Расчет и конструирование плиты монолитного перекрытия

ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОНОЛИТНОГО РЕБРИСТОГО ПЕРЕКРЫТИЯ

Монолитные ребристые перекрытия состоят из плит, второстепенных и главных балок, которые бетонируются вместе и представляют собой единую конструкцию. Плита опирается на второстепенные балки, а второстепенные балки - на главные, опорами, которых служат колонны и стены (рис. 1.1) Пролеты плит пронимаются 1,7-2,7 м, второстепенных балок 5-7 м, главных балок 6-8 м. Толщина плиты при полезной нагрузке V до 10 кН/м 2 принимается 7-8 см, но не менее 1/30 пролета плиты. Высота сечения второстепенных балок составляет (1/12-1/20) пролета, главных балок (1/8-1/15) пролета, ширина сечений балок b=(0,4-0,5)h. Высота балок принимается кратной 5 см при h≤60 см и при h>60 см — кратной 10 см, ширина балок — кратной 5 см. Перекрытие выполняют из бетона класса B15-B20 и армируют арматурной проволокой класса B500 и стержневой арматурой классов А400, А500.

В курсовом проекте наружные несущие стены выполняются из кирпича, привязка стен к разбивочным осям 200 мм, колонны монолитные железобетонные. Размеры здания в плане 19,5 м на 48,6 м с шагом колонн 6,5 х 5,4 м.

Рис. 1.1. Конструктивная схема монолитного ребристого перекрытия

Принимаем поперечное расположение главных балок (в направлении большего пролета). Второстепенные балки размещаются в продольном направлении с шагом 6,5/4 = 1,625 м (рис. 1.1) так, чтобы соотношение пролетов плиты перекрытия было больше двух. Плита в этом случае рассчитывается как балочная в направлении короткого пролета.

Принимаем глубину опирания на стены плиты 0,12 м, второстепенных балок — 0,25 м, главных балок — 0,38 м.

Задаемся предварительно размерами сечений:

· плиты 162,5/30 = 5,42 см; принимаем h_пл. = 7 см

· второстепенные балки h_в.б. = 540/15 = 36 см, принимаем h_в.б. = 40 см

b_в.б. = 0,5· h_в.б. = 20 см;

· главные балки h_г.б. = 650/10 = 65 см;

b_г.б. = 0,4· h_г.б. = 26 см, принимаем b_г.б. = 30 см.

Расчет перекрытия состоит из последовательных расчетов его элементов: плиты, второстепенных и главных балок. При расчете элементов перекрытия можно ограничиться расчетом по несущей способности, так как при назначенных предварительно размерах поперечных сечений жесткость элементов, как правило, достаточна. В данном курсовом проекте согласно заданию на проектирование, расчет и конструирование главной балки не выполняются.

Материалы для перекрытия

Бетон тяжелый класса по прочности на сжатие B20:

R_b = 11,5 МПа; R_bt = 0,9 МПа (прил. 3),

коэффициент условий работы бетона γb1=0,9

Арматура:

- для армирования плит — обыкновенная арматурная проволока класса B500, Ø 3-5 мм,

R_s = 435 МПа (прил.6)

- для армирования второстепенных балок продольная арматура класса

А500С R_s = 435 МПа (прил.6), поперечная арматура А240, R_s = 215 МПа

(прил.6), R_sw = 170 МПа (прил. 7).

По уровню ответственности здание относится к нормальному уровню, γ n = 1,0.

Расчет и конструирование плиты монолитного перекрытия

Расчетные пролеты и нагрузки

Для крайних пролетов расчетным пролетом является расстояние от грани крайней балки до оси опоры плиты на стене:

· в коротком направлении:

где l_n — пролет плиты между осями балок, l_n = 6,5/4 = 1,625 м;

δ — привязка стен, δ = 0,2 м;

b_в.б.= 0,2— ширина второстепенной балки;

с — размер площадки опирания плиты.

· в длинном направлении:

Для средних пролетов плиты расчетным является расстояние в свету между балками:

· в коротком направлении (между второстепенными балками):

· в длинном направлении (между главными балками):

Так как соотношение пролетов:

плиту рассчитываем, как балочную в направлении коротких пролетов.

Расчет балочной плиты, загруженной равномерно распределенной нагрузкой, производится как многопролетной неразрезной балки с условной шириной 100 см

(рис. 1.1), крайними опорами для которой являются продольные кирпичные стены, а средними — второстепенные балки. Расчетная схема плиты показана на рис. 1.3.

Нагрузки на 1м² плиты

Виды нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м²	Коэфициент надежности по нагрузке γ _f	Расчетная нагрузка, кН/м²
Постоянная: 1. Ламинат, δ=0,012 м, ρ=750 кг/м³ 2. Мастика клеящая δ=0,003 м, ρ=1400 кг/м³ 3. Древ. волокн. плита δ=0,015 м, ρ=600 кг/м³ 4. Цем.-пес. стяжка δ=0,07 м, ρ=1800 кг/м³ 5. Монолитная плита δ=0,07 м, ρ=2500 кг/м³	0,09 0,042 0,09 1,26 1,75	1,2 1,3 1,2 1,3 1,1	0,108 0,0546 0,108 1,638 1,925
Итого постоянная нагрузка, g	3,232		3,834
Временная: 1. Перегородки, 2. Полезная	0,5 3,4	1,2 1,2	0,6 4,08
Итого временная нагрузка, V	3,9		4,68
Полная нагрузка, g+V	7,132		8,514

Погонная нагрузка полная, действующая на многопролетную плиту шири ной 1 м (100 см),

g + V= 8,514 кН/м

Рис. 1.2. Конструктивная схема монолитной плиты и схема опирания плиты на наружную стену.

Рис. 1.3. Расчетная схема плиты и эпюра моментов.

Определение усилий

В первом пролете и на первой промежуточной опоре:

В средних пролетах и на средних опорах:

Изгибающие моменты в средних пролетах и над средними опорами снижаются на 27% за счет благоприятного влияния распора (при опирании плит по четырем сторонам).

Расчет прочности на действие изгибающих моментов

1. В средних пролетах плит, не окаймленных по контуру:

Рис. 1.4 Расчетное сечение плиты

Определяем граничное значение относительной высоты сжатой зоны:

где ε _s,el – относительная деформация арматуры растянутой зоны, вызванная внешней нагрузкой при достижении в этой арматуре напряжения, равного R_s;

ε_b2 – относительная деформация сжатого бетона при напряжениях, равных

R_b, принимаемая равной 0,0035.

Для арматуры с физическим пределом текучести значение ε_s,el определяется

по формуле: