Проектирование и конструирование монолитных железобетонных конструкций для зданий промышленного типа

     Для монолитного ребристого перекрытия принимаем бетон класса В25 с расчетным сопротивлением сжатию R_b = 14,5 МПа [4] (коэффициент условия работы согласно прил. 3 [2]), стержневую арматуру периодического профиля класса А-III с расчетным сопротивлением продольному растяжению =355 МПа.

     Подбор  арматуры требует уточнения толщины  плиты. Для этого, предварительно задавшись процентом армирования (оптимальный процент армирования для плиты [2]), необходимо определить относительную высоту сжатой зоны плиты, для которой необходимо выполнение условия (1):

(1),

где процент армирования: ;

расчетное сопротивление арматуры растяжению:

расчетное сопротивление бетона сжатию:  
 

граничное значение относительной  высоты сжатой зоны: определяется согласно п. 3.12* [4] по формуле:

      

где характеристика сжатой зоны бетона:

,

где α – коэффициент, принимаемый равным 0,85 для тяжелого бетона;

 напряжение в арматуре: для принятой ненапрягаемой арматуры класса А-III  ;

 предельное напряжение в  арматуре сжатой зоны: для принятых условий работы МПа;

подставляя найденные  значения, находим:

т.о. можно убедиться  в выполнении условия (1):

     Минимальная рабочая толщина плиты [2]:

,  

где максимальный изгибающий момент: ;

расчетное сопротивление бетона сжатию.

ширина рассматриваемого участка плиты: ;

коэффициент, определяемый согласно прил. 4 [2] в зависимости от : ;

     Полная  высота сечения плиты:

 

где а – толщина защитного слоя бетона: согласно п. 5.4 [4] для рабочей продольной арматуры плиты а ≥ 15 мм, т.о. принимаем а = 20 мм;

     Толщина плиты монолитных междуэтажных перекрытия промышленных зданий принимается не менее 60 мм [1], следовательно, принимаем толщину плиты h = 70 мм. Тогда рабочая (полезная) высота плиты перекрытия будет составлять:

3.5 Расчет площади поперечного сечения арматуры.

     Армирование плиты, согласно заданным параметрам, производится сетками. Принимаем армирование сварными сетками с использованием арматуры класса А-III с расчетным сопротивлением продольному растяжению =355 МПа.

           Определение параметра [2]:

, 

где изгибающий момент;

расчетное сопротивление бетона сжатию:

ширина рассматриваемого участка  плиты: ;

рабочая высота плиты: .

     Определение расчетного значения площади арматуры:

, 

где изгибающий момент;

коэффициент, принимаемый согласно прил. 4 [2] в зависимости от относительной высоты сжатой зоны ;

рабочая высота плиты: ;

расчетное сопротивление арматуры растяжению: МПа.

             _{Примеры расчета площади арматуры:}

_{- в  крайних пролетах:}

                                      ;

по таблице в прил. 4 [2] находим (интерполяцией) соответствующее значение , тогда имеем:

                                  ;

_{- в средних пролетах  и над средними  опорами:} 

                                       ;

по таблице в прил. 4 [2] находим (интерполяцией) соответствующее значение и получим:

                                  ;

- над второй и предпоследней опорой:

                                     ;

по таблице в прил. 4 [2] находим (интерполяцией) соответствующее значение и получим:                               

.

Окончательный выбор продольной рабочей арматуры в плите перекрытия представлен  в табл. 2. 
 
 
 

3.6 Проверка по проценту армирования.

     Процент армирования вычисляется следующим образом [2]:

μ =

,

где фактическая площадь арматуры, определяемая по табл. 1 прил. 5 [2];

- площадь бетона;

ширина рассматриваемого участка  плиты: ;

рабочая высота плиты: .

     Полученные  значения фактического процента армирования  представлены в табл. 2. 

Определение количества, диаметра арматуры и фактического процента армирования для плиты перекрытия.

Таблица  2

 

     Полученные  значения фактического процента армирования  удовлетворяют соответствующим  рекомендациям [1], в которых оптимальный  процент армирования для плиты составляет .

     Окончательно  принимаем сварные плоские сетки (при расчетном диаметре рабочих стержней более 5 мм [2]) по ГОСТ 23279-85 «Сетки арматурные сварные для железобетонных конструкций и изделий», при необходимо учесть величину изгибающего момента при назначении шага арматурных стержней (расстояния между стержнями). Для сечения крайних пролетов принимаем легкую сетку шириной 200 см и длиной 350 см с шагом продольных и поперечных стержней, равным 100 мм, над первой и предпоследней опорой – сетку шириной 95 см и длиной 350 см с шагом продольных стержней 100 мм и шагом поперечных стержней 150 мм, в сечении средних пролетов – сетку шириной 200 см и длиной 350 см с шагом продольных и поперечных стержней 200 мм, над средними опорами – сетку шириной 95 см и длиной 350 см с шагом продольных и поперечных стержней 200 мм. Т.о. на каждую плиту длиной необходимо по 2 сетки каждого типа.

4. Расчет прочности второстепенной балки Б-2.

4.1 Определение моментов и поперечных сил.

     Второстепенная балка, крайними опорами которой служит стена, а промежуточными – главные балки, работает и рассчитывается как неразрезная многопролетная конструкция.

            Расчетные средние пролеты исчисляются как расстояния в свету между гранями   главных балок, а за расчетные крайние пролеты принимаются расстояния между гранями главных балок и серединами площадок опирания на стены.

             При предварительно назначенной ширине ребер главных балок и глубине заделки второстепенных балок в стены а₃ = 250 мм имеем:

     

     

     

     

       
 

                           Рис.3. Опалубочная схема второстепенной балки 

     В качестве материала для второстепенной балки, как и для всех железобетонных конструкций, используется бетон класса В25 с расчетным сопротивлением сжатию

R_b = 14,5 МПа (коэффициент условий работы принимается равным ), и стержневая арматура: рабочая класса А-III с расчетным сопротивлением растяжению = 365 МПа и

поперечная класса А-I с R_S = 225 МПа.

     Нагрузка  на второстепенные балки передается от плиты, причем при подсчете нагрузок неразрезностью плиты пренебрегают. Если на перекрытие действует равномерно распределенная нагрузка, то нагрузку на второстепенные балки также считают равномерно распределенной. Чтобы учесть упругое защемление второстепенных балок на опорах, к постоянной нагрузке добавляют четверть временной.

     Расчетная постоянная и временная нагрузки соответственно на второстепенную балку с грузовой площадью шириной l_пл, равной шагу второстепенных балок 2 м, будут находиться согласно формулам [2]:

,  ,

где постоянная нагрузка на 1 перекрытия (см. табл.1): ;

временная нагрузка на 1 перекрытия (см. табл.1): ;

ширина грузовой площади при  расчете второстепенной балки: ;

собственный вес 1 м балки:

,  

где ширина второстепенной балки: ;

высота второстепенной балки: ;

высота плиты: ;

плотность железобетона: ;

ускорение свободного падения: ;

.

.

      Расчетные изгибающие моменты и перерезывающие силы в неразрезных балках (табл.3 и табл.4) с равными или отличающимися не более чем на 10% пролетами в соответствии с перераспределением усилий вследствие пластических деформаций определяются с помощью таблиц (прил. 2 [2]) по формулам:

      

где a^*, b^*, g^*, d^* - табличные коэффициенты;

l_вт – пролет второстепенных балок: l_вт = 7000 мм.

Результаты вычислений представлены в табл.3 и табл. 4.

Изгибающие  моменты М в четырехпролетных неразрезных балках, загруженных равномерно распределенной нагрузкой.