1 ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОНОЛИТНОГО  ВАРИАНТА

 

    Исходные данные:

Шаг колонн в  продольном направлении, м 5,80

Шаг колонн в  поперечном направлении, м 6,60

Временная нормативная  нагрузка на перекрытие, кН/м² 4,00

Постоянная нормативная  нагрузка от массы пола, кН/м² 1,00

Класс бетона монолитной конструкции и фундамента B20

Класс арматуры монолитной конструкции и фундамента A-III

Влажность окружающей среды 55%

Класс ответственности  здания II 

    Решение. Принимаем конструктивную схему монолитного ребристого перекрытия согласно рис.1.

Рис. 1. Конструктивная схема монолитного  перекрытия:

1 –  главные балки; 2 – второстепенные  балки; 3 – условная полоса шириной 1 м для расчета плиты.

    Назначаем предварительно следующие значения геометрических размеров элементов перекрытия:

1. высота и ширина поперечного сечения второстепенных балок

    h = (1/12÷1/20)l = 1/15 × 5800 = 380 мм, b = (0,3÷0,5)h = 0,5 × 380 = 200 мм;

2. высота и ширина поперечного сечения главных балок

    h = (1/8÷1/15)l = 1/12 × 6000 = 550 мм, b = 250 мм;

3. толщину плиты примем (1/25 ¸ 1/30)l_пл 80 мм при максимальном расстоянии между осями второстепенных балок 2200 мм.

    Вычисляем расчетные пролеты и нагрузки на плиту. Согласно рис. 1 и 2 получим в коротком направлении:

      мм;

      мм;

    а в длинном направлении

      мм.

    Поскольку отношение пролетов – плита балочного типа.  

Рис. 2. К расчету неразрезной монолитной плиты:

а –  расчетные пролеты и схема  армирования; б – расчетная схема;

в –  эпюра изгибающих моментов; г –  расчетное сечение плиты 

    Для расчета плиты в плане перекрытия условно выделяем полосу шириной 1 м (рис.1). Плита будет работать как неразрезная балка, опорами которой служит второстепенная балка и наружные кирпичные стены. При этом нагрузка на 1 погонный метр плиты будет равна нагрузке на 1 м² перекрытия. Подсчет нагрузок дан в табл. 1.

 

Таблица 1 - Нагрузки на 1 м² монолитного перекрытия

 

    С учетом коэффициента надежности по назначению здания расчетная нагрузка на 1 м плиты q = (g + ν) γ_n = 8,2 – 0,95 = 7,76 кН/м.

    Определим изгибающие моменты с учетом перераспределения  усилий (рис. 2): в средних пролетах и на средних опорах

      кН × м;

    в первом пролете и на первой промежуточной опоре

      кН × м.

    Так как для плиты отношение  , то в средних пролетах, окаймленных по всему контуру балками, изгибающие моменты уменьшаем на 20%, т. е. они будут равны 0,8 × 1,94 = 1,55 кН × м.

    Определим по [4] характеристики прочности бетона с учетом заданной влажности окружающей среды.

    Бетон тяжелый, естественного твердения, класса В20, γ_b2 = 0,9; R_b = 11,5 × 0,9 = 10,35 МПа; R_bt = 0,9 × 0,9 = 0,81 МПа; E_b = 27000 МПа.

    Выполним подбор сечений продольной арматуры сеток.

    В средних пролетах окаймленных по контуру балками и на опорах:

      мм;

     ;

    по  приложениям 10, 11 находим ξ = 0,035 < ξ_R = 0,628, ζ = 0,982, тогда

      Н;

    по  приложению 15 принимаем сетку С1 номер 34 марки с фактической несущей способностью продольной арматуры R_sA_s = 25030 Η > 23384 Η.

    В первом пролете и на первой промежуточной  опоре

      мм;

     ;

    ξ = 0,065 < ξ_R; ζ = 0,967;

      Н;

    дополнительная  сетка должна иметь несущую способность  продольной арматуры не менее 41854 – 25030 = 16824 Н; принимаем сетку С2 номер 31 марки c R_sA_s = 13310 Η > 16824 Η. 
 
 
 
 

2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СБОРНОГО ВАРИАНТА

2.1 Компоновка конструктивной схемы сборного перекрытия

 

      При компоновке сборного балочного перекрытия необходимо:

1. выбрать сетку колонн;
2. выбрать направление ригелей, их форму поперечного сечения и размеры;
3. выбрать тип и размеры плит.

      Сетка колонн назначается в зависимости  от размеров плит и ригелей. Расстояние между колоннами должно быть, во-первых, кратно 100 мм, и, во-вторых, приниматься  в пределах (4,2…6,6) м.

      Направление ригелей может быть продольным и  поперечным. Это обуславливается технико-экономическими показателями. Выбор типа поперечного сечения ригелей зависит от способа опирания на них плит. Высота ригеля , где l – пролет ригеля, его ширина b_h=20 см или 30 см.

      Тип плит перекрытия выбирается по архитектурно-планировочным требованиям и по величине действия временной нагрузки. Так при временной нагрузке J £ 5500 Н/м² используются многопустотные плиты, высота которых равна (20…24) см.

      Плиты выполняются преимущественно предварительно-напряженными, как более экономичные по расходу стали.

      Количество  типоразмеров плит должно быть минимальным: рядовые шириною (1,2…2,4) м, связевые плиты-распорки – (0,6…1,8) м, фасадные плиты-распорки – (0,6…0,95) м.

      В данном случае принято следующее:

1. конструктивная схема с поперечным расположением ригелей и шагом колонн (5,8´6,6) м (рис. 3);

2. ригель таврового сечения шириною b_h=20 см и высотою см (рис. 4) без предварительного напряжение арматуры.

3. плиты ребристые предварительно-напряженные высотою 22 см (рис.3) (ширина расчетной плиты 1,6 м, плиты-распорки 1,8 м, фасадной плиты-распорки 0,9 м);
4. величины действия временной нагрузки J = 1500 Н/м² и J = 4500 Н/м².

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Рис. 3. Компоновка сборного перекрытия.

2.2 Расчет и конструирование многопустотной предварительно-напряженной плиты перекрытия при временной нагрузке 1500 Н/м² 

      Таблица 2 - Нагрузки на 1 м² перекрытия

 

      Нагрузка  на 1 п. м. длины плиты при номинальной  ее ширине 1,5 м с учетом коэффициента надежности по назначению здания (класс  II ответственности) g_n = 0,95;

1. расчетная постоянная g = 3,5 ´ 1,5 ´ 0,95 = 4,99 кН/м;

2. расчетная полная (g + J) = 8,3 ´ 1,5 ´ 0,95 = 11,83 кН/м;

3. нормативная постоянная g_n = 3,08 ´ 1,5 ´ 0,95 = 4,40 кН/м;
4. нормативная полная (g_n + J_n) = 7,09 ´ 1,5 ´ 0,95 = 10,10 кН/м;
5. нормативная постоянная и длительная (g_n + J_lon,n) = 4,29 ´ 1,5 ´ ´ 0,95 = 6,11 кН/м.

 

      Материалы для плиты: 

      Бетон – легкий, класса по прочности на сжатие В30, плотность 1800.

        R_bn = R_b,ser = 22 МПа,

      R_btn = R_bt,ser = 1,8 МПа,

      R_b=17 МПа, R_bt = 1,3 МПа;

      коэффициент условия работы бетона g_b2 = 0,9.

      Плита подвергается тепловой обработке при атмосферном давлении. Начальный модуль упругости E_b = 19,552 ´ 10³ МПа.

Рис.6. Расчетная схема плиты перекрытия

      К трещиностойкости плиты предъявляются  требования 3-ей категории. Технология изготовления плиты – агрегатно-поточная. Натяжение напрягаемой арматуры осуществляется электротермическим способом.

      Арматура:

1. продольная напрягаемая класса BP-II