухсторонний сдвиг при этом соединение.

б. Интерьер столбец:

тысячи фунтов

тысячи фунтов-фут

Для внутренней колонны в На рисунке 5 расположение центральной оси z-z составляет:

дюйма

Полярный момент J c периметра сдвига:

дюйма 4

ACI 318-14 (уравнение 8.4.4.2.2)

Длина критического периметр внутренней колонны:

дюйма

ACI 318-14 (R. 8.4.4.2.3)

фунтов на кв. Дюйм

ACI 318-14 (Таблица 22.6.5.2)

фунтов на кв. Дюйм

фунтов на кв. Дюйм

Так как в критического сечения плита имеет достаточную прочность на двухсторонний сдвиг при этом соединение.

г. Угол столбец:

В этом Например, внутренняя эквивалентная полоса рамы была выбрана там, где только внешние и внутренние опоры (в эту планку не входят угловые опоры).Однако обычно решающим фактором является сопротивление сдвигу угловых опор в двух направлениях. Таким образом, прочность на сдвиг в двух направлениях для угловой колонны в этом примере будет проверено в образовательных целях. Та же процедура используется для поиска реакции и учтенный неуравновешенный момент, используемый для передачи сдвига в центре тяжести критического секция для угловой опоры для внешней эквивалентной планки рамы.

тысячи фунтов

тысячи фунтов-фут

Для угловой колонны в На рисунке 5 расположение центральной оси z-z составляет:

дюйма

Полярный момент J c периметра сдвига:

дюйма 4

ACI 318-14 (уравнение 8. 4.4.2.2)

Где:

ACI 318-14 (8.4.2.3.2)

Длина критического периметр внешней колонны:

дюйма

Двустороннее напряжение сдвига ( v u ) затем можно рассчитать как:

ACI 318-14 (Р.8.4.4.2.3)

фунтов на кв. Дюйм

ACI 318-14 (Таблица 22.6.5.2)

фунтов на квадратный дюйм = 253 фунтов на квадратный дюйм

фунтов на кв. Дюйм

Так как в критического сечения плита имеет достаточную прочность на двухсторонний сдвиг при этом соединение.

С плиты толщина была выбрана на основе таблиц минимальной толщины сляба в ACI. 318-14 расчет прогиба не требуется. Однако расчеты мгновенных и зависящих от времени прогибов рассматриваются в этом разделе для иллюстрации. и сравнение с результатами модели spSlab.

Расчет прогиб для двухсторонних плит является сложной задачей, даже если линейно-упругое поведение можно предположить. Анализ упругости для трех уровней служебной нагрузки ( D, D + L , устойчивый , D + L Full ) используется для получения немедленных отклонений двустороннего плита в этом примере. Однако могут использоваться другие процедуры, если они приводят к предсказания прогиба в разумном согласии с результатами комплексные тесты. ACI 318-14 (24.2.3)

эффективный момент инерции ( I e ) используется для учета эффект растрескивания на изгибную жесткость плиты. I e для Участок без трещин ( M cr > M a ) равен I g . Если в секции есть трещины ( M cr a ), тогда следует использовать следующее уравнение:

ACI 318-14 (Ур.24.2.3.5a)

Где:

M a = Максимальный момент в стержне из-за рабочих нагрузок при прогибе ступени составляет рассчитано.

рассчитываются значения максимальных моментов для трех уровней служебной нагрузки. из структурного анализа, как показано ранее в этом документе. Эти моменты показано на рисунке 12.

Рисунок 12 Максимальные моменты для Три уровня служебной нагрузки

M cr = момент срабатывания.

ACI 318-14 (уравнение 24.2.3.5b)

f r = Модуль упругости разрыв бетона.

ACI 318-14 (уравнение 19.2.3.1)

I g = момент инерции валового бетона без трещин Раздел

I cr = момент инерции секции с трещиной преобразован в бетон. PCA Примечания к ACI 318-11 (9.5.2.2)

приведенные ниже расчеты относятся к расчетной планке (планке рамы). Ценности эти параметры для столбцов и средних полос показаны в Таблице 9.

как рассчитанная ранее, полоса рамы внешнего пролета возле внутренней опоры равна усилены 17 стержнями №4, расположенными на расстоянии 1,25 дюйма вдоль секции сверху плиты. На рисунке 13 показаны все параметры, необходимые для расчета момента. инерции преобразованного в бетон участка с трещиной.


Рисунок 13 Преобразованный с трещиной Раздел

E cs = Модуль упругости плиты конкретный.

ACI 318-14 (19.2.2.1.a)

PCA Примечания к ACI 318-11 (таблица 10-2)

Примечания PCA к ACI 318-11 (таблица 10-2)

PCA Примечания к ACI 318-11 (Таблица 10-2)

PCA Примечания к ACI 318-11 (Таблица 10-2)

Процедура эффективного момента инерции, описанная в Код считается достаточно точным для оценки прогибов. В эффективный момент инерции, I e , был разработан, чтобы обеспечить переход между верхней и нижней границами I g и I cr как функция отношения M cr / M a . Для условно армированных (ненапряженных) элементов, эффективный момент инерции, т.е. рассчитывается по формуле. (24.2.3.5a), если не получено более подробным анализ.

Т.е. разрешено быть взято как значение, полученное из уравнения.(24.2.3.5a) в середине пролета для простых и сплошные пролеты, а также у опор консолей. ACI 318-14 (24.2.3.7)

Для непрерывных односторонних перекрытий и балки. I и допускается принимать как среднее значение полученный из уравнения. (24.2.3.5a) для критического положительного и отрицательного момента разделы. ACI 318-14 (24.2.3.6)

Для внешнего пролета (пролет с непрерывным одним концом) с уровнем служебной нагрузки ( D + LL полный ):

ACI 318-14 (24. 2.3.5a)

Где I e — эффективный момент инерции для участок критического отрицательного момента (около опоры).

Где I e + есть эффективный момент инерции для критического сечения положительного момента (середина пролета).

С жесткостью в середине пролета (включая эффект растрескивания) имеет преобладающее влияние на прогиб, промежуточная секция широко представлена ​​в расчетах I и , и это считается удовлетворительным в приблизительных расчетах прогиба.Усредненный эффективный момент инерции ( I e, avg ) выдает:

PCA Примечания к ACI 318-11 (9.5.2.4 (1))

Где:

На внутренний пролет (пролет с обоих концов непрерывно) с уровнем служебной нагрузки ( D + LL полный ):

ACI 318-14 (24. 2.3.5a)

Усредненная эффективная момент инерции ( I e, avg ) определяется по формуле:

Примечания PCA к ACI 318-11 (9.5.2.4 (2))

Где:

Таблица 9 предоставляет сводку необходимых параметров и расчетных значений, необходимых для прогибы для внешней и внутренней эквивалентной рамы. Он также предоставляет сводка тех же значений для полосы столбцов и средней полосы для облегчения расчет прогиба панели.

Таблица 9 Расчет среднего эффективного момента инерции

для рамы Полоса

Пролет

зона

I г ,
в. 4

I cr ,
дюймы 4

M a , фут-кип

M cr ,
тыс. футов

I e , дюймы 4

I e, в среднем , в. 4

Д

Д +
LL Sus

Д +
L полный

Д

Д +
LL Sus

Д +
L полный

Д

Д +
LL Sus

Д +
L полный

доб.

Левый

4802

499

-26.10

-26,10

-35,78

54,23

4802

4802

4802

4802

4802

4554

Инжектор

465

24. 95

24,95

34,25

4802

4802

4802

Правый

629

-46,76

-46.76

-64,17

4802

4802

3148

Внутр.

Левый

629

-42,47

-42.47

-58,27

4802

4802

3993

4802

4802

4559

Средняя

465

18. 47

18,47

25,34

4802

4802

4802

Правый

629

-42,47

-42.47

-58,27

4802

4802

3993

Прогибы в двусторонних системах перекрытий должны быть рассчитывается с учетом размеров и формы панели, условий поддержка и характер ограничений по краям панели. Для немедленных прогибов двусторонние системы перекрытий прогиб средней панели вычисляется как сумма прогиба в середине пролета колонны или колонны линия в одном направлении ( Δ cx или Δ cy ) и прогиб в середине пролета средней полосы в ортогональном направлении ( Δ м x или Δ мой ).На рисунке 14 показан расчет прогиба для прямоугольное панно. Среднее значение Δ для панелей, имеющих разные Недвижимость в двух направлениях рассчитывается следующим образом:

PCA Примечания к ACI 318-11 (9.5.3.4 уравнение 8)

Рисунок 14 Расчет прогиба для прямоугольной Панели

Кому вычислить каждый член предыдущего уравнения, следующая процедура должна быть использовал.На рисунке 15 показана процедура вычисления члена Δ cx . та же процедура может быть использована для поиска других терминов.

Рисунок 15 Δ cx расчет процедура

Для внешнего пролета — обслуживание случай статической нагрузки:

PCA Примечания к ACI 318-11 (9.5.3.4 уравнение 10)

Где:

ACI 318-14 (19.2.2.1.a)

I кадр, усредненное значение = Усредненный эффективный момент инерции ( I e, avg ) для полосы рамы для случая служебной статической нагрузки из таблицы 9 = 4802 дюйма 4

PCA Примечания к ACI 318-11 (9.5.3.4 Ур. 11)

Где ЛДФ с — коэффициент распределения нагрузки на полосу колонны.Распределение нагрузки коэффициент для полосы столбца можно найти из следующего уравнения:

И распределение нагрузки коэффициент для средней полосы можно найти из следующего уравнения:

Для конечный пролет, LDF для внешней отрицательной области (LDF L ), внутренний отрицательная область (LDF R ) и положительная область (LDF L ) равны 1,00, 0,75 и 0,60, соответственно (из таблицы 6 этого документа).Таким образом, коэффициент распределения нагрузки на полосу колонны для конечного пролета равен выдает:

I c, g = Полный момент инерции ( I g ) для полосы колонны для рабочей статической нагрузки = 2401 дюйм 4

PCA Примечания к ACI 318-11 (9.5.3.4 Ур. 12)

Где:

K ec = эффективная жесткость колонны = 553.7 x 10 6 дюйм-фунт (рассчитано ранее).

PCA Примечания к ACI 318-11 (9.5.3.4 уравнение 14)

Где:

Где

= поворот пролетной правой опоры.

= Чистый каркас снимает отрицательный момент правой опоры.

дюйма

Где:

PCA Примечания к ACI 318-11 (9.5.3.4 уравнение 9)

подписок та же процедура, Δ м x можно рассчитать для среднего полоска. Эта процедура повторяется для эквивалентного кадра в ортогональном направление для получения Δ cy , и Δ my для конечных и средних пролетов для других уровней нагрузки ( D + LL sus и D + LL полный ).

Предполагая квадратная панель, Δ cx = Δ cy = 0,076 дюйма и Δ м x = Δ my = 0,039 дюйм

Среднее Δ для угловой панели составляет рассчитывается следующим образом:

1.2: Структурные нагрузки и система нагружения

2.1.4.1 Дождевые нагрузки

Дождевые нагрузки — это нагрузки из-за скопившейся массы воды на крыше во время ливня или сильных осадков.Этот процесс, называемый пондированием, в основном происходит на плоских крышах и крышах с уклоном менее 0,25 дюйма / фут. Заливка крыш возникает, когда сток после атмосферных осадков меньше количества воды, удерживаемой на крыше. Вода, скопившаяся на плоской или малоскатной крыше во время ливня, может создать большую нагрузку на конструкцию. Поэтому это необходимо учитывать при проектировании здания. Совет Международного кодекса требует, чтобы на крышах с парапетами были первичные и вторичные водостоки.Первичный водосток собирает воду с крыши и направляет ее в канализацию, а вторичный сток служит резервным на случай засорения первичного водостока. На рисунке 2.3 изображена крыша и эти дренажные системы. Раздел 8.3 стандарта ASCE7-16 определяет следующее уравнение для расчета дождевых нагрузок на неотклоненную крышу в случае, если основной слив заблокирован:

где

  • R = дождевая нагрузка на неотклоненную крышу в фунтах на кв. Дюйм или кН / м 2 .
  • d s = глубина воды на неотклоненной крыше до входа во вторичную дренажную систему (т. Е. Статический напор) в дюймах или мм.
  • d h = дополнительная глубина воды на неотклоненной крыше над входом во вторичную дренажную систему (т. Е. Гидравлический напор) в дюймах или мм. Это зависит от скорости потока, размера дренажа и площади дренажа каждого дренажа.

Расход Q в галлонах в минуту можно рассчитать следующим образом:

Q (галлонов в минуту) = 0.0104 Ай

где

  • A = площадь крыши в квадратных футах, осушаемая дренажной системой.
  • и = 100 лет, 1 час. интенсивность осадков в дюймах в час для местоположения здания, указанного в правилах водоснабжения.

Рис. 2.3. Водосточная система с крыши (адаптировано из Международного совета по кодам).

2.1.4.2 Ветровые нагрузки

Ветровые нагрузки — это нагрузки, действующие на конструкции ветровым потоком.Ветровые силы были причиной многих структурных нарушений в истории, особенно в прибрежных регионах. Скорость и направление ветрового потока непрерывно меняются, что затрудняет точное прогнозирование давления ветра на существующие конструкции. Это объясняет причину значительных усилий по исследованию влияния и оценки ветровых сил. На рисунке 2.4 показано типичное распределение ветровой нагрузки на конструкцию. Основываясь на принципе Бернулли, взаимосвязь между динамическим давлением ветра и скоростью ветра может быть выражена следующим образом при визуализации потока ветра как потока жидкости:

где

  • q = воздух с динамическим давлением ветра в фунтах на квадратный фут.
  • ρ = массовая плотность воздуха.
  • V = скорость ветра в милях в час.

Базовая скорость ветра для определенных мест в континентальной части США может быть получена из основной контурной карты скорости в ASCE 7-16 .

Предполагая, что удельный вес воздуха для стандартной атмосферы составляет 0,07651 фунт / фут 3 и подставляя это значение в ранее указанное уравнение 2.1, можно использовать следующее уравнение для статического давления ветра:

Для определения величины скорости ветра и его давления на различных высотах над уровнем земли прибор ASCE 7-16 модифицировал уравнение 2.2 путем введения некоторых факторов, учитывающих высоту сооружения над уровнем земли, важность сооружения для жизни и имущества человека, а также топографию его местоположения, а именно:

где

K z = коэффициент скоростного давления, который зависит от высоты конструкции и условий воздействия. Значения K z перечислены в таблице 2.4.

K zt = топографический фактор, который учитывает увеличение скорости ветра из-за внезапных изменений топографии там, где есть холмы и откосы.Этот коэффициент равен единице для зданий на ровной местности и увеличивается с высотой.

K d = коэффициент направленности ветра. Он учитывает уменьшенную вероятность максимального ветра, идущего с любого заданного направления, и уменьшенную вероятность развития максимального давления при любом направлении ветра, наиболее неблагоприятном для конструкции. Для конструкций, подверженных только ветровым нагрузкам, K d = 1; для конструкций, подвергающихся другим нагрузкам, помимо ветровой, значения K d приведены в таблице 2.5.

  • K e = коэффициент высоты земли. Согласно разделу 26.9 в ASCE 7-16 , он выражается как K e = 1 для всех отметок.
  • V = скорость ветра, измеренная на высоте z над уровнем земли.

Три условия воздействия, классифицированные как B, C и D в таблице 2.4, определены с точки зрения шероховатости поверхности следующим образом:

Воздействие B: Шероховатость поверхности для этой категории включает городские и пригородные зоны, деревянные участки или другую местность с близко расположенными препятствиями.Эта категория применяется к зданиям со средней высотой крыши ≤ 30 футов (9,1 м), если поверхность простирается против ветра на расстояние более 1500 футов. Для зданий со средней высотой крыши более 30 футов (9,1 м) эта категория будет применяться, если шероховатость поверхности с наветренной стороны превышает 2600 футов (792 м) или в 20 раз превышает высоту здания, в зависимости от того, что больше.

Экспозиция C: Экспозиция C применяется там, где преобладает шероховатость поверхности C. Шероховатость поверхности C включает открытую местность с разбросанными препятствиями высотой менее 30 футов.

Воздействие D: Шероховатость поверхности для этой категории включает квартиры, гладкие илистые отмели, солончаки, сплошной лед, свободные участки и водные поверхности. Воздействие D применяется, когда шероховатость поверхности D простирается против ветра на расстояние более 5000 футов или в 20 раз больше высоты здания, в зависимости от того, что больше. Это также применимо, если шероховатость поверхности с наветренной стороны равна B или C, и площадка находится в пределах 600 футов (183 м) или 20-кратной высоты здания, в зависимости от того, что больше.

Таблица 2.4. Коэффициент воздействия скоростного давления, K z , как указано в ASCE 7-16 .

Таблица 2.5. Коэффициент направленности ветра, K d , как указано в ASCE 7-16 .

Тип конструкции

К d

Основная система сопротивления ветровой нагрузке (MWFRS)

Комплектующие и облицовка

0.85

0,85

Арочные крыши

0,85

Дымоходы, резервуары и аналогичные конструкции

Площадь

Шестиугольный

Круглый

0.9

0,95

0,95

Сплошные отдельно стоящие стены и сплошные отдельно стоящие и прикрепленные вывески

0,85

Открытые вывески и решетчатый каркас

0,85

Фермерские башни

Треугольная, квадратная, прямоугольная

Все прочие сечения

0.85

0,95

Чтобы получить окончательное внешнее давление для расчета конструкций, уравнение 2.3 дополнительно модифицируется следующим образом:

где

  • P z = расчетное давление ветра на лицевую поверхность конструкции на высоте z над уровнем земли. Он увеличивается с высотой на наветренной стене, но остается постоянным с высотой на подветренной и боковых стенах.
  • G = коэффициент воздействия порыва. G = 0,85 для жестких конструкций с собственной частотой ≥ 1 Гц. Коэффициенты порывов ветра для гибких конструкций рассчитываются с использованием уравнений в ASCE 7-16 .
  • C p = коэффициент внешнего давления. Это часть внешнего давления на наветренные стены, подветренные стены, боковые стены и крышу. Значения C p представлены в таблицах 2.6 и 2.7.

Чтобы вычислить ветровую нагрузку, которая будет использоваться при проектировании стержня, объедините внешнее и внутреннее давление ветра следующим образом:

где

GC pi = коэффициент внутреннего давления из ASCE 7-16 .

Рис. 2.4. Типичное распределение ветра на стенах конструкции и крыше.

Таблица 2.6. Коэффициент давления на стенку, C p , как указано в ASCE 7-16 .

Примечания:

1. Положительные и отрицательные знаки указывают на давление ветра, действующее по направлению к поверхностям и от них.

2. L — размер здания, перпендикулярный направлению ветра, а B — размер, параллельный направлению ветра.

Таблица 2.7. Коэффициенты давления на крышу, C p , для использования с q h , как указано в ASCE 7-16 .

Пример \ (\ PageIndex {1} \)

Двухэтажное здание, показанное на рисунке 2.5 — это начальная школа, расположенная на плоской местности в пригороде, со скоростью ветра 102 миль в час и категорией воздействия B. Какое давление скорости ветра на высоте крыши для основной системы сопротивления ветровой силе (MWFRS)?

Рис. 2.5. Двухэтажное здание.

Решение

Средняя высота крыши ч = 20 футов

В таблице 26.10-1 из ASCE 7-16 указано, что если категория воздействия — B и коэффициент воздействия скоростного давления для h = 20 ′, то K z = 0.7.

Коэффициент топографии из раздела 26.8.2 документа ASCE 7-16 равен K zt = 1.0.

Коэффициент направленности ветра для MWFRS, согласно таблице 26.6-1 в ASCE 7-16 , составляет K d = 0,85.

Используя уравнение 2.3, скоростное давление на высоте 20 футов для MWFRS составляет:

В некоторых географических регионах сила, оказываемая накопившимся снегом и льдом на крышах зданий, может быть довольно огромной и может привести к разрушению конструкции, если не будет учтена при проектировании конструкции.

Предлагаемые расчетные значения снеговых нагрузок приведены в нормах и проектных спецификациях. Основой для расчета снеговых нагрузок является так называемая снеговая нагрузка на грунт. Снеговая нагрузка на грунт определяется Международными строительными нормами (IBC) как вес снега на поверхности земли. Снеговые нагрузки на грунт для различных частей США можно получить из контурных карт в ASCE 7-16 . Некоторые типичные значения снеговых нагрузок на грунт из этого стандарта представлены в таблице 2.8. После того, как эти нагрузки для требуемых географических областей установлены, их необходимо изменить для конкретных условий, чтобы получить снеговую нагрузку для проектирования конструкций.

В соответствии с ASCE 7-16 расчетные снеговые нагрузки для плоских и наклонных крыш можно получить с помощью следующих уравнений:

где

  • р f = расчетная снеговая нагрузка на плоскую крышу.
  • р с = расчетная снеговая нагрузка для скатной крыши.
  • р г = снеговая нагрузка на грунт.
  • I = фактор важности. См. Таблицу 2.9 для значений коэффициента важности в зависимости от категории здания.
  • C e = коэффициент воздействия. См. Таблицу 2.10 для значений коэффициента воздействия в зависимости от категории местности.
  • C t = тепловой коэффициент. См. Типичные значения в таблице 2.11.
  • C s = коэффициент наклона.Значения C s приведены в разделах с 7.4.1 по 7.4.4 из ASCE 7-16 , в зависимости от различных факторов.

Таблица 2.8. Типичные снеговые нагрузки на грунт, указанные в ASCE 7-16.

Расположение

Нагрузка (PSF)

Ланкастер, Пенсильвания

Якутат, АК

Нью-Йорк, NY

Сан-Франциско, Калифорния

Чикаго, Иллинойс

Таллахасси, Флорида

30

150

30

5

25

0

Таблица 2.9. Коэффициент значимости снеговой нагрузки Is, как указано в ASCE 7-16.

Категория риска конструкции

Фактор важности

Я

II

III

IV

0.8

1,0

1,1

1,2

Таблица 2.10. Коэффициент экспозиции, C e , как указано в ASCE 7-16 .

Таблица 2.11. Температурный коэффициент, C t , как указано в ASCE 7-16 .

Температурные условия

Температурный коэффициент

Все конструкции, кроме указанных ниже

1.0

Конструкции, поддерживаемые чуть выше точки замерзания, и другие конструкции с холодными вентилируемыми крышами, в которых термическое сопротивление (значение R) между вентилируемым и отапливаемым помещениями превышает 25 ° F × h × ft 2 / BTU (4,4 K × м 2 / Вт)

1,1

Неотапливаемые и открытые конструкции

1.2

Сооружения намеренно поддерживаются ниже нуля

1,3

Теплицы с непрерывным обогревом и крышей, имеющей тепловое сопротивление (значение R) менее 2,0 ° F × в × фут 2 / BTU

0,85

Пример 2.4

Одноэтажный отапливаемый жилой дом, расположенный в пригородной зоне Ланкастера, штат Пенсильвания, считается частично незащищенным. Крыша дома с уклоном 1 на 20, без нависающего карниза. Какова расчетная снеговая нагрузка на крышу?

Решение

Согласно рис. 7.2-1 в ASCE 7-16 , снеговая нагрузка на грунт для Ланкастера, штат Пенсильвания, составляет

р г = 30 фунтов на квадратный дюйм.

Поскольку 30 psf> 20 psf, доплата за дождь на снегу не требуется.

Чтобы найти уклон крыши, используйте θ = arctan

.

Согласно ASCE 7-16 , поскольку 2,86 ° <15 °, крыша считается пологой. В таблице 7.3-2 в ASCE 7-16 указано, что тепловой коэффициент для обогреваемой конструкции составляет C t = 1,0 (см. Таблицу 2.11).

Согласно таблице 7.3-1 в ASCE 7-16 , коэффициент воздействия для частично открытой местности категории B составляет C e = 1.0 (см. Таблицу 2.10).

В таблице 1.5-2 в ASCE 7-16 указано, что фактор важности I s = 1,0 для категории риска II (см. Таблицу 2.9).

Согласно уравнению 2.6 снеговая нагрузка на плоскую крышу составляет:

Так как 21 фунт / фут> 20 I с = (20 фунт / фут) (1) = 20 фунт / кв. Дюйм. Таким образом, расчетная снеговая нагрузка на плоскую крышу составляет 21 фунт / фут.

2.1.4.4 Сейсмические нагрузки

Смещение грунта, вызванное сейсмическими силами во многих географических регионах мира, может быть весьма значительным и часто повреждает конструкции.Это особенно заметно в регионах вблизи активных геологических разломов. Таким образом, большинство строительных норм и правил требуют, чтобы конструкции были спроектированы с учетом сейсмических сил в таких областях, где вероятны землетрясения. Стандарт ASCE 7-16 предоставляет множество аналитических методов для оценки сейсмических сил при проектировании конструкций. Один из этих методов анализа, который будет описан в этом разделе, называется процедурой эквивалентной боковой силы (ELF). Поперечный сдвиг основания V и поперечная сейсмическая сила на любом уровне, вычисленные с помощью ELF, показаны на рисунке 2.6. Согласно процедуре, общий статический поперечный сдвиг основания, V , в определенном направлении для здания определяется следующим выражением:

где

V = боковой сдвиг основания здания. Расчетное значение V должно удовлетворять следующему условию:

W = эффективный сейсмический вес здания. Он включает в себя общую статическую нагрузку здания и его постоянного оборудования и перегородок.

T = основной естественный период здания, который зависит от массы и жесткости конструкции. Он рассчитывается по следующей эмпирической формуле:

C t = коэффициент периода строительства. Значение C t = 0,028 для каркасов из конструкционной стали, устойчивых к моменту, 0,016 для жестких железобетонных рам и 0,02 для большинства других конструкций (см. Таблицу 2.12).

n = высота самого высокого уровня здания, а x = 0.8 для стальных жестких рам, 0,9 для жестких железобетонных рам и 0,75 для других систем.

Таблица 2.12. C t значения для различных структурных систем.

Структурная система

C т

х

Рамы, сопротивляющиеся моменту стальные

Рамы с эксцентриситетом (EBF)

Все прочие конструкционные системы

0.028

0,03

0,02

0,8

0,75

0,75

S DI = расчетное спектральное ускорение. Он оценивается с использованием сейсмической карты, которая обеспечивает расчетную интенсивность землетрясения для конструкций в местах с T = 1 секунда.

S DS = расчетное спектральное ускорение.Он оценивается с использованием сейсмической карты, которая обеспечивает расчетную интенсивность землетрясения для конструкций с T = 0,2 секунды.

R = коэффициент модификации ответа. Это объясняет способность структурной системы противостоять сейсмическим силам. Значения R для нескольких распространенных систем представлены в таблице 2.13.

I = фактор важности. Это мера последствий для жизни человека и материального ущерба в случае выхода конструкции из строя.Значение фактора важности равно 1 для офисных зданий, но равняется 1,5 для больниц, полицейских участков и других общественных зданий, где в случае разрушения конструкции ожидается большая гибель людей или повреждение имущества.

Таблица 2.13. Коэффициент модификации ответа, R, как указано в ASCE 7-16.

Система сейсмостойкости

R

Системы несущих стен

Обычные железобетонные стены со сдвигом

Обычные стены, армированные сдвигом по камню

Стены из легкого каркаса (холоднокатаная сталь), обшитые конструкционными панелями, устойчивыми к сдвигу, или стальными листами

4

2

Строительные каркасные системы

Обычные железобетонные стены со сдвигом

Обычные стены, армированные сдвигом по камню

Рамы стальные, ограниченные продольным изгибом

5

2

8

Моментостойкие каркасные системы

Стальные рамы с особым моментом

Стальные обычные моментные рамы

Рамы моментные железобетонные обычные

8

3

После того, как общая сейсмическая статическая поперечная поперечная сила сдвига основания в заданном направлении для конструкции вычислена, следующим шагом будет определение поперечной сейсмической силы, которая будет применяться к каждому уровню пола, используя следующее уравнение:

где

F x = боковая сейсмическая сила, приложенная к уровню x .

W i и W x = эффективные сейсмические веса на уровнях i и x .

i и x = высота от основания конструкции до этажей на уровнях i и x .

= суммирование произведения W i и по всей структуре.

k = показатель распределения, относящийся к основному собственному периоду конструкции.Для T ≤ 0,5 с, k = 1,0, а для T ≥ 2,5 с, k = 2,0. Для T , лежащего между 0,5 с и 2,5 с, k можно вычислить с помощью следующего соотношения:

Рис. 2.6. Процедура эквивалентной боковой силы

Пример 2.5

Пятиэтажное офисное стальное здание, показанное на рис. 2.7, укреплено по бокам стальными каркасами, устойчивыми к особым моментам, и его размеры в плане 75 на 100 футов.Здание находится в Нью-Йорке. Используя процедуру эквивалентной боковой силы ASCE 7-16 , определите поперечную силу, которая будет приложена к четвертому этажу конструкции. Статическая нагрузка на крышу составляет 32 фунта на квадратный фут, статическая нагрузка на перекрытие (включая нагрузку на перегородку) составляет 80 фунтов на квадратный фут, а снеговая нагрузка на плоскую крышу составляет 40 фунтов на квадратный фут. Не обращайте внимания на вес облицовки. Расчетные параметры спектрального ускорения: S DS = 0,28 и S D 1 = 0.11.

Рис. 2.7. Пятиэтажное офисное здание.

Решение

S DS = 0,28 и S D 1 = 0,11 (дано).

R = 8 для стальной рамы со специальным моментом сопротивления (см. Таблицу 2.13).

Офисное здание относится к категории риска занятости II, поэтому I e = 1,0 (см. Таблицу 2.9).

Рассчитайте примерный фундаментальный естественный период здания T a .

C t = 0,028 и x = 0,8 (из таблицы 2.12 для стальных рам, сопротивляющихся моменту).

n = Высота крыши = 52,5 фута

Определите статическую нагрузку на каждом уровне. Поскольку снеговая нагрузка на плоскую крышу, указанная для офисного здания, превышает 30 фунтов на квадратный фут, 20% снеговой нагрузки должны быть включены в расчеты сейсмической статической нагрузки.

Вес, присвоенный уровню крыши:

W крыша = (32 фунта на квадратный фут) (75 футов) (100 футов) + (20%) (40 фунтов на квадратный фут) (75 футов) (100 футов) = 300000 фунтов

Вес, присвоенный всем остальным уровням, следующий:

W i = (80 фунтов на фут) (75 футов) (100 футов) = 600000 фунтов

Общая статическая нагрузка составляет:

W Всего = 300000 фунтов + (4) (600000 фунтов) = 2700 кг

Расчет коэффициента сейсмической реакции C s .

Следовательно, C s = 0,021> 0,01

Определите сейсмический сдвиг основания V .

V = C с W = (0,021) (2700 тысяч фунтов) = 56,7 тыс.

Рассчитайте боковую силу, приложенную к четвертому этажу.

2.1.4.5 Гидростатическое давление и давление земли

Подпорные конструкции должны быть спроектированы таким образом, чтобы не допускать опрокидывания и скольжения, вызываемых гидростатическим давлением и давлением грунта, чтобы обеспечить устойчивость их оснований и стен.Примеры подпорных стен включают гравитационные стены, консольные стены, контрфорсированные стены, резервуары, переборки, шпунтовые сваи и другие. Давление, создаваемое удерживаемым материалом, всегда перпендикулярно поверхностям удерживающей конструкции, контактирующим с ними, и изменяется линейно с высотой. Интенсивность нормального давления р и равнодействующая сила P на удерживающей конструкции рассчитываются следующим образом:

Где

γ = удельный вес удерживаемого материала.

= расстояние от поверхности удерживаемого материала и рассматриваемой точки.

2.1.4.6 Разные нагрузки

Существует множество других нагрузок, которые также можно учитывать при проектировании конструкций, в зависимости от конкретных случаев. Их включение в сочетания нагрузок будет основано на усмотрении проектировщика, если предполагается, что в будущем они окажут значительное влияние на структурную целостность. Эти нагрузки включают тепловые силы, центробежные силы, силы из-за дифференциальной осадки, ледовые нагрузки, нагрузки от затопления, взрывные нагрузки и многое другое.

2.2 Сочетания нагрузок для расчета конструкций

Конструкции

спроектированы с учетом требований как прочности, так и удобства эксплуатации. Требование прочности обеспечивает безопасность жизни и имущества, а требование эксплуатационной пригодности гарантирует удобство использования (людей) и эстетику конструкции. Чтобы соответствовать указанным выше требованиям, конструкции проектируются на критическую или самую большую нагрузку, которая будет действовать на них. Критическая нагрузка для данной конструкции определяется путем объединения всех различных возможных нагрузок, которые конструкция может нести в течение своего срока службы.В разделах 2.3.1 и 2.4.1 документа ASCE 7-16 представлены следующие сочетания нагрузок для использования при проектировании конструкций с использованием методов расчета коэффициента нагрузки и сопротивления (LRFD) и расчета допустимой прочности (ASD).

Для LRFD комбинации нагрузок следующие:

1.1.4 Д

2.1.2 D + 1.6 L + 0,5 ( L r или S или R )

3.1.2 D + 1.6 ( L r или S или R ) + ( L или 0.5 Вт )

4.1.2 D + 1.0 W + L + 0,5 ( L r или S или R )

5.0.9 D + 1.0 W

Для ASD комбинации нагрузок следующие:

1. Д

2. Д + Д

3. D + ( L r или S или R )

4. D + 0,75 L + 0.75 ( L r или S или R )

5. D + (0,6 W )

где

D = статическая нагрузка.

L = временная нагрузка из-за занятости.

L r = постоянная нагрузка на крышу.

S = снеговая нагрузка.

R = номинальная нагрузка из-за начальной дождевой воды или льда, без учета затопления.

W = ветровая нагрузка.

E = сейсмическая нагрузка.

Пример 2.6

Система перекрытий, состоящая из деревянных балок, расположенных на расстоянии 6 футов друг от друга по центру, и деревянной обшивки с гребнем и пазом, как показано на рисунке 2.8, выдерживает статическую нагрузку (включая вес балки и обшивки) 20 фунтов на квадратный фут и временную нагрузку. 30 фунтов на квадратный фут. Определите максимальную факторную нагрузку в фунтах / футах, которую должна выдержать каждая балка перекрытия, используя комбинации нагрузок LRFD.

Рис. 2.8. Система полов.

Решение

Собственная нагрузка D = (6) (20) = 120 фунт / фут

Переменная нагрузка L = (6) (30) = 180 фунт / фут

Определение максимальных факторизованных нагрузок W u с использованием комбинаций нагрузок LRFD и пренебрежением членами, не имеющими значений, дает следующее:

W u = (1,4) (120) = 168 фунтов / фут

W u = (1,2) (120) + (1,6) (180) = 288 фунтов / фут

W u = (1.2) (120) + (0,5) (180) = 234 фунт / фут

W u = (1,2) (120) + (0,5) (180) = 234 фунт / фут

W u = (1,2) (120) + (0,5) (180) = 234 фунт / фут

W u = (0,9) (120) = 108 фунтов / фут

Регулирующая факторная нагрузка = 288 фунтов / фут

2.3 Ширина и площадь притока

Зона притока — это зона нагрузки, на которую будет воздействовать элемент конструкции. Например, рассмотрим внешнюю балку B1 и внутреннюю балку B2 односторонней системы перекрытий, показанной на рисунке 2.9. Входная ширина для B1 — это расстояние от центральной линии луча до половины расстояния до следующего или соседнего луча, а подчиненная область для луча — это область, ограниченная шириной подчиненного элемента и длиной луча, как заштриховано на рисунке. Для внутренней балки B2-B3 общая ширина W T составляет половину расстояния до соседних балок с обеих сторон.

Рис. 2.9. Площадь притока.

2,4 Области влияния

Зоны влияния — это зоны нагружения, которые влияют на величину нагрузок, переносимых конкретным элементом конструкции.В отличие от притоков, где нагрузка в пределах зоны воспринимается элементом, все нагрузки в зоне влияния не поддерживаются рассматриваемым элементом.

2,5 Снижение динамической нагрузки

Большинство кодексов и стандартов допускают снижение временных нагрузок при проектировании больших систем перекрытий, поскольку очень маловероятно, что такие системы всегда будут поддерживать расчетные максимальные временные нагрузки в каждом конкретном случае. Раздел 4.7.3 стандарта ASCE 7-16 позволяет снизить временные нагрузки для элементов, имеющих площадь воздействия A I ≥ 37.2 м 2 (400 футов 2 ). Площадь влияния — это произведение площади притока и коэффициента элемента динамической нагрузки. Уравнения ASCE 7-16 для определения приведенной временной нагрузки на основе зоны влияния следующие:

где

L = уменьшенная расчетная временная нагрузка на фут 2 (или м 2 ).

≥ 0,50 L o для конструктивных элементов, поддерживающих один пол (например, балки, балки, плиты и т. Д.).

≥ 0,40 L o для конструктивных элементов, поддерживающих два или более этажа (например, колонны и т. Д.).

Никакое снижение не допускается для динамических нагрузок на пол более 4,79 кН / м 2 (100 фунтов / фут 2 ) или для полов общественных собраний, таких как стадионы, зрительные залы, кинотеатры и т. Д., Поскольку имеется большая вероятность того, что такие этажи будут перегружены или использованы как гаражи.

L o = несниженная расчетная временная нагрузка на фут 2 (или м 2 ) из таблицы 2.2 (Таблица 4.3-1 в ASCE 7-16 ).

A T = площадь притока элемента в футах 2 (или м 2 ).

K LL = A I / A T = коэффициент элемента динамической нагрузки из таблицы 2.14 (см. Значения, указанные в таблице 4.7-1 в ASCE 7-16 ).

A I = K LL A T = зона воздействия.

Таблица 2.14. Коэффициент динамической нагрузки элемента.

Строительный элемент

К LL

Внутренние колонны и внешние колонны без консольных плит

4

Наружные колонны с консольными перекрытиями

3

Угловые колонны с консольными перекрытиями

2

Внутренние и краевые балки без консольных плит

2

Все остальные элементы, включая панели в двусторонних плитах

1

Пример 2.7

В четырехэтажном школьном здании, используемом для классных комнат, колонны расположены, как показано на Рисунке 2.10. Нагрузка конструкции на плоскую крышу оценивается в 25 фунтов / фут 2 . Определите уменьшенную временную нагрузку, поддерживаемую внутренней колонной на уровне земли.

Рис. 2.10. Четырехэтажное здание школы.

Решение

Любая внутренняя колонна на уровне земли выдерживает нагрузку на крышу и временные нагрузки на втором, третьем и четвертом этажах.

Площадь притока внутренней колонны составляет A T = (30 футов) (30 футов) = 900 футов 2

Временная нагрузка на крышу составляет F R = (25 фунтов / фут 2 ) (900 футов 2 ) = 22500 фунтов = 22,5 k

Для динамических нагрузок на перекрытие используйте уравнения ASCE 7-16 , чтобы проверить возможность уменьшения.

L o = 40 фунтов / фут 2 (из таблицы 4.1 в ASCE 7-16 ).

Если внутренняя колонна K LL = 4, то зона влияния A 1 = K LL A T = (4) (900 футов 2 ) = 3600 футов 2 .

Начиная с 3600 футов 2 > 400 футов 2 , временная нагрузка может быть уменьшена с помощью уравнения 2.14 следующим образом:

Согласно таблице 4.1 в ASCE 7-16 , приведенная нагрузка как часть неуменьшенной временной нагрузки на пол для классной комнаты равна Таким образом, приведенная временная нагрузка на пол составляет:

F F = (20 фунтов / фут 2 ) (900 футов 2 ) = 18000 фунтов = 18 кг

Общая нагрузка, воспринимаемая внутренней колонной на уровне земли, составляет:

F Итого = 22.5 к + 3 (18 к) = 76,5 к

Краткое содержание главы

Структурные нагрузки и системы нагружения: Конструкционные элементы рассчитаны на наихудшие возможные сочетания нагрузок. Некоторые нагрузки, которые могут воздействовать на конструкцию, кратко описаны ниже.

Собственные нагрузки : Это нагрузки постоянной величины в конструкции. Они включают в себя вес конструкции и нагрузки, которые постоянно прилагаются к ней.

Динамические нагрузки : это нагрузки различной величины и положения.К ним относятся подвижные грузы и нагрузки из-за занятости.

Ударные нагрузки : Ударные нагрузки — это внезапные или быстрые нагрузки, прикладываемые к конструкции в течение относительно короткого периода времени по сравнению с другими нагрузками на конструкцию.

Дождевые нагрузки : Это нагрузки из-за скопления воды на крыше после ливня.

Ветровые нагрузки : Это нагрузки от давления ветра на конструкции.

Снеговые нагрузки : это нагрузки, оказываемые на конструкцию скопившимся снегом на крыше.

Землетрясения. Нагрузки : это нагрузки, оказываемые на конструкцию колебаниями грунта, вызванными сейсмическими силами.

Гидростатическое давление и давление грунта : Это нагрузки на подпорные конструкции из-за давлений, создаваемых удерживаемыми материалами. Они линейно меняются с высотой стен.

Сочетания нагрузок: Двумя методами проектирования зданий являются метод расчета коэффициента нагрузки и сопротивления (LRFD) и метод расчета допустимой прочности (ASD).Некоторые комбинации нагрузок для этих методов показаны ниже.

LRFD:

1.1.4 Д

2.1.2 D + 1.6 L + 0,5 ( L r или S или R )

3.1.2 D + 1.6 ( L r или S или R ) + ( L или 0,5 W )

4.1.2 D + 1.0 W + L + 0.5 ( L r или S или R )

5.0.9 D + 1.0 W

ASD:

1. Д

2. Д + Д

3. D + ( L r или S или R )

4. D + 0,75 L + 0,75 ( L r или S или R )

5. D + (0,6 W )

Список литературы

ACI (2016 г.), Требования строительных норм для конструкционного бетона (ACI 318-14), Американский институт бетона.

ASCE (2016), Минимальные расчетные нагрузки для зданий и других конструкций, ASCE 7-16, ASCE.

ICC (2012), Международные строительные нормы и правила, Международный совет по нормам.

Практические задачи

2.1 Определите максимальный факторный момент для балки крыши, подверженной следующим эксплуатационным нагрузкам:

M D = 40 psf (статический момент нагрузки)

M L r = 36 psf (момент нагрузки на крышу)

M с = 16 psf (момент снеговой нагрузки)

2.2 Определите максимальную факторную нагрузку, которую выдерживает колонна, подверженная следующим эксплуатационным нагрузкам:

P D = 500 тысяч фунтов (статическая нагрузка)

P L = 280 тысяч фунтов (постоянная нагрузка на пол)

P S = 200 тысяч фунтов (снеговая нагрузка)

P E = ± 30 тысяч фунтов (землетрясение)

P w = ± 70 тысяч фунтов (ветровая нагрузка)

2.3 Типичная планировка композитной системы перекрытий из железобетона и бетона в здании библиотеки показана на рисунке P2.1. Определите статическую нагрузку в фунтах / футах, действующую на типичную внутреннюю балку B 1- B 2 на втором этаже. Все лучи имеют размер W 12 × 44, расстояние между ними составляет 10 футов. Распределенная нагрузка на второй этаж:

Пескоцементная стяжка толщиной 2 дюйма

= 0.25 фунтов / кв. Дюйм

Железобетонная плита толщиной 6 дюймов

= 50 фунтов / кв. Дюйм

Подвесные потолки из металлических реек и гипсокартона

= 10 фунтов / кв. Дюйм

Электротехнические и механические услуги

= 4 фунта / кв. Дюйм

Типовой план этажа

Рис.P2.1. Сталь-железобетонная композитная система перекрытий.

2.4 План второго этажа здания начальной школы показан на рисунке P2.1. Отделка пола аналогична практической задаче 2.3, за исключением того, что потолок выполнен из акустической древесноволокнистой плиты с минимальной расчетной нагрузкой 1 фунт-сила на фут. Все балки имеют размер W, 12 × 75, вес 75 фунтов / фут, а все балки — W 16 × 44, с собственным весом 44 фунта / фут. Определите статическую нагрузку на типичную внутреннюю балку A 2- B 2.

2.5 План второго этажа офисного помещения показан на рисунке P2.1. Отделка пола аналогична практической задаче 2.3. Определите общую статическую нагрузку, приложенную к внутренней колонне B 2 на втором этаже. Все балки W 14 × 75, и все балки W 18 × 44.

2.6 Четырехэтажное больничное здание с плоской крышей, показанное на рисунке P2.2, имеет концентрически скрепленные рамы в качестве системы сопротивления поперечной силе. Вес на каждом уровне пола указан на рисунке.Определите сейсмический сдвиг основания в тысячах фунтов с учетом следующих расчетных данных:

S 1 = 1,5 г

S s = 0,6 г

Класс площадки = D

Рис. P2.2. Четырехэтажное здание с плоской крышей.

2.7 Используйте ASCE 7-16 для определения снеговой нагрузки (psf) для здания, показанного на рисунке P2.3. Следующие данные относятся к зданию:

Снеговая нагрузка на грунт = 30 фунтов / кв. Дюйм

Крыша полностью покрыта битумной черепицей.

Угол наклона крыши = 25 °

Открытая местность

Категория размещения I

Неотапливаемое сооружение

Рис. P2.3. Образец кровли.

2,8. В дополнение к расчетной снеговой нагрузке, рассчитанной в практической задаче 2.7, крыша здания на рисунке P2.3 подвергается статической нагрузке 16 фунтов на квадратный фут (включая вес фермы, кровельной доски и асфальтовой черепицы) по горизонтали. самолет. Определите равномерную нагрузку, действующую на внутреннюю ферму, если фермы имеют 6 футов-0 дюймов в центре.

2.9 Ветер дует со скоростью 90 миль в час на закрытое хранилище, показанное на Рисунке P2.4. Объект расположен на ровной местности с категорией воздействия B. Определите давление скорости ветра в psf на высоте карниза объекта. Топографический коэффициент равен K zt = 1.0.

Рис. P2.4. Закрытая сторга.

Проектирование бетонных перекрытий по классу:
(Ссылка: Единые критерии проектирования объекта — бетонные перекрытия на уровне, подпадающем под Тяжелые грузы)
Этажи — Макс.Стационарный LL
  • Рассчитайте максимальную стационарную временную нагрузку, которую бетон монолитный пол может поддерживать.
Полы — Толщина для Ст. LL
  • Рассчитайте минимальную толщину, необходимую для бетонная плита на полу, чтобы выдержать стационарную временную нагрузку.
Этаж — транспортная нагрузка
  • Рассчитать требуемую бетонную плиту на уровне грунта толщина пола, необходимая для выдерживания транспортных нагрузок.
Полы на модифицированном грунте
  • Рассчитайте необходимую толщину пола для бетонная плита на полу, поддерживаемая стабилизированным / модифицированным грунтовым полотном.
Полы — армированная плита длиной
  • Рассчитать максимальную длину стальной армированной плиты на одном уровне этажи.
Полы — Необходимое армирование
  • Расчет минимальной стальной арматуры требуется для уменьшения требуемой толщины бетонной плиты на два или три дюймы.
Бетон — прочность на изгиб
  • Расчет приблизительной прочности на изгиб бетона (S’c) от 28 дней прочности на сжатие (f’c).
Бетон — прочность на сжатие
  • Рассчитайте примерную прочность на сжатие через 28 дней бетона (f’c) от 28 дней прочности на изгиб (S’c).
Коэффициент подшипника для Калифорнии, CBR
  • Рассчитайте коэффициент несущей способности для Калифорнии, CBR, по модулю реакции почвы, k.
Модуль реакции грунта, k
  • Рассчитайте модуль реакции почвы k по коэффициенту несущей способности для Калифорнии, CBR.
Этажи — Макс. Нагрузка на край стены
  • Рассчитайте максимальную нагрузку на стену, которую край бетонной плиты монолитного пола может поддерживать.
Полы — толщина стенки Ld
  • Рассчитать толщину кромки бетонная плита на полу, необходимая для выдерживания нагрузки на стену.
Полы — центральная / совместная нагрузка на стену
  • Рассчитайте максимальную нагрузку на стену, которая соответствует максимальной нагрузке на стену, бетонная плита на полу может поддерживать на стыке или в центре / внутри плиты.
Полы — CTR Wall Ld Толщина
  • Рассчитайте необходимую толщину бетонная плита на полу для выдерживания нагрузки на стену в центре / в интерьере или на стыке.
Полы — Армирование волокном
  • Рассчитать минимум толщина плиты перекрытия, армированной волокном, для выдерживания транспортных нагрузок.
Полы — Fiber Deflection
  • Рассчитать прогиб монолитного перекрытия из фибробетонной плиты при транспортной нагрузке.
Полы — волокно допустимое дефл.
  • Рассчитать допустимую прогиб для монолитного пола из фибробетонной плиты.
Проблема дизайна 1.
  • Рассчитайте необходимую толщину бетонной плиты для перекрытия склада.

Как рассчитать нагрузку на колонну, балку, стену и перекрытие

Самый важный момент в этой статье

Что такое колонна?

Элемент сжатия, т.е.е., колонна, является важным элементом каждой железобетонной конструкции . Они используются для безопасной передачи нагрузки надстройки на фундамент.

• В основном колонны, стойки и опоры используются в качестве элементов сжатия в зданиях, мостах, опорных системах резервуаров, заводов и многих других подобных конструкций.

Колонна определяется как вертикальный сжимающий элемент, который в основном подвергается действующей длине и осевым нагрузкам, превышающей в три раза ее наименьший поперечный размер.

Элемент сжатия, эффективная длина которого меньше чем в три раза превышает его наименьший поперечный размер , называется опорой

Элемент сжатия, который наклонен или горизонтален и подвергается осевым нагрузкам, называется распоркой. В фермах используются подкосы.

Функция колонн заключается в передаче нагрузки конструкции вертикально вниз для передачи ее на фундамент. Помимо стены выполняет также следующие функции:

(a) Он разделяет участки здания на различные отсеки и обеспечивает конфиденциальность.
(b) Обеспечивает защиту от взлома и насекомых.
(c) Сохраняет тепло в помещении зимой и летом.

Также прочтите: Что такое Pier Foundation | Типы пробуренных опор | Преимущества и недостатки фундаментов пробуренных опор

Что такое балка?

Балка — это конструктивный элемент, который противостоит изгибу. В основном балка несет на себе вертикальные силы тяжести, но также тянет на нее горизонтальные нагрузки.

Балка называется стеновой плитой или порогом , которая несет передающие сигналы и нагружает их на балки, колонны или стены.Он прикреплен с помощью.

В первые века древесина была наиболее предпочтительным материалом для использования в качестве балки для этой структурной опоры, теперь она выдерживает силу вместе с несущей вертикальной гравитационной силой, теперь они состоят из алюминия, стали, или другие подобные материалы.

Фактически балки — это конструкционные материалы, которые выдерживают поперечную силу нагрузки и изгибающий момент.

Для того, чтобы выдерживать большее напряжение и нагрузку, предварительно напряженные бетонные балки широко используются в настоящее время в фундаменте мостов и других подобных громоздких конструкций.

Несколько известных балок, используемых в настоящее время, поддерживаются балкой, фиксированной балкой, консольной балкой, неразрезной балкой, нависающей балкой.

Что такое стена?

  • Стена — это конструктивный элемент, который разделяет пространство (комнату) на два пространства (комнаты), а также обеспечивает безопасность и укрытие. Как правило, стены подразделяются на два типа: внешняя стена и внутренняя стена.
  • Внешние стены ограждают дом для укрытия, а внутренние стены помогают разделить ограждение на необходимое количество комнат.Внутренние стены также называются перегородками.
  • Стены разделены на части жилого помещения. Они обеспечивают конфиденциальность и защиту от температуры, дождя и кражи.

Также прочтите: Что такое гипс | Тип штукатурки | Дефекты в штукатурке

Что такое плита?

Плита предназначена для создания плоских поверхностей, обычно горизонтальных, на крышах зданий, перекрытиях, мостах и ​​других типах конструкций .Плита могла поддерживаться стенами , железобетонными балками, обычно , монолитно отливаемыми с плитой, конструкционными стальными балками, либо колоннами , либо из земли.

Плита — это пластинчатый элемент, имеющий глубину (D), очень маленькую по сравнению с его длиной и шириной. Плита используется в качестве перекрытия или крыши в зданиях, равномерно переносит распределительную нагрузку.

Плита может быть

  • Простая опора
  • Непрерывная
  • Консоль

Расчет различных нагрузок на колонну, балку, стену и плиту

1) Колонна = собственная масса x Количество этажей

2) Балки = Собственная масса на погонный метр

3) Нагрузка на стену на погонный метр

4) Общая нагрузка на плиту (постоянная нагрузка + динамическая нагрузка + ветровая нагрузка + собственный вес )

Помимо указанной выше нагрузки на колонны также действуют изгибающие моменты, которые необходимо учитывать при окончательном проектировании.

Эти инструменты представляют собой упрощенный и трудоемкий метод ручных расчетов для проектирования конструкций, который в настоящее время настоятельно рекомендуется в полевых условиях.

Наиболее эффективным методом проектирования конструкций является использование передового программного обеспечения для проектирования конструкций, такого как STAAD Pro или ETABS.

для профессионального проектирования конструкций, есть несколько основных допущений, которые мы используем для расчетов нагрузок на конструкции.

Также прочтите: Введение в портальную балку | Нагрузка на портальный желоб | Тип нагрузки на козловой желоб

Расчет нагрузки на колонну:

мы знаем, что собственный вес бетона составляет около 2400 кг / м 3 , , что эквивалентно 24.54 кн / м 3 , а собственный вес стали составляет около 7850 кг / м 3 . (Примечание: 1 килоньютон равен 101,9716 килограмму)

Итак, если мы примем размер колонны 300 x 600 мм с 1% стали и 2,55 (, почему так 2,55, высота колонны 3 м — размер балки ) метров стандартная высота, собственный вес колонны около 1000 кг на этаж , что id равно 10 кН.

• Объем бетона = 0.30 x 0,60 x 2,55 = 0,459 м³

• Вес бетона = 0,459 x 2400 = 1101,60 кг

• Вес стали (1%) в бетоне = 0,459 x 1% x 7850 = 36,03 кг

• Общий вес колонны = 1101,60 + 36,03 = 1137,63 кг = 11,12 кН

При проведении расчетов мы предполагаем, что собственный вес колонн составляет от 10 до 12 кН на пол.

Как рассчитать нагрузку на балку:

Мы применяем тот же метод расчета и для балки.

мы предполагаем, что каждый метр балки имеет размеры 300 мм x 600 мм без учета толщины плиты.

Предположим, что каждый (1 м) метр балки имеет размер

Шаг 1. 300 мм x 600 мм, исключая плиту.

Шаг 2. Объем бетона = 0,30 x 0,60 x 1 = 0,18 м³

Шаг 3. Вес бетона = 0,18 x 2400 = 432 кг

Шаг 4. Вес стали (2%) в бетоне = 0,18 x 2% x 7850 = 28.26 кг

Шаг 5. Общий вес колонны = 432 + 28,26 = 460,26 кг / м = 4,51 кН / м

Таким образом, собственный вес будет около 4,51 кН, на погонный метр.

Также прочтите: Разница между битумом и гудроном | Что такое битум | Что такое смола

Расчет нагрузки на стену :

мы знаем, что плотность кирпича варьируется от 1800 до 2000 кг / м 3 .

Для кирпичной стены толщиной 9 дюймов (230 мм) из 2.Высота 55 метров и длина 1 метр ,

Нагрузка на погонный метр должна быть равна 0,230 x 1 x 2,55 x 2000 = 1173 кг / метр,

, что эквивалентно 11,50 кН / метр.

Этот метод может быть использован для расчета нагрузки кирпича на погонный метр для любого типа кирпича с использованием этого метода.

Для блоков из газобетона и блоков из автобетона (ACC), таких как Aerocon или Siporex, вес на кубический метр составляет от 550 до 650 кг на кубический метр.

Нагрузка на погонный метр должна быть равна 0,230 x 1 x 2,55 x 650 = 381,23 кг

Если вы используете эти блоки для строительства, нагрузка на стену на погонный метр может составлять всего 3,74 кН / метр. , использование этого блока позволяет значительно снизить стоимость проекта.

Как рассчитать нагрузку на плиту :

Допустим, предположим, что плита имеет толщину 150 мм.

Таким образом, собственный вес каждого квадратного метра плиты будет

Расчет нагрузки на плиту = 0.150 x 1 x 2400 = 360 кг, что эквивалентно 3,53 кН.

Теперь, если принять во внимание, что нагрузка на чистовую отделку пола составляет 1 кН на метр , наложенная временная нагрузка составит 2 кН на метр, а Ветровая нагрузка согласно Is 875 Около 2 кН на метр .

Итак, исходя из приведенных выше данных, мы можем оценить нагрузку на плиту примерно в от 8 до 9 кН на квадратный метр.

Примечание

Расчет нагрузки на колонну:

мы знаем, что собственный вес бетона составляет около 2400 кг / м3, , что эквивалентно 240 кН, а собственный вес стали составляет около 8000 кг / м3.

Итак, если мы предположим размер колонны 230 мм x 600 мм с 1% стали и стандартной высотой 3 метра, собственный вес колонны составит около 1000 кг на пол, что id равно 10 кН.

Шаг 1. Объем бетона = 0,23 x 0,60 x 3 = 0,414 м³

Шаг 2. Вес бетона = 0,414 x 2400 = 993,6 кг

Шаг 3. Вес стали (1%) в бетоне = 0,414x 0,01 x 8000 = 33 кг

Шаг 4.Общий вес колонны = 994 + 33 = 1026 кг = 10KN

Расчет нагрузки на стену

Мы знаем, что плотность кирпича варьируется от 1500 до 2000 кг на кубический метр.

Для стены из кирпича толщиной 6 дюймов высотой 2,7 метра и длиной 1 метр,

Нагрузка на погонный метр должна быть равна 0,150 м (6 дюймов) x 1 x 2,7 x 2000 = 810 кг,

, что эквивалентно 7,943 кН / м . ( 1 килограмм равен 0.00980665 килоньютон)

Расчет балочной нагрузки

Шаг 1. 300 мм x 600 мм, исключая плиту.

Шаг 2. Объем бетона = 0,30 x 0,60 x 1 = 0,18 м³

Шаг 3. Вес бетона = 0,18 x 2400 = 432 кг

Шаг 4. Вес стали (2%) в бетоне = 0,18 x 2% x 7850 = 28,26 кг

Шаг 5. Общий вес колонны = 432 + 28,26 = 460,26 кг / м = 4,51 кН / м

Видеоурок для лучшего понимания:

Нравится этот пост? Поделитесь этим с вашими друзьями!

Предлагаемое чтение —

Живые нагрузки на полы библиотек и зданий газетного архива

Для оценки устойчивых нагрузок книжных полок на единицу площади использовались две платформенные весы, каждая вместимостью 4.9 кН (1,1 тысячи фунтов). При этом книги по инженерному делу, рисованию и архитектуре были выбраны в качестве типичных загрузок в библиотеке. И журналы по инженерным и общественным наукам были выбраны для области газетного архива. Затем типичная полка была взвешена (рис. 4c), а затем публикации были тщательно взвешены на каждом выступе до полного набора книжных полок (рис. 5). В этом процессе проводился строгий контроль веса выступов и полок, чтобы выполнить статистический анализ фактических нагрузок, как описано ниже.

Рис.5

Полевые работы (процесс взвешивания)

Типичные результаты двусторонних книжных стопок (полки и публикации) показаны на рис. 6. Стоит отметить, что некоторые книжные полки прикладывают более 4,50 кН (9,92 тысячи фунтов) к плите, что может соответствовать расчетным условиям. Фактически, в соответствии с ASCE 7-16, перекрытия складских помещений в библиотеках должны быть спроектированы таким образом, чтобы безопасно выдерживать сосредоточенную нагрузку, равную 4,45 кН (9,81 тысячи фунтов), в наиболее неблагоприятном положении. Эта рекомендация согласуется с результатами на полу библиотеки (рис.6a), но необходимо увеличить это значение на 20 процентов (5,3 кН; 11,7 тысяч фунтов), чтобы добиться лучшего представления реальных эффектов на полу газетного архива (рис. 6b).

Рис.6

Расположение измеренных нагрузок (0,5 кН / м 2 = 10,44 фунт / кв. Дюйм)

Влияние площади

Расчетные временные нагрузки — это максимальные нагрузки, ожидаемые от предполагаемого использования или занятости, и не должны быть меньше минимальных равномерно распределенных удельных нагрузок, установленных в кодексах (e.г., ASCE 7–16; MCBC-17). Разброс усредненной нагрузки (временные нагрузки, разделенные на площадь, на которую они действуют) становится меньше по мере увеличения площади. Это связано с тем, что временные нагрузки усредняются по площади. Поэтому интенсивность основной временной нагрузки следует определять с учетом влияния площади.

Для вышеупомянутого, при вычислении статистических значений, обследованные данные были разделены на квадратные единицы площади, такие как 1 м 2 , 4 м 2 (2 м × 2 м) и 9 м 2 (3 м × 3 м) до 100 м 2 (10 м × 10 м), и для каждого случая рассчитывались усредненные нагрузки.В кодах эта тенденция оценивается коэффициентом уменьшения площади k a , описанным выше. Полученные результаты для библиотеки и газетного архива представлены на рис. 7, который также включает нормативный коэффициент уменьшения площади жилых квартир и офисных зданий согласно MCBC-17 (уравнение 4).

Рис.7

Интенсивность динамической нагрузки на единицу площади (1,0 кН / м 2 = 20,89 фунт / фут)

Результаты на рис. 6 называются анализом усредненной интенсивности динамической нагрузки для единичных квадратных площадей.Модели нагрузки зависят от площади (Чой, 1991). В целом ожидается, что значения нагрузки будут небольшими для больших площадей и будут расти для небольших площадей. Однако изменение временных нагрузок на полы библиотек и газетных архивов менее чувствительно к зоне воздействия по сравнению с фактором для жилых квартир или офисных зданий. Фактически, временные нагрузки практически постоянны от 25 м 2 , равны 2,6 кН / м 2 (54,3 фунтов на квадратный дюйм) для библиотеки и 3,0 кН / м 2 (62.7 psf) для газетного архива. Это означает, что величина может быть установлена ​​независимо от области воздействия на практике, потому что нагрузка, создаваемая книжными полками, состоит из нагрузок, которые переносятся и распределяются по областям с небольшими и плавными колебаниями. Эта тенденция поддерживает рекомендацию ASCE 7-16 и MCBC-17, в которых недопустимо снижение равномерных динамических нагрузок в областях штабеля в зависимости от площади, поддерживаемой элементом, или областью притока при любых условиях.

Выборка людей

Равномерно распределенные временные нагрузки, установленные в кодах, также включают вес обычно присутствующих пользователей.Соотношение величин нагрузки, создаваемой людьми в обычных ситуациях нагрузки, и нагрузки, вызываемой мебелью, может значительно варьироваться в зависимости от типа конструкции и загруженности в течение дня.

Например, в жилых квартирах и офисных зданиях ожидается, что только небольшая часть временной нагрузки будет присутствовать во время чрезвычайного события по сравнению с статической нагрузкой; тем не менее, такое восприятие может не подходить для штабельных помещений.Имея это в виду, параллельно с взвешиванием книжных полок, выборка людей была проведена в читальном зале (рис. 8а) и в коридорах кладовых в библиотеке (рис. 8б). Выборка людей в архиве газеты не рассматривалась, так как это зона ограниченного доступа. Вес людей здесь считался постоянным во времени (точно так же, как колеблющаяся часть веса книжных полок).

Рис.8

Районы отбора людей

Выборка пользователей проводилась с 7:00 до 21:00 в рабочие дни на площадях от 100 м 2 .В читальном зале измерения проводились в течение 32 рабочих дней (почти 2 месяца), а отбор проб — в течение 66 рабочих дней в проходах кладовых (более 3 месяцев). Учебный год в этом университете делится на триместр. Триместр состоит из 12 недель интенсивного обучения, включая несколько периодов экзаменов. По этой причине отбор проб в проходах штабельных комнат проводился в течение 13,2 недель (66 дней), чтобы охватить обычные учебные недели, сезоны экзаменов и недели перерывов.Количество пользователей в зависимости от времени суток показано на рис. 9.

рис. 9

Согласно результатам, максимальное количество пользователей в читальном зале произошло около полудня и составило не более 35 человек (рис. 9a). Напротив, шесть были максимальным количеством пользователей в проходах штабельных комнат (рис. 9b). Предполагая, что 0,70 кН (0,16 тысячи фунтов) на человека, основанное на аналогичных исследованиях (Руис и Сориано, 1997; Руис и Сампайо-Трухильо, 1997), вес на единицу площади, привязанной к пользователям, будет 0,042 кН / м 2 в худшем случае. случайный сценарий (6 × 0.7 кН / 100 м 2 ). Это означает, что большая часть динамической нагрузки в штабелях тесно связана с весом полок и публикаций. А ведь в газетных архивах живая нагрузка зависит только от мебели, так как количество пользователей стремится к нулю.

Этот результат актуален в отношении учета динамических нагрузок в сейсмическом анализе, поскольку во время землетрясения в библиотеках или газетных архивах не будет уменьшена или удалена нагрузка. В других случаях использования в зданиях нормативные проценты обычно не ставятся под сомнение, поскольку временные нагрузки могут быть не столь значительными.В хранилищах динамическое усиление динамических нагрузок было ранее выявлено и исследовано в гаражах для автомобилей (Wen and Yeo, 2001) или штабелях контейнеров (Smith-Pardo et al. 2015). Согласно полученным результатам для штабельных помещений, временные нагрузки (1) могут превышать статическую нагрузку (рис. 6), а (2) практически постоянны для практических целей (рис. 9). По этой причине некоторые нормы требуют рассмотрения 25 процентов временной нагрузки как инерции в перекрытиях хранилищ (например, ASCE / SEI 7-10), но могут быть недостаточно консервативными и требуют дальнейшего изучения для разработки нормативного предложения. .

Несмотря на эту негативную панораму, во время землетрясения плиты хранения могут скользить или раскачиваться, и это действие влияет на то, как здание реагирует на возбуждение. Поскольку такое движение сопровождается диссипацией энергии, связанной с трением или ударами, только часть динамической нагрузки эффективно способствует действию сил инерции на конструкцию (Smith-Pardo et al. 2015). В любом случае желательны дальнейшие анализы для оценки рассеяния энергии при боковых сейсмических нагрузках, чтобы откалибровать снижение временной нагрузки в кодах.

Напротив, ситуация может быть совершенно иной для читальных залов, где вес пользователей составляет большую часть общей временной нагрузки. Таким образом, ожидается снижение гравитационной нагрузки во время сильного землетрясения, как установлено в действующих нормах (рис. 1b).

Наконец, учитывая временную концентрацию, людей и мебель следует оценивать отдельно из-за их различного расположения. По этой причине и с учетом того, что вес пользователей невелик, нижеследующее обсуждение, которое претендует на лучшее понимание живых нагрузок в библиотеках, сосредотачивает внимание в основном на загрузке книжных полок.

Общие сведения о передаче нагрузок от перекрытия на балки

Передача нагрузок от плиты к балкам контролируется геометрическими размерами плиты и направлением арматуры. Нагрузка плиты, включая собственный вес, временную нагрузку и приложенную статическую нагрузку, распределяется по балкам по их сторонам.

Нагрузки на плиту выражаются в весе на единицу площади, тогда как нагрузки на балки выражаются в единицах веса на длину балки.

Если плита имеет стандартные размеры, перенос нагрузки может осуществляться легко и быстро.Однако, если он имеет неправильную форму, рекомендуется использовать подходящие программы, такие как SAP2000, SAFE и ETABS.

Перекрытие с односторонним движением

Нагрузка односторонней плиты прямоугольной формы распределяется поровну между соседними балками. Внутренняя балка принимает на себя половину общей нагрузки плиты с каждой стороны.

Рисунок 1: Передача нагрузок от прямоугольной односторонней плиты на балки на двух сторонах плиты

Если плита поддерживается только с двух сторон или поддерживается со всех четырех сторон, но отношение более длинной стороны к более короткой стороне больше 2, она называется односторонней плитой, см. Рисунок-2.

Рисунок 2: Одностороннее перекрытие к балкам

Двусторонняя плита

Нагрузки на двухстороннюю плиту передаются на все балки со всех сторон. Таким образом, каждая балка выдерживает определенную нагрузку от плиты. Плиту обычно делят на трапециевидную и треугольную области, проводя линии из каждого угла прямоугольника под углом 45 градусов.

Рисунок-3: Передача нагрузок от прямоугольной двухсторонней плиты на четыре балки Рисунок 4: Для квадратной двухсторонней плиты нагрузка, передаваемая на четыре балки, равна

Распределенная нагрузка на балку рассчитывается путем умножения площади сегмента (трапециевидной или треугольной площади) на удельную нагрузку плиты, деленную на длину балки.Для внутренней балки часть веса плиты с другой стороны оценивается аналогичным образом и добавляется к весу предыдущей, то есть нагрузка на плиту с другой стороны балки. Итак, межкомнатные балки принимают нагрузки с двух сторон.

Рисунок 5: Передача нагрузок от двухсторонних плит на внутренние балки

Пример

Плита, показанная на рисунке ниже, имеет толщину 150 мм и, помимо собственного веса, поддерживает перегородку 0,85 кН / м 2 и динамическую нагрузку 2.4 кН / м 2 . Распределите нагрузку плиты на балки со всех четырех сторон.

Рисунок 6: Переход двухсторонней плиты на балки

Решение:

Собственный вес плиты = толщина плиты * вес бетонной единицы

= 0,15 * 24 = 3,6 кН / м 2

Общая статическая нагрузка на плиту = 3,6 + 0,85 = 4,45 кН / м 2

Можно распределить служебную нагрузку (без учета нагрузки) на балку или предельную распределенную нагрузку на плиту; используйте факторную нагрузку как для статической, так и для временной нагрузки плиты в соответствии со спецификациями ACI 318-19.

В этом примере мы используем разные коэффициенты нагрузки, а затем используем комбинацию нагрузок для расчета предельной распределенной нагрузки на перекрытие. После этого на балки передается предельная распределенная нагрузка.

Предельная распределенная нагрузка (Wu) = 1,2 * статическая нагрузка + 1,6 * переменная нагрузка

Предельная распределенная нагрузка (Wu) = 1,2 * 4,45 + 1,4 * 2,4 = 8,7 кН / м 2

Нагрузка плиты на балку (4 м) = площадь треугольника * Wu

= 4 * 8.7 = 34,8 кН

Равномерно распределенная нагрузка плиты на балку (4 м) = 34,8 / 4 = 8,7 кН / м

Нагрузка плиты на балку (4 м) = площадь трапеции * Wu

= 8 * 8,7 = 69,6 кН

Равномерно распределенная нагрузка плиты на балку (6 м) = 69,6 / 6 = 11,6 кН / м

Плита сложной геометрии

Моделирование методом конечных элементов следует использовать для распределения нагрузки плиты сложной геометрии на балку.Для этого можно использовать компьютерные программы, такие как SAP200, SAFE и ETABS. Этот метод также можно рассмотреть для плит с регулярной геометрией.

Часто задаваемые вопросы

Как нагрузка передается с плиты на балки?

В односторонней плите нагрузки передаются только в одном направлении, тогда как нагрузки на двухстороннюю плиту передаются в двух направлениях.

Какие основные виды нагрузок на конструкции?

Типы нагрузок, действующих на конструкции зданий и других сооружений, в широком смысле можно разделить на вертикальные нагрузки, горизонтальные нагрузки и продольные нагрузки.Вертикальные нагрузки состоят из статической нагрузки, временной нагрузки и ударной нагрузки. Горизонтальные нагрузки складываются из ветровой нагрузки и землетрясения. Продольные нагрузки, т.е. тяговые и тормозные силы, учитываются в частных случаях проектирования мостов, портальных балок и т. Д.

Как рассчитывается временная нагрузка на плиту?

Временная нагрузка на плиту определяется в зависимости от функции конструкции. Например, для офисов используйте 2,4 кН / м2 (50 фунтов на квадратный фут) в соответствии с таблицей 4-1 стандарта ASCE (ASCE / SEI 10-7).

Как рассчитать статическую нагрузку на бетонные элементы?

Собственная нагрузка бетонного элемента рассчитывается путем умножения объема бетонного элемента на вес бетонной единицы.

Какая нагрузка на здание?

Возложенная нагрузка описывается как нагрузка, которая прилагается к конструкции, не является постоянной в течение срока службы конструкции и может изменяться.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *