книги / Проектирование монолитного железобетонного ребристого перекрытия с балочными плитами

3.2. Расчет размеров элементов перекрытия

3.2.1. Определение размеров плиты

Номинальная длина средних пролетов балочной плиты (расстояние между гранями второстепенных балок) назначается в пределах 1200…3000 мм кратным 50 мм. В крайних пролетах плита заводится в несущую стену на глубину не менее толщины плиты.

Минимальную толщину плиты назначают исходя из следующих требований:

–толщину монолитных плит для междуэтажных перекрытий жилых и общественных зданий следует принимать не менее 50 мм, для междуэтажных перекрытий производственных зданий – не менее 60 мм;

–толщина балочной плиты из тяжелого бетона должна быть не менее 1/35l при свободном опирании плиты (опирание на стену) и не менее 1/45l при упругой заделке плиты (монолитно связанной с железобетонной контурной балкой), где l – длина в свету меньшей стороны плиты (расстояние между стеной и балкой или между двумя балками).

Требуемую толщину плиты рекомендуется определять с учетом действующей нагрузки и принятого класса бетона [8, формула (7.8)]:

3.2.2. Определение размеров второстепенных балок

Номинальные пролеты второстепенных балок принимают в пределах 4500…7000 мм кратными 100 мм. Длина площадки опирания балок крайних пролетов на кирпичные стены назначается равной 250 мм.

Требуемый размер высоты сечения второстепенной балки вычисляют по формуле [8, формула (7.10)]

Полученное значение высоты сечения должно быть в пределах (1/18...1/12)lsb. Ширину сечения второстепенной балки принимают по соотношению (3.9), но

не менее 150 мм.

3.2.3. Определение размеров главных балок

Номинальные пролеты главных балок принимают в пределах 6000…9000 мм кратными 100 мм. Длина площадки опирания балок крайних пролетов на кирпичные стены назначается не менее 250 мм, исходя из расчета каменной кладки стены на смятие.

11

Определяют минимальную высоту сечения главной балки: высота сечения главной балки (при использовании тяжелого бетона) должна быть в пределах (1/12...1/8)lmb, где lmb – номинальный пролет главной балки.

Требуемый размер высоты главной балки вычисляют по формуле [8, формула

(7.11)]

Полученное значение высоты сечения должно быть в пределах (1/12...1/8)lmb. Ширину сечения главной балки принимают по соотношению (3.11), но не ме-

нее 150 мм.

4.РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ПЛИТЫ

4.1.Статический расчет плиты

4.1.1.Определение расчетной схемы и нагрузок на плиту

Монолитные ребристые перекрытия в большинстве случаев проектируются с балочными плитами, соотношение между сторонами ячеек которых l2/l1 > 2. При расчете балочной плиты, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой, рассматривают грузовую полосу шириной 1 м (см. рис. 3.2). Конструктивная схема полки плиты (разрез перекрытия вдоль грузовой полосы) показана на рис. 4.1, а. На расчетной схеме балочная плита представляет собой многопролетную неразрезную балку с шарнирными опорами, нагруженную погонной равномерно распределенной нагрузкой (рис. 4.1, б).

Для крайних пролетов плиты расчетным пролетом является расстояние от грани крайней балки до центра тяжести эпюры давления под площадкой опирания плиты на стену:

где m – привязка внутренней грани кирпичной стены к модульной координационной оси стены; lsup – длина площадки опирания плиты на стену.

Для средних пролетов плиты расчетным является расстояние в свету между второстепенными балками: l2 = ls – bsb.

Подсчет равномерно распределенных нагрузок на 1 м2 плиты целесообразно производить в табличной форме (см., например, табл. 4.1, в которой приняты следующие обозначения: tsf – толщина покрытия пола, tcf – толщина прослойки пола, γ0 – объемный вес материала), при этом все расчетные нагрузки допускается определять с учетом коэффициента надежности по ответственности зданий γn. Для зданий нормального уровня ответственности γn = 1,0.

12

Затем определяются погонные расчетные нагрузки на балочную плиту шири-

ной b = 1,0 м:

–постоянная g = qb;

–временная p = pb;

–полная q = g + p.

4.1.2. Определение расчетных усилий в плите

Расчетные усилия в плите определяют с учетом их перераспределения вследствие пластических деформаций бетона.

Наибольшие изгибающие моменты в пролетных и опорных сечениях (рис. 4.1, в) вычисляют по известным формулам для многопролетной неразрезной балки.

Изгибающие моменты в характерных сечениях:

– в крайних пролетах

– в средних пролетах и на средних опорах

14

Если отношение hs ls ≥1 30 , то в плитах, окаймленных по всему контуру мо-

нолитно связанными с ними балками, изгибающие моменты в средних пролетах уменьшают на 20 % для учета возникающего распора, тогда

где M3mid , M4mid – моменты в средних пролетах и на опорах, вычисленные с учетом

перераспределения усилий.

Поперечные силы при расчете плит, как правило, не определяют, так как в плитах перекрытий обычно выполняется условие

где Q – поперечная сила в наклонном сечении с длиной проекции с на продольную ось элемента; Qb – поперечная сила, воспринимаемая бетоном. Поперечная сила Qb вычисляется по формуле [5, формула (6.67)]

где ϕb2 – коэффициент, принимаемый равным 1,5; Rbt – расчетное сопротивление бетона осевому растяжению.

4.2. Конструктивный расчет плиты

Цель конструктивного расчета – определение требуемой площади сечения рабочей арматуры в характерных сечениях плиты:

–в середине крайнего пролета;

–на первых промежуточных опорах;

–в середине средних пролетов и на средних опорах плит.

Расчетным сечением балочной плиты является прямоугольник (рис. 4.2), ширина которого b = 1000 мм, а высота h численно равна hs.

Расчет производится в следующей последовательности:

1. Для принятых классов бетона и арматуры определяют расчетные сопротивления бетона (Rb) и арматуры (Rs). При этом расчетные значения сопротивления бетона следует умножать на коэффициент условий работы γbi, определяемый в соответствии с п. 5.1.10 свода правил [5].

Расчетное сопротивление арматуры Rs принимают по табл. 5.8 [5]. 2. Определяется рабочая высота сечения плиты:

где h – высота сечения; a – расстояние от растянутой грани до центра тяжести растянутой арматуры. Этот размер для плиты, учитывая конструктивные требования к толщине защитного слоя бетона (см. п. 4.3.2), предварительно следует принять равным 23…25 мм, если среда эксплуатации неагрессивная.

15

PNRPU

дуется принимать не менее 4 мм. Площадь сечения рабочей арматуры As должна быть не менее требуемой по расчету Asтр. Диаметр и шаг стержней рабочей арматуры можно подобрать по прил. 2.

Площадь сечения распределительной арматуры в балочных плитах должна составлять не менее 20 % от площади сечения рабочей арматуры в месте наибольшего изгибающего момента. Диаметр и шаг стержней этой арматуры в зависимости от диаметра и шага стержней рабочей арматуры можно принять по прил. 3.

4.3.2. Требования к толщине защитного слоя бетона

Толщину защитного слоя бетона назначают в соответствии с п. 8.3.2 свода правил [5]. При этом учитывают тип конструкции, назначение арматуры в конструкции (продольная рабочая, поперечная, распределительная, конструктивная арматура), условия окружающей среды и значение диаметра арматуры.

Согласно п. 8.3.2 [5], минимальные значения толщины защитного слоя бетона ab для рабочей арматуры следующие [5, табл. 8.1]:

–в закрытых помещениях при нормальной и пониженной влажности 20 мм;

–в закрытых помещениях при повышенной влажности (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий) 25 мм;

–на открытом воздухе (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий) 30 мм.

При наличии агрессивного воздействия толщина защитного слоя принимается не менее значений, указанных вСНиП [4, табл. 10, 11], с учетом пп. 2.20 и 2.21 [4].

Для конструктивной арматуры минимальные значения толщины защитного слоя бетона принимают на 5 мм меньше по сравнению с требуемыми для рабочей арматуры.

Во всех случаях толщина защитного слоя бетона должна быть не менее диаметра стержня защищаемой арматуры.

4.3.3. Конструкция армирования плиты

Конструкцию армирования плиты разрабатывают по одному из двух вариантов, наиболее часто применяемых в современном строительстве:

1)армирование плиты плоскими сварными сетками с поперечным расположением рабочих стержней;

2)армирование плиты сварными рулонными сетками с продольным расположением рабочих стержней.

4.3.3.1. Армирование плиты плоскими сварными сетками с поперечным расположением рабочих стержней

Балочные монолитные плиты, армированные плоскими сварными сетками, конструируют в соответствии с рис. 4.3.

Для армирования плиты принимают сварные сетки, рабочие стержни которых целесообразно изготавливать из арматурной проволоки класса В500 или стержне-

17

вой арматуры класса А500С (допускается А400), распределительные – из арматурной проволоки класса В500.

Пролетную арматуру плит шириной до 3 м и длиной до 6 м конструируют в виде плоской цельной сварной сетки (рис. 4.3, а), поперечные стержни которой – рабочая арматура плиты.

Рис. 4.3. Схемы армирования полки плиты плоскими сварными сетками: а – схема раскладки пролетных сеток при шаге второстепенных балок до 3,0 м; б – схема раскладки пролетных сеток при шаге второстепенных балок свыше 3,0 м; в – схема расположения надопорной арматуры в виде одной сетки; г – схема расположения надопорной арматуры в виде двух раздвинутых сеток

При диаметре рабочей арматуры более 10 мм плиты можно армировать плоскими узкими унифицированными сварными сетками. Длина таких сеток должна соответствовать ширине плиты (расстоянию между второстепенными балками), которая в этом случае может быть и более 3 м (рис. 4.3, б). Продольные стержни

18

сеток выполняют в этом случае роль рабочей арматуры, поперечные – распределительной, стыкуемой в плите внахлестку без сварки.

Расстояния между осями стержней рабочей арматуры в средней части пролета плиты и над опорой при толщине плиты h ≤ 150 мм нормами [5] рекомендуется принимать не более 200 мм, а при h > 150 мм – не более 1,5h.

Надопорную арматуру неразрезных плит конструируют в соответствии со схемами на рис. 4.3, в, г в виде одной (рис. 4.4, а) или двух со сдвижкой (рис. 4.4, б) сеток, укладываемых вдоль балок. Длину рабочих стержней последних принимают так, чтобы она в одну сторону от грани балки составляла 1/4 пролета плиты, а в другую – 1/8 пролета плиты.

Рис. 4.4. Армирование опор полки плиты плоскими сварными сетками (сечения вдоль рабочей арматуры): а – средняя опора плиты с надопорной арматурой в виде одной сетки; б – средняя опора плиты с надопорной арматурой в виде двух раздвинутых сеток; в – крайняя опора плиты на кирпичной стене; г – армирование плиты над главной балкой

снадопорной арматурой в виде одной сетки

Вместах заделки плиты в стену (рис. 4.4, в) дополнительно устанавливают верхние сетки (сетка С6), площадь сечения рабочих стержней которых должна составлять не менее 1/3 площади сечения пролетной арматуры. Длина рабочих стержней назначается из условия, что расстояние от внутренней поверхности стены до края сетки должно составлять 1/10 пролета плиты.

19

Над главными балками устанавливают сетки (рис. 4.4, г) с таким же шагом стержней, как шаг стержней сетки над второстепенными балками, но длину рабочих стержней назначают из расчета, что величина свесов сетки в каждую сторону от грани балки составит 1/4 расчетного пролета плиты.

4.3.3.2. Армирование плиты рулонными сетками с продольным направлением рабочих стержней

Многопролетные монолитные балочные плиты толщиной до 100 мм рекомендуется армировать сварными рулонными сетками с продольным направлением рабочей арматуры. При этом используется арматура диаметром до 8 мм.

Рулонные сетки с продольным направлением рабочих стержней раскатывают поперек второстепенных балок с нахлестом вдоль поперечных стержней без сварки (рис. 4.5, а). В крайних пролетах и на первых промежуточных опорах, где возникает наибольший изгибающий момент, на основную сетку укладывается дополнительная сетка, которая заводится за первую промежуточную опору на 1/4 пролета плиты (рис. 4.5, б).

Дополнительные надопорные сетки устанавливают в местах заделки плиты в стену в нерабочем направлении и над главными балками (рис. 4.5, в).

Требования к дополнительным сеткам в указанных местах аналогичны требованиям к надопорной арматуре для варианта армирования плоскими сет-

ками (рис. 4.5, г, д).

Стержни рабочей арматуры основных рулонных сеток должны быть класса В500, А400, А500 (допускается А500С), а стержни распределительной арматуры – класса В500. В дополнительных сетках, которые устанавливают в крайних пролетах и на первых промежуточных опорах, продольные рабочие и поперечные распределительные стержни обычно принимают из того же класса и диаметра, что

ив основных сетках, но с большим шагом стержней.

4.4.Проверка несущей способности сечений плиты

спринятым армированием

Проверка достаточности подобранной арматуры в расчетных сечениях 1–1, 2–2, 3–3, 4–4 (см. рис. 4.1) выполняется в следующей последовательности:

1. Уточняется рабочая высота сечения (см. рис. 4.2):

h0 = h – a.

Здесь расстояние

a = ab + d/2,

где ab – толщина защитного слоя бетона, назначаемая по п. 4.3.2 в зависимости от диаметра принятого стержня; d – диаметр стержня рабочей арматуры.

2. Определяется высота сжатой зоны бетона x по формуле [6, формула (3.16)]

20