Глава 1. Проектирование монолитного железобетонного перекрытия

 

В соответствии с заданием требуется запроектировать четырехэтажное здание промышленного типа с размерами в плане между внутренними гранями стен L = 36,6 м, В = 24,6 м. Стены кирпичные несущие толщиной 510 мм. Привязка разбивочных осей стен принята равной 120 мм.

Оконные проемы в здании приняты шириной 2,3 м, высотой 2,1 м. Высота этажей между отметками чистого пола h _эт = 4,2 м. Временная нагрузка нормативная на всех междуэтажных перекрытиях

, в том числе кратковременная . Снеговая нагрузка на кровле .

Подошва фундаментов основывается на грунте с расчетным сопротивлением R = 0,3 МПа. Отметка подошвы фундамента – 1,5 м.

Междуэтажные железобетонные перекрытия опираются на наружные кирпичные стены и внутренние железобетонные колонны. Кровельное покрытие опирается только на наружные стены. В качестве несущих элементов покрытия используются сборные железобетонные фермы или балки. Промежуточные колонны доводятся только до междуэтажного перекрытия четвертого этажа.

Классы бетона и арматуры выбираются проектировщиками в соответствии с действующими нормативными документами.

Состав пола на междуэтажных перекрытиях и на первом этаже принимается типовым в зависимости от назначения помещения и характера технологии производства в нем.

 

Разбивка балочной клетки

     Основные принципы проектирования разбивочной схемы балочной клетки монолитного железобетонного перекрытия изложены в учебнике [9] и учебном пособии [11].

При рекомендуемой величине пролетов второстепенных и главных балок от 5,0 до 7,0 м, в зависимости от интенсивности временной нагрузки на заданной длине здания в свету L = 36,6 м и ширине В = 24,6 м могут быть приняты 6 пролетов второстепенных продольных балок и 4 пролета главных поперечных балок. С учетом рекомендаций [11] о целесообразности уменьшения до 10 % крайних пролетов балок в сравнении со средним получим (рис. 1)

,

 

откуда

.

 

Принимая с округлением средние пролеты второстепенных балок , получим величину крайних пролетов

.

 

При рекомендуемом шаге второстепенных балок от 1,8 до 2,5 м в каждом из четырех пролетов главных балок могут расположиться по три пролета плиты. С учетом рекомендаций [13] о целесообразности уменьшения до 20 % крайних пролетов плиты в сравнении со средними получим

,

откуда

.

Расчет плиты перекрытия

В соответствии с п. 5.4 [3] толщина плиты монолитных перекрытий промышленных зданий принимается не менее 60 мм. Принимаем толщину плиты h _f = 80 мм.

Для определения расчетных пролетов плиты задаемся приближенно размерами поперечного сечения второстепенных балок:

, , принимаем , .

 

Рис. 1. Схема монолитного перекрытия

МП – монолитная плита, ВБ – второстепенная балка, ГБ – главная балка.

 

Принимая с округлением средние пролеты плиты , получим величину крайних пролетов

.

 

За расчетные пролеты плиты принимаем:

· в средних пролетах – расстояния в свету между гранями второстепенных балок

· в крайних – расстояния от граней второстепенных балок до середины площадок опирания плиты на стену (рис. 2).

 

Рис. 2. Общий вид монолитной плиты перекрытия

 

При ширине второстепенных балок b = 200 мм и глубине заделки плиты в стену в рабочем направлении а ₃ = 120 мм (полкирпича) получим

,

.

 

Расчетные пролеты плиты в длинном направлении при ширине главных балок (ориентировочно) 300 мм и глубине заделки плиты в стены в нерабочем направлении а ₃ = 60 мм (четверть кирпича)

,

.

 

При соотношении длинной и короткой сторон  плита условно рассчитывается [4] как балочная неразрезная многопролетная, работающая в коротком направлении. (рис. 3).

 

Рис. 3. Расчетная схема плиты перекрытия

 

 

Статический расчет

Для расчета монолитной плиты вырезаем условную полосу шириной 1м, вдоль рабочего направления. Сбор нагрузок приведен в табл. 1

Таблица 1

 

Величины расчетных изгибающих моментов в неразрезной балочной плите с равными или отличающимися не более чем на 20 % пролетами () определяются с учетом перераспределения усилий вследствие пластических деформаций бетона и арматуры в соответствии с [6] по формулам:

· в крайних пролетах

;

· в средних пролетах и над средними опорами (рис. 3)

;

 

· над второй от конца опорой при армировании рулонными сетками (непрерывное армирование)

;

· то же при армировании плоскими сетками (раздельное армирование)

,

где l – больший из примыкающих к опоре расчетный пролет.

Определение толщины плиты

Для монолитного железобетонного перекрытия принимаем бетон проектного класса по прочности на сжатие В 15. С учетом соотношения длительных нагрузок к полным равного 15,24 / 17,04 = 0,89 < 0,9 (в соответствии с п. 3.3 [3]) расчетные сопротивления определяются с коэффициентом условий работы g _{b 1} = 1,0; ; Е _b = 24000 МПа; .

Арматуру в плите перекрытия принимаем для двух вариантов армирования:

· арматурой класса В 500 с расчетным сопротивлением R_s = = 415 МПа при армировании рулонными сварными сетками (непрерывное армирование), Е _s = 200000 МПа;

· арматурой класса А 400 с расчетным сопротивлением R_s = = 355 МПа при армировании плоскими сетками (раздельное армирование), Е _s = 200000 МПа.

 

Необходимую толщину плиты перекрытия определяем при среднем оптимальном коэффициенте армирования m = 0,006 по максимальному моменту М _В = 5,32 кНм и ширине плиты b ^' _f = 1000 мм.

Расчетная высота сечения плиты при относительной ее высоте

 –для арматуры класса В500;   – для арматуры класса А 400,

где x _R определяется по табл. 3.2 [3].

При  и

 – для арматуры класса В 500;

 – для арматуры класса А 400;

.

 

Полная высота сечения плиты при диаметре арматуры d = 10 мм и толщине защитного слоя 10 мм , где . Оставляем принятую ранее толщину плиты , расчетную высоту сечения .

Расчет продольной арматуры в плите

Расчеты по определению необходимого количества рабочей арматуры в многопролетной неразрезной плите монолитного перекрытия сведены в табл. 2 для двух вариантов армирования – непрерывного, сварными рулонными сетками из арматуры класса В500 и раздельного, плоскими сварными сетками из арматуры класса А400 (рис. 4, 5).

Для плит, окаймленных по всему контуру монолитно связанными с ними балками, в сечениях промежуточных пролетов и у промежуточных опор величины изгибающих моментов, а, следовательно, и необходимое количество рабочей продольной арматуры разрешается уменьшать до 20 % на средних участках между осями 2-6 согласно [6].

На участках в средних пролетах и над средними опорами

.

 

Таблица 2

Продолжение таблицы 2

Схема армирования приведены на рис. 4, 5.

Рис. 4. Раздельное и непрерывное армирование монолитной плиты перекрытия

 

Рис. 5. Разрез I-I, II-II

При выборе сеток в табл. 2 учтено указание п. 1.6 ГОСТ 8478-81 о том, что вследствие ограниченной номенклатуры стандартных сеток, разрешается изготовление нестандартных, при условии, что диаметры всех продольных рабочих стержней будут одинаковыми, не превышающими 5 мм в рулонных сетках (при арматуре класса А 400 6 мм), диаметры всех поперечных стержней будут также одинаковыми, не превышающими 8 м как в рулонных, так и в плоских сетках. При армировании разрешается разрезка сеток.