С О Д Е Р Ж А Н И Е

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет строительства и архитектуры

Кафедра строительных конструкций

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ РЕБРИСТОГО БАЛОЧНОГО

МОНОЛИТНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО ПЕРЕКРЫТИЯ

ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ЗДАНИЯ

Методические указания к курсовой работе №1

Дисц. «Железобетонные и каменные конструкции»

Для студентов д/о специальности 270102 «Промышленное и гражданское строительство»

Киров 2010

УДК 624.012.4

Составитель: к.т.н., доц. каф.СК Рожин Д.Н.

Рецензент: к.т.н., доц. Исупов С.А.

Методические указания предназначены студентам дневного отделения специальности 270102 «Промышленное и гражданское строительство» при выполнении курсовой работы №1 по курсу «Железобетонные и каменные конструкции и содержат общие рекомендации по проектированию элементов монолитного железобетонного ребристого перекрытия с примером расчета.

С О Д Е Р Ж А Н И Е

1. Общие положения..................................................................................................5

1.1. Объект курсового проектирования ………………………………………….5

1.2. Цели курсового проектирования …………………………………………….5

1.3. Состав и объем первой курсовой работы ……………………………………6

1.4. Методика проектирования железобетонных конструкций………………….7

2. Эскизное проектирование ……………………………………………………….8

2.1. Общие задачи и приемы эскизного проектирования ………………………..8

2.2. Определение конструкции пола ………………………………………………8

2.3. Разбивка сетки колонн здания, назначение привязок осей, выбор направления пролета основных несущих конструкций перекрытия ………………………9

3. Составление расчетных схем элементов перекрытия ………………………..12

3.1. Роль и значение расчетных схем в проектировании конструкций ………..12

3.2. Принципы построения расчетных схем железобетонных конструкций ….12

3.3. Особенности построения расчетных схем элементов монолитного перекрытия ………………………………………………………………………………15

4. Подсчет нагрузок на элементы перекрытия …………………………………...20

4.1. Общие сведения о нагрузках …………………………………………….…..20

4.2. Подсчет нагрузки равномерно распределенной по площади………………21

4.3. Подсчет нагрузки равномерно распределенной по длине конструкции…..22

4.4. Подсчет сосредоточенных нагрузок ………………………………………...22

5. Статический расчет элементов перекрытий …………………………………..25

5.1.Особенности расчета конструкций по упругой стадии ……………………25

5.2. Особенности статического расчета неразрезных балок по упругопластической стадии с планируемым перераспределением моментов…………………...26

5.3. Статический расчет неразрезных балок по упругопластической

стадии с фиксированным перераспределением усилий ………………………...30

6. Общие положения конструирования арматуры ………………………………30

6.1. Основные принципы и приемы назначения диаметра и шага арматуры железобетонных элементов, полученной по расчету ………………………………30

6.2. Назначение конструктивной арматуры в элементах

железобетонных перекрытий …………………………………………………….32

7. Конструирование арматуры железобетонных изгибаемых элементов ……...34

7.1. Выбор типа арматурного изделия …………………………………………...34

7.2. Конструирование арматурных изделий плитных элементов………………34

7.3. Конструирование продольной арматуры балочных элементов……………38

7.4. Рациональное армирование конструкций …………………………………..39

8. Пример расчета и конструирования элементов железобетонного монолитного перекрытия с балочными плитами ………………………………………………..44

8.1. Расчет и конструирование монолитной плиты перекрытия ………………45

8.2. Расчет и конструирование второстепенной балки…………………………52

8.3. Расчет и конструирование главной балки …………………………………..62

ЛИТЕРАТУРА...........................................................................................................73

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Объект курсового проектирования

В первой курсовой работе студентам предлагается запроектировать основные элементы междуэтажного перекрытия промышленного здания в монолитном исполнении.

Конструктивная схема здания задается таким образом, чтобы исключить влияние горизонтальных нагрузок (от ветра, например) на элементы перекрытия, и рассмотреть возможно больше вариантов опирания элементов перекрытия на вертикальные несущие конструкции - колонны и стены. Задается здание с внутренним неполным железобетонным каркасом и наружными несущими кирпичными стенами. Здание имеет жесткую конструктивную схему благодаря тому, что кирпичные стены перпендикулярных направлений расположены не более чем через 48 метров.

В связи со спецификой проектирования монолитных железобетонных конструкций при проектировании перекрытия предлагается подобрать и законструировать арматуру в элементах перекрытия.

1.2. Цели курсового проектирования

В результате выполнения курсового проектирования студент должен ознакомиться:

- с учебной и нормативной литературой по вопросам проектирования железобетонных конструкций;

- с общей методикой проектирования строительных конструкций;

- с видами и размерами изгибаемых железобетонных элементов перекрытия;

- с принципами построения расчетных схем железобетонных изгибаемых элементов;

- с особенностями выполнения рабочих чертежей железобетонных элементов, конструкций и узлов;

- с основными правилами конструирования арматуры изгибаемых железобетонных элементов.

Должен знать:

- методику подсчета и преобразования распределенных и сосредоточенных нагрузок;

- приемы и особенности составления расчетных схем простейших железобетонных конструкций;

- особенности статического расчета железобетонных изгибаемых элементов по упругопластической стадии работы;

- принципы конструирования арматуры, обеспечивающие совместную работу арматуры с бетоном.

Должен уметь:

- определять усилия, действующие в различных сечениях изгибаемых железобетонных элементов упрощенным способом;

- применять ПЭВМ для определения усилий и анализировать результаты машинного счета;

- применять методику конструктивного расчета изгибаемых железобетонных элементов для расчета по первой группе предельных состояний;

- конструировать рабочую арматуру изгибаемых железобетонных элементов.

1.3. Состав и объем первой курсовой работы

Железобетонное перекрытие в первом курсовом проекте предлагается запроектировать в монолитном варианте. В данном случае перекрытие как конструкция состоит из нескольких элементов, определенным образом объединенных в одно целое для выполнения эксплуатационных задач. Для перекрытия эта задача заключается в том, чтобы воспринять временную (от оборудования, материалов и людей) и постоянную (от собственной массы) нагрузки, тем или иным способом распределенные по всей поверхности пола этажа, и передать их на вертикальные несущие конструкции (колонны и стены), подпирающие перекрытие только в нескольких точках, расположенных, как правило, достаточно регулярно.

Конструктивно перекрытие принимается ребристым с балочными плитами и состоит из следующих элементов:

-главных балок (монолитно сопряженных с колонной);

-второстепенных балок (монолитно сопряженных с главными балками);

-плиты (монолитно сопряженной с теми и другими балками).

Выполнение курсовой работы осуществляется студентами самостоятельно в течение установленного срока проектирования.

Методические указания проиллюстрированы примерами расчета и конструирования элементов, однако, используемый пример расчета не является сквозным!!!!

1.4. Методика проектирования железобетонных конструкций.

Проектирование конструкций обычно производится в последовательности опирания конструкций, чтобы уточненная собственная масса уже рассчитанных конструкций была учтена в расчете, на которые передается нагрузка.

Традиционно в практике железобетонных конструкций проектирование любого узла или конструкции состоит из рада последовательных этапов. В этом смысле приведенная ниже методика является универсальной:

-эскизное проектирование;

-составление расчетной схемы и подсчет нагрузок;

-статический или динамический расчет;

-конструктивный расчет;

-конструирование (для железобетонных конструкций - арматуры);

-выполнение рабочих чертежей.

Строго соблюдая последовательность проектирования, уяснив и освоив основные приемы работы на каждом из этапов, ознакомившись с особенностями, которые возникают на каждом этапе для различных видов и типов конструкций, студент сможет в дальнейшем проектировать конструкции, которые на встречались ему ранее.

Данные методические указания совместно с источниками, приведенными в списке литературы на стр. дают рекомендации по работе проектировщика на каждом из этапов.

2. ЭСКИЗНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

2.1. Общие задачи и приемы эскизного проектирования

Прежде чем рассчитывать конструкцию, необходимо объемно представить себе общий вид, принять ее размеры и конфигурацию в соответствии с заданием на проектирование, эксплуатационным назначением, требованиями норм.

Необходимо в деталях представить себе взаимосвязь проектирумой конструкции с другими несущими и ограждающими конструкциями, со всеми ее свойствами и конструктивными возможностями.

Эскизное проектирование выполняется на основе знаний частей зданий, строительной физики, строительных материалов и строительной механики, специальных дисциплин с использованием умений и навыков, полученных при изучении курсов начертательной геометрии и черчения.

Большую роль при эскизном проектировании играет способность студента объединить и использовать эти знания, применить известные конструктивные решения, прогнозировать характер работы будущей конструкции.

2.2. Определение конструкции пола

Исходя из назначения здания, а по заданию - здание промышленное, конструкция пола назначается в соответствии с [4]. В данной курсовой работе для принятия конструкции пола можно воспользоваться рис.1. Принятую конструкцию пола необходимо эскизно показать в пояснительной записке с указанием толщин слоев и объемного веса материалов, дать пояснение, почему именно эта конструкция пола принята.

2.3. Разбивка сетки колонн здания, назначение привязок осей, выбор направления пролета основных несущих конструкций перекрытия

В задании на курсовое проектирование указаны сетка колонн, размеры здания в осях, материал и толщина стен. Следует вспомнить, что привязка наружных кирпичных стен принимается 200мм (от внутренней грани стены) как средняя величина опирания элементов перекрытия. Правила обозначения и порядок расположения цифровых и буквенных осей известны. Глубина опирания монолитной плиты на стену принимается 12см, второстепенной балки 25см, но не менее половины высоты, главной балки 38см, но также не менее половины высоты. Основные соображения, которыми руководствуются при выборе направления основных несущих конструкций (главных балок), следующие: увеличение устойчивости здания в направлении наименьшей жесткости стен, архитектурно-эстетические свойства внутренних помещений.

Особенности эскизного проектирования монолитного перекрытия

В монолитном перекрытии все элементы – плита, второстепенная балка, главная балка – монолитно связаны между собой; качественные и количественные характеристики заранее не известны.

Первой задачей, которая решается при эскизном проектировании, является разбивка осей и балок перекрытия, назначение их направления количества и пролетов. В курсовой работе рекомендуется для плиты и балок принимать приблизительно равные пролеты с округлением до 50мм. Главную балку, если расчет производится вручную, рекомендуется проектировать так, чтобы на нее опиралось не более 3-х второстепенных балок в одном пролете это облегчит выполнение статического расчета с помощью таблиц, следует отметить,

что при выполнении курсовой работы не запрещено выполнять статический расчет главных балок с использование ПЭВМ.

Обычно в монолитном ребристом перекрытии принимается поперечное расположение главных балок по внутренним разбивочным осям с опиранием на колонны или кирпичные столбы и наружные продольные кирпичные стены. Второстепенные балки размещаются в продольном направлении здания по осям колонн или столбов и в третях пролетов главных балок с шагом L/3 так чтобы соотношение размеров плиты перекрытия было больше 2-х. Плита в этом случае рассчитывается как балочная в направлении короткой стороны.

Второй задачей эскизного проектирования монолитного перекрытия является назначение опалубочных размеров сечений. Ориентировочно на стадии эскизного проектирования размеры сечений элементов можно принять исходя из следующих рекомендаций:

-толщина плиты – 6,7,8,9см;

-высота второстепенной балки - 1/12¸1/15 пролета (рекомендуемые пролеты 5¸7м);

-высота главной балки 1/8¸1/12 пролета (рекомендуемые пролеты 6¸8м);

-ширина сечения балок принимается равной 1/2¸1/3 высоты.

Большие высоты сечения элементов перекрытия следует принимать при больших нагрузках и пролетах. При назначении размеров следует иметь в виду следующие соображения:

-размеры сечений балок назначаются кратными 50мм, а при высоте главной балки более 800 – кратно 100мм;

-главная балка не должна быть шире колонны или столба (400х400, 510х510, 640х640), лучше если она будет на 50,100мм уже для обеспечения анкеровки рабочих стержней;

-ширина главной балки не должна быть менее 250мм т.к. высокий уровень нагружения потребует постановки не менее 4-х стержней в нижнем ряду;

-второстепенная балка должна быть меньше главной по высоте по крайней мере на 50-100мм для обеспечения пропуска стержней второстепенной балки над стержнями главной балки;

-ширина второстепенной балки н должна быть менее 150мм для обеспечения возможности проведения работ по размещению каркасов и бетонирования.

Пример оформления эскиза перекрытия и размещаемые на нем данные приведены на рис.2. Эскиз перекрытия необходимо утвердить у преподавателя ведущего проект и только затем приступать к следующему этапу проектирования.

3. СОСТАВЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ СХЕМ ЭЛЕМЕНТОВ ПЕРЕКРЫТИЯ

3.1. Роль и значение расчетных схем в проектировании конструкций

При составлении расчетной схемы решается весьма сложная инженерная задача - переход от реальной конструкции к условной схеме, которая могла бы быть рассчитана методами строительной механики.

Расчетная схема отражает основные, самые важные для понимания работы и расчета конструкции факторы, и наоборот – опускает несущественные. Практика строительного проектирования так богата различными видами и сочетаниями конструкций, что построение расчетной схемы представляет всегда нестандартную задачу, которая может иметь много решений, в зависимости от того, кто ее решает, с какой целью, какие средства используются для дальнейших этапов проектирования.

3.2. Принципы построения расчетных схем железобетонных конструкций

Простейшее решение задачи построения расчетной схемы получается при представлении конструкции в виде стержня. Изгибаемые элементы, подлежащие расчету в первой курсовой работе, с большей или меньшей степенью точности могут быть представлены как горизонтальные стержни. На схеме изображается только геометрическая ось элемента, с указанием условий закрепления.

Набор типов закреплений, для которых есть способы решений в строительной механике весьма скромен, а реальные условия закрепления многообразны, поэтому приходится принимать решение в пользу того или другого классического условного закрепления, отдавая себе отчет в том, что при этом утрачиваются какие-то особенности работы конструкции.

На расчетной схеме проставляется расчетный пролет – расстояние между осями опорных реакций. Это заставляет принять еще одно решение - о месте передачи усилия на опоре в реальной конструкции, что тоже может быть принято по-разному. Например, при свободном опирании конструкции на стену место передачи определяется в зависимости от наличия/отсутствия распределительных элементов, соотношения модулей упругости материалов перекрытия и стены и эпюры распределения давления. После принятия такого решения определение расчетного пролета становится чисто геометрической задачей и может быть осуществлено достаточно просто на основании хорошо выполненного эскизного проекта.

Еще одним компонентом расчетной схемы является характер, величина и привязка (место расположения) расчетных нагрузок. Варианты характера нагрузок тоже не многочисленны: сосредоточенная, равномерно распределенная, распределенная по какому либо закону. В действительности нагрузка на конструкцию может принимать самый различный характер, величину и расположение, поэтому для упрощения приходится переходить к эквивалентной нагрузке по тому или иному критерию, например, по условию равенства изгибающих моментов в расчетном сечении. Следует помнить, что на конструкцию может действовать несколько нагрузок, расположение их может изменяться, поэтому на расчетной схеме отмечаются как минимум величина и размещение двух нагрузок: постоянной и временной. В том случае, если расположение временной нагрузки в процессе эксплуатации может меняться, приходится рассматривать расчетные схемы со всеми возможными вариантами размещения временной нагрузки.

3.3. Особенности построения расчетных схем элементов монолитного перекрытия

Монолитное перекрытие представляет собой целостную конструкцию, опирающуюся на кирпичные стены по контуру и на колонны или кирпичные столбы в узлах сетки разбивочных осей. Современные методы машинного расчета позволяют составить расчетную модель полностью всего перекрытия и получить усилия в каждом элементе в большом количестве сечений. Этот путь дает кардинальное приближение результатов статического расчета к реальной работе элементов перекрытия, учитывая их совместную работу. Без применения ПЭВМ этот путь не приемлем из-за большого объема вычислений. Поэтому приходится строить более простые стержневые схемы, поступаясь при этом соответствием расчетных схем действительной работе конструкций.

Построить стержневую расчетную схему для плоскостной конструкции плиты представляет собой задачу достаточной трудности для понимания. Необходимо временно забыть, что плита представляет собой единое целое с балками, считать, что она как бы лежит на них. Далее необходимо забыть, что балки прогибаются под нагрузкой, считать, что у плиты несмещаемые по вертикали опоры. Надо сказать, что, несмотря на эти допущения, результаты статического расчета дадут вполне удовлетворительное соответствие реальной работе плиты ввиду существенного различия в жесткостях плиты и балок, на которые она опирается. Последнее допущение, которое надо сделать, - из системы взаимно перпендикулярных балок выбрать балки только одного направления и считать. Что только они являются опорными для плиты.

В п.2.3. уже отмечено, что плита перекрытия проектируется по балочной схеме, поэтому при построении расчетной схемы она рассматривается только в коротком направлении, пренебрегая работой в длинном направлении. Это можно допустить потому, что моменты в коротком, более жестком направлении будут существенно больше, чем в длинном направлении.

Теперь приняв все эти допущения, можно рассматривать плиту как систему однотипных балок, уложенных вплотную друг к другу и опирающуюся на второстепенные балки, и, следовательно рассчитывать можно любую из них. Ширина балки существенного значения не имеет, но удобнее принять ширину равную 1м. Количество пролетов в рассматриваемой балке принимают равным фактическому количеству, но при числе пролетов больше 5-ти балку рассматривают как 5-ти пролетную, условно “вырезая” средние пролеты и, полагая при этом что все средние пролеты работают одинаково.

Нагрузку на балку, вырезанную из плиты, согласно заданию принимают равномерно распределенной. Разделение временной нагрузки на продолжительную и непродолжительную части не обязательно, если по заданию не требуется расчета по второй группе предельных состояний. Изображая временную нагрузку на плиту без привязки к конкретному пролету, мы тем самым берем себе на заметку, что временная нагрузка может иметь весьма различный характер приложения, предугадать который невозможно, а учесть надо. Но это уже задача статического расчета, пояснения для которого будут приведены ниже.

При определении расчетных пролетов необходимо прежде всего решить вопрос о методе определения усилий. Дело в том, что статически неопределимые железобетонные конструкции экономичнее проектировать, определяя усилия по упругопластической стадии. Сущность физических процессов, происходящих в железобетонной конструкции в этой стадии заключается в том, что деформации в бетоне и арматуре становятся пластическими, усилия в данном сечении перестают увеличиваться при увеличении нагрузки, а в работу включаются другие сечения, которые еще способны выдержать увеличивающиеся нагрузки.

Для построения расчетной схемы важен тот факт, что пластические деформации арматуры в растянутой части сечения сопровождаются образованием и раскрытием трещин в бетоне этой зоны, следовательно опорное давление может передаваться с одной конструкции на другую, сопрягаемую с ней, только на небольшой площадке сжатой зоны (на опоре изгибаемого элемента перекрытия она обычно расположена в нижней части сечения).

Из этих рассуждений следует вывод: если предполагается вести расчет по упругопластической стадии работы, расчетный пролет следует принимать равным расстоянию “в свету” между опорами, если же расчет ведется по упругой стадии работы, расчетные пролеты можно принимать равным расстоянию между осями сечений сопрягаемых элементов. Если рассматривается крайний пролет, то здесь следует учитывать, что опорная реакция одного конца элемента будет расположена по центру площадки опирания конструкции на стену.

Учитывая приведенные выше рассуждения расчетные пролеты l₀₁ и l₀₂ рассчитываются с учетом особенностей, возникающих при расчете по упругопластической стадии. При этом для определения расчетных пролетов рекомендуется сделать эскиз как на рис.3 (конструктивный разрез по конструкции) и для подсчета воспользоваться формулами:

для крайних пролетов l₀₁=l_pl1-a+c/2-b_sb/2 (1)

для средних пролетов l₀₂=l_pl2-b_sb, (2)

где а - величина привязки разбивочных осей,

с – величина опирания плиты на стену (120мм),

b_sb – ширина второстепенной балки.

При построении расчетной схемы второстепенной балки мы уже с большим основанием можем представить в виде стержневой многопролетной неразрезной балки, опирающейся на главные балки, которые, правда, опять придется считать бесконечно жесткими, работающими без прогиба. И еще надо “вспомнить”, что балка и плита составляют единое целое, поэтому сечение балки для которой мы составляем расчетную схему – тавровое с полкой в верхней зоне. На рис.3 представлены эскизы для определения расчетных пролетов и построения расчетной схемы второстепенной балки. Расчетные же пролеты определятся по следующим формулам:

для крайних пролетов l₀₁=l_sb1-a+c/2-b_mb/2 (3)

для средних пролетов l₀₂=l_sb2-b_mb, (4)

где а - величина привязки разбивочных осей,

с – величина опирания плиты на стену (h_sb/2),

b_mb – ширина главной балки.

Величину свесов сечения тавра второстепенной балки следует принять в соответствии со СНиП 2.03.01.-84* п.3.16 и для данного типа конструкций (в курсовой работе) ширину тавра следует принять:

b^’_f =l_sb/3+b_sb, но не более l_pl. (5)

Расчетная схема главной балки также может быть представлена в виде многопролетного неразрезного стержня с фактическим количеством пролетов (два или три), уложенного на несмещаемые опоры – колонны и стены. Однако здесь возникают некоторые особенности. Первая – характер приложения нагрузки. На главную балку передают свое опорное давление второстепенная балка (сосредоточенно) и плита (распределенно), но в расчете плиты было принято допущение – плита опирается только на второстепенные балки. Так и составлены их расчетные схемы. Поэтому, справедливым будет допущение, что все нагрузки передаются на главную балку только от второстепенной балки, значит сосредоточенно (см. рис. 3). Вторая особенность связана с тем, что методов определения усилий по упругопластической стадии для такой схемы пока не создано, поэтому расчет приходится вести сначала по упругой стадии. Для составления расчетной схемы это значит, что надо определять расчетный пролет по осям сопрягаемых конструкций. Поскольку главная балка при отсутствии опорной подушки обычно опирается на кирпичную стену на площадке 380мм (см. рис.3), не будет большой ошибки, если расчетные пролеты будут приняты равными расстоянию между разбивочными осями. Расчетное сечение главной балки также принимается тавровым, с учетом части сечения плиты в качестве свесов тавра.

Ширина сечения тавра, включаемого в расчет может быть определена следующим образом:

b^’_f =l _mb/3+b_mb. (6)

4. ПОДСЧЕТ НАГРУЗОК НА ЭЛЕМЕНТЫ ПЕРЕКРЫТИЯ

4.1. Общие сведения о нагрузках

Нагрузки на конструкции зданий и сооружений делятся на постоянные и временные. Постоянные нагрузки согласно [2] это:

- вес частей зданий, несущих и ограждающих конструкций;

- вес и давление грунтов;

- воздействие предварительного напряжения конструкций;

Временные нагрузки делятся на продолжительные (пониженное значение) и непродолжительные. К временным продолжительным относятся:

- вес временных перегородок;

- вес стационарного оборудования (станков, емкостей, трубопроводов, конвейеров и т.п.), вес жидкостей и сыпучих, заполняющих емкости;

- давление жидкостей и газов и многие другие, указанные в [2].

К временным непродолжительным нагрузкам относятся:

- вес людей, ремонтных материалов в зонах обслуживания и ремонта;

- нагрузки, возникающие при изготовлении, перевозке и монтаже строительных конструкций и оборудования;

- нагрузки, указанные в табл. 3 [2], и другие.

Выделяются еще и особые нагрузки (см. [2]).

На расчетных схемах указываются расчетные нагрузки для первой группы предельных состояний, которые образуются из нормативных (нормированных) путем умножения на коэффициент надежности по нагрузке g_f который принимается в соответствии с табл. [2] и имеет величину больше единицы (1¸1,4). В тех случаях, когда увеличение постоянной нагрузки создает более благоприятные условия работы конструкции, коэффициент надежности по нагрузке принимается равным 0,9, т.е. учитывает более невыгодный случай нагружения. Также расчетные нагрузки умножаются еще и на коэффициент по назначению здания g_n, который в зависимости от класса ответственности здания принимает значения 1,0; 0,95; 0,9. Для типа зданий рассматриваемых в проекте данный коэффициент принимается равным 0,95.

4.2. Подсчет нагрузки равномерно распределенной по площади

В курсовой работе к равномерно распределенным нагрузкам по площади относятся: в постоянных нагрузках – масса пола и масса конструкций плитного типа (имеющих плоскую нижнюю и верхнюю грани), во временных нагрузках – нагрузка по заданию, либо эквивалентная нагрузка, подсчитанная по заданной учебно-реальной нагрузке.

Нагрузку от слоистых конструкций удобнее всего подсчитывать в табличной форме

Таблица 1.

Подсчет нагрузок

№ п/п	Материал слоя, толщина, объемная масса	Нормативная нагрузка кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке gf	Расчетная нагрузка кН/м2

В столбец 2 записываются последовательно все слои пола, принятые при эскизном проектировании по рис.1, а также собственная масса плитной конструкции.

Подсчет нагрузок от слоев пола и плитных конструкций производится исходя из простой пропорциональности: если слой высотой 1м нагружает конструкцию нагрузкой, равной объемной массе, то нагрузка на метр квадратный от любой другой толщины будет пропорциональна высоте слоя ×d(м):

q(Н/м²)=r(Н/м³)×d(м) (7)

Суммирование нагрузок по столбцам 3 и 5 дает итоговую нагрузку на 1 м² от собственной массы, равномерно распределенную по площади.

Временная нормативная нагрузка также включается в таблицу. Обычно она задается в курсовой работе равномерно распределенной по площади.

4.3. Подсчет нагрузки равномерно распределенной по длине конструкции

В стержневых расчетных схемах (применяемых к курсовой работе) нагрузка распределена по длине конструкции.

Нагрузка от собственной массы балок подсчитывается как масса одного погонного метра конструкции (рис.4а):

q(Н/м)=r(Н/м²)×b(м)×h(м) (8)

При расчете конструкций, монолитно объединяющих элементы плитные и балочные. Необходимо помнить, что если собственная масса плитной части уже вошла в ранее подсчитанные нагрузки, то нагрузка от балки определяется за вычетом толщины плиты (только ребро).

Подсчет нагрузки от конструкций плитного типа на балочную конструкцию связан с понятием ширины грузовой площади. Если конструкция представлена как система параллельных балок с регулярным шагом, то равномерно распределенная нагрузка должна быть разделена между ними поровну. Ширина грузовой площади рассматриваемой балки будет равна расстоянию между центральными осями пролетов плит, примыкающих к рассматриваемой балке (рис.4б). Для второстепенной балки запишем:

q(Н/м)=r(Н/м²)×l_pl(м)× (9)

4.4. Подсчет сосредоточенных нагрузок

Сосредоточенные нагрузки на балочную конструкцию, как правило, передаются от конструкций, площадь опирания или примыкания которых мала по сравнению с величиной пролета балки, например, нагрузка на главную балку от второстепенных.

Подсчет сосредоточенных нагрузок также связан с понятием грузовой площади. Сосредоточенную нагрузку от нагрузок равномерно распределенных по площади (временные и ли постоянные нагрузки от слоистых конструкций), удобнее подсчитывать умножая их на размеры грузовой площади (в случае с нагрузкой от второстепенной балки на главную

размерами грузовой площади являются осевые размеры пролета и шага второстепенных балок, см рис.4в):

G(Н)=q(Н/м²)×l_pl(м)×l_sb(м) (10)

V(Н)=v(Н/м²)×l_pl(м)×l_sb(м) (11)

Нагрузка от собственного веса второстепенной балки подсчитывается как равномерно распределенная по длине, умноженная на величину пролета (на каждую главную балки приходится нагрузка от длины половины пролета с каждой стороны).

G_sb(Н)=q_sb(Н/м)×l_sb(м) (12)

Кроме того, сосредоточенную нагрузку можно получить используя определенную для расчета второстепенной балки нагрузку равномерно распределенную по длине, умножив ее на пролет второстепенной балки мы получим искомую величину.

Как уже говорилось ранее, собственную массу главной балки удобнее тоже представить в виде сосредоточенной нагрузки, тогда появится возможность суммировать ее с сосредоточенной нагрузкой от собственной массы примыкающих конструкций. В сосредоточенную нагрузку тогда войдет часть распределенной по длине нагрузки от собственной массы, собранной с длины, равной шагу второстепенных балок:

G_mb(H)=r(H/м³)×b_mb(м)×h_mb(м)×l_pl(м) (13)

Все нагрузки от собственного веса суммируются для записи в расчетную схему.

5. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ПЕРЕКРЫТИЙ

Статический расчет имеет целью определение усилий, действующих в сечениях элементов. Сечения с максимальными по величине усилиями, как правило, являются расчетными. В изгибаемых элементах при возможности линейного смещения хотя бы на одной опоре из четырех известных видов усилий определяются только три – изгибающий момент (М), крутящий момент (Т) и поперечная сила (Q).

Допущения, принятые нами при составлении расчетных схем, позволяют отказаться от определения крутящего момента для элементов перекрытий в первой курсовой работе. Определение усилий в расчетных сечениях производится на основе знаний, полученных при изучении курсов сопротивления материалов и строительной механики, поэтому в данным методических указаниях рассматриваются только особенности статического расчета, специфичные для данного материала и поставленных задач.

5.1. Особенности расчета конструкций по упругой стадии

По упругой стадии рассчитываются только статически определимые железобетонные конструкции. Статически неопределимые конструкции рассчитываются по упругопластической стадии расчета. Конструкции, рассматриваемые в данной курсовой работе, относятся к статически неопределимым конструкциям. Формулы для определения усилий в неразрезной балочной плите и второстепенной балке достаточно просты и будут рассмотрены ниже. Для главной балки перекрытия статический расчет осуществляется в два этапа:

-на первом этапе определение усилий в главной балке производится в упругой стадии;

-на втором этапе решение, полученное в упругой стадии модифицируется в упругопластическую стадию.

Особенности расчета главной балки по упругой стадии вызваны необходимостью рассмотреть несколько вариантов загружений балки временной нагрузкой. Определить моменты и поперечные силы для различных вариантов загружений в статически неопределимой балке можно по известным таблицам, приведенным ниже (табл.2). Подсчет усилий М и Q по таблицам имеет две трудности. Первая заключается в необходимости тщательно выполнять вычисления и обязательно проверять правильность вычислений построением эпюр усилий. Эту работу рекомендуется выполнять в табличной форме. Эпюры усилий желательно выполнять в масштабе. Вторая трудность заключается в том, что в таблицах не везде даны численные коэффициенты для определения моментов в заданных точках. В этом случае задача решается методом независимого действия нагрузок, считая известные моменты внешней нагрузкой для статически определимой балки.

При определении усилий в сечениях главной балки при выполнении курсовой работы возможно использование пакета программ “STATIKA”, используемого на кафедре строительных конструкций ВятГУ.

5.2. Особенности статического расчета неразрезных балок

по упругопластической стадии с планируемым перераспределением моментов

Образование пластического шарнира в каком-либо сечении неразрезной балки приводит к перераспределению усилий, росту их в других сечениях при увеличении нагрузок. Для образования пластического шарнира необходимо, чтобы напряжения в арматуре достигли предела текучести, что возможно, если задать арматуру с такой площадью сечения, которая способна воспринять строго определенное усилие. На стадии статического расчета можно задать это усилие (момент) в сечении такой величины, которая нас больше всего устраивает, уменьшить момент, который действовал бы в этом сечении при расчете по упругой стадии. Величина, на которую можно уменьшить изгибающий момент в сечении, не должна быть слишком малой, т.к. в этом случае не будут реализованы преимущества расчета по упругопластической стадии; и не должна быть слишком большой, т.к. в этом случае можно ожидать чрезмерного раскрытия трещин из-за значительных пластических деформаций арматуры. Считается, что по условиям трещиностойкости монолитных конструкций, работающих в агрессивных средах, величина снижения момента не должна превышать 30% от момента в сечении при расчете по упругой стадии. Очень важным фактором, который следует учитывать при назначении величины снижения моментов, является высота сжатой зоны бетона, которая должна быть меньше граничной с некоторым запасом (в практике проектирования величина x в пластическом шарнире принимается равной 0,35), обеспечивающих безусловное развитие пластических деформаций в бетоне сжатой зоны. Наиболее наглядно методика перераспределения моментов видна при проектировании главной балки.

Место для проектируемого образования пластического шарнира выбирается на промежуточной опоре, по грани примыкания к колонне. Выбор места обусловлен тем, что в этом сечении величина изгибающего момента достигает максимальной величины при загружении временной нагрузкой, а возможности его восприятия невелики из-за малой величины ширины сжатой зоны и, соответственно большой ее высоты. Величину снижения момента следует назначать максимально допустимой, т.к. уменьшение момента приведет к уменьшению количества арматуры в этой сложной для бетонирования зоне. Снижение момента на опоре приведет к возрастанию моментов в пролетных сечениях, поэтому необходимо убедиться, что их возросшие значения не превышают максимальных моментов в этих сечениях от других вариантов загружения временной нагрузкой.

Огибающая эпюра усилия представляет собой график максимальных и минимальных усилий в определенных сечениях балки при учете любых возможных вариантов размещения временной нагрузки. При построении огибающей эпюры надо иметь виду, что несимметричные варианты загружения временной нагрузкой могут быть выполнены так и наоборот, поэтому огибающая эпюра будет всегда иметь ось симметрии.

Расчетным сечением главной балки на опоре будет являться сечение по грани колонны, поскольку расчет теперь производится по упругопластической стадии. Момент в этом сечении можно упрощенно определить по формуле:

М_гр=М_в-Q_B1/(h_к/2) (14)

5.3. Статический расчет неразрезных балок по упругопластической

стадии с фиксированным перераспределением усилий

Такой расчет производится для малоответственных конструкций (в курсовой работе это плита и второстепенная балка), загруженных равномерно распределенной нагрузкой. Величины моментов и поперечных сил огибающих эпюр, элементов балочного типа можно получить по готовым формулам.

6. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ КОНСТРУИРОВАНИЯ АРМАТУРЫ

6.1. Основные принципы и приемы назначения диаметра и шага арматуры железобетонных элементов, полученной по расчету

В результатом конструктивного расчета элементов будет являться определение площади арматуры и назначение диаметров и количества стержней в соответствии с сортаментом. Результат этой работы может быть многовариантным, но в любом случае он должен удовлетворять следующим обязательным требованиям:

1. Экономичность – площадь принятой арматуры должна отличаться от расчетной на более чем на 5%. Кроме того, при значительном изменении усилий по длине элемента часть арматуры становится ненужной и, ее можно обрывать или отгибать, как это показано в п.7.5 данных методических указаний, но для этого количество арматуры должно быть больше минимально допустимого.

2. Надежность – площадь принятой арматуры не должна быть меньше расчетной, в крайнем случае, допускается превышение площади расчетной арматуры над принятой на величину менее 1,5%.

3. Унификация – количество различных диаметров рабочей арматуры должно быть минимальным. Считается, что в одной конструкции (элементе) их должно быть не более трех. Кроме того, не рекомендуется использовать смежные из сортамента диаметры в одной конструкции или элементе.

4. Технологичность изготовления арматурных изделий – особенное значение имеет выполнение п.п.5.32,5.33 [1], которые устанавливают связь между диаметрами арматуры при сварке арматурных изделий и отдельных стержней. Технологичность, кроме того, проявляется в том, чтобы количество стержней и тем более их разновидностей позиций было минимальным.

5. Обеспечение качества анкеровки арматуры – выполнение требований СНиП [1] п.п. 5.11, 5.12 приводит к тому, что количество стержней, которые мы можем разместить в сечении элемента, не может быть слишком большим. Если расстояние между стержнями и защитный слой будут меньше минимально допустимых величин, то хорошего уплотнения бетона не получится, а значит, совместная работа бетона и арматуры будет нарушена.

Существует еще целый ряд возможностей разработать более рациональный вариант назначения диаметров стержней. Например, при меньшем диаметре стержней меньше ширина раскрытия трещин, меньше длина анкеровки.

Выбор количества, диаметра и шага рабочей арматуры всегда кропотливая, сложная и интересная задача, требующая умения находить компромисс между противоречивыми требованиями, умение применить знания из различных дисциплин, а также выполнения ряда требований нормативных документов, в первую очередь раздела 5 СНиПа [1].

6.2. Назначение конструктивной арматуры в элементах железобетонных перекрытий

Конструктивную арматуру, применяемую при армировании железобетонных элементов перекрытий можно подразделить на следующие виды:

1. Противоусадочная – ее назначение препятствовать образованию усадочных трещин. В первой курсовой работе эта арматура ставится у боковых поверхностей балок высотой поперечного сечения более 700мм (главные балки). Противоусадочные стержни ставятся так, чтобы расстояние между стержнями по высоте балки на превышали 400мм и площадью сечения не менее 0,1% площади сечения бетона с размерами: по высоте – расстояние между соседними стержнями, по ширине – половине ширины ребра элемента, но не более 200мм. Стержни у противоположных поверхностей ребра соединяются шпильками из арматуры класса А-I, диаметром 6-8мм, установленных с шагом 500мм по длине балки;

2. Анкерующая (стыковые стержни) – ее назначение в следующем:

-уменьшение длины анкеровки рабочей арматуры, в этом случае стержни (коротыши) привариваются поперек рабочей арматуры;

-восполнение необходимой длины анкеровки другим стержнем, при невозможном продлении рабочего стержня на длину анкеровки. В курсовой работе стыковые стержни должны быть предусмотрены на промежуточных опорах второстепенных балок, так как каркасы второстепенной балки не могут входить на длину анкеровки в тело главной балки. Эти стержни устанавливаются на уровне стержней рабочей пролетной арматуры балок и число их должно соответствовать количеству пролетных стерженей, доходящих до опоры. Диаметр стыковых стержней должен быть не менее 10мм, их площадь принимается не менее половины площади рабочей арматуры, а также общая площадь стыковых стержней должна быть не меньше минимального процента армирования сечения балки на опоре. Стыковые стержни, если они периодического профиля заводятся за грань опоры в пролет не менее чем на 15d, а если стержни гладкие, то к 15d необходимо прибавит один шаг поперечных стержней плюс 50мм.

3. Монтажная – ее назначение обеспечивать проектное положение рабочей арматуры при бетонировании. Примером может служить верхняя арматура в каркасах второстепенных балок, которая нужна для закрепления поперечных стержней и объединения всей рабочей арматуры в каркас (также данная арматура может быть и рабочей).

4. Распределительная – ее назначение распределить влияние нагрузки на большую площадь конструкции, усреднить напряжения в возможно большем количестве стержней. Часто монтажная арматура также является и распределительной. В монолитной балочной плите монтажная арматура, расположенная перпендикулярно рабочей, будет являться распределительной.

5. Арматура, возмещающая недостатки расчетных схем. Примером может служить арматура, поставленная на крайней опоре плиты.

В целях повышения технологичности изготовления железобетонных конструкций из рабочей, конструктивной и распределительной арматуры изготовляют арматурные изделия на специализированных предприятиях или в цехах заводов железобетонных конструкций. Наиболее часто изготовление арматурных изделий производится с помощью контактной сварки, реже с помощью электродуговой сварки (ослабление сечений стержней в местах сварки), и уже совсем редко с помощью перевязывания мягкой стальной проволокой (вязанные каркасы).

К арматурным изделиям относятся:

-сетки (С);

-каркасы плоские (Кр);

-каркасы пространственные (Кп);

-отдельные стержни.

Разработка индивидуальных арматурных изделий или назначение их по ГОСТу, а также разработка расстановки их в опалубке называется конструированием арматуры. В дальнейшем конструирование арматуры рассматривается на примере изгибаемых элементов принятых в курсовой работе.

7. КОНСТРУИРОВАНИЕ АРМАТУРЫ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

7.1. Выбор типа арматурного изделия

Приступая к выбору арматурного изделия изгибаемого железобетонного элемента прежде всего определяют какой это элемент: плитный или балочный. Характер армирования плитных и балочных элементов различен. Плитные элементы, как правило, армируются сетками с достаточно большим количеством стержней в продольном и поперечном направлениях, а балочные –сетками (каркасами), в которых количество продольных стержней значительно меньше количества поперечных. Сетки в плитных элементах укладывают горизонтально, а сетки и каркасы в балочных элементах вертикально.

7.2. Конструирование арматурных изделий плитных элементов

Рекомендуется плитные элементы армировать сетками, изготовленными в соответствии с сортаментом сварных сеток по ГОСТ 8478-81(табл.3). Согласно ГОСТа есть сетки с продольной рабочей арматурой, с поперечной и рабочей арматурой в двух направлениях. При невозможности использования типовых сеток, можно конструировать сетки индивидуального изготовления. В стандартных сетках используют арматуру класса Вр-I Æ3¸5мм (рулонные сетки) и арматуру класса А-III Æ6¸10 (плоские сетки). Поскольку возможен шаг арматуры 200,150 и 100мм, что обусловлено технологией сварочных работ, на каждый погонный метр сетки приходится соответственно 5,7, и 10 стержней. Используя таблицу расчетных площадей поперечного сечения арматуры можно определить площадь арматуры на один метр ширины или длины сетки в зависимости от шага и диаметра стержней, и принять тот шаг и диаметр, которые дают наиболее близкое значение площади к расчетному значению. Этим приемом определяется шаг и диаметр рабочей арматуры.

Арматура перпендикулярного направления, в плитных элементах, рассчитанных по стержневой расчетной схеме, будет распределительной и назначается минимального диаметра при максимальном шаге. На основании этих данных подбирается или назначается марка ГОСТовской сетки или делается эскиз индивидуальной. Ниже приводятся основные параметры сеток в условных обозначениях:

,

где С -сетка, D - диаметр и класс арматуры продольных стержней, v -шаг продольных стержней, d -диаметр и класс арматуры поперечных стержней, u - шаг поперечных стержней А -ширина сетки, L -длина сетки, С₁ и С₂ – свободные концы поперечных стержней. Если С₁=С₂ – приводится только значение С₁, если С₁=С₂=k, также приводится только значение С₁, при С₁=С₂=k=25 значение С₁ опускается.

Верхней границей применения рулонных сеток с продольной рабочей арматурой является сетка с максимальной площадью продольных рабочих стержней 1,96см² (10 Æ5Вр-I).

В случае, если площади арматуры одной ГОСТовской сетки недостаточно, можно принять две сетки, уложенные одна на другую. В этом случае одна сетка называется основной, а вторая дополнительной (рис.5). Методика подбора сеток приведена ниже при рассмотрении примера расчета плиты.

Таблица 3

Сетки сварные рулонные (по ГОСТ 8478-81)

Марка сетки	Площадь стержней, см2/м	Ширина сетки, мм	Марка сетки	Площадь стержней, см2/м	Ширина сетки, мм
продо-льных	попе-речных	продо-льных	попе-речных
С продольной рабочей арматурой	С поперечной рабочей арматурой
	1,96	0,38	1040,1140,1280,1290,1340,1410,1440,1500		0,38	1,96	1540,1680,2330,2830,2910,2940,2960,3260,3330,3560
	1,37	0,38		0,38	1,37
	0,98	0,38		0,98	5,03
	1,26	0,21		0,98	3,52
	0,8	0,21		0,98	2,51
	0,63	0,21		0,98	2,83
	0,71	0,21		0,98	1,98
	0,49	0,21		0,98	1,42
	0,35	0,21		0,38	0,98
С арматурой в 2-х направлениях
	0,71	0,71		0,21	1,26
	1,26	1,26		0,21	0,8
	1,96	1,96		0,21	0,63

7.3. Конструирование продольной арматуры балочных элементов

К балочным конструкциям в курсовой работе относятся главные и второстепенные балки. Существуют определенные конструктивные требования по назначению диаметров поперечной и продольной арматуры, числа стержней, шага поперечной арматуры, анкеровки арматуры.

Для балочных конструкций диаметр продольной рабочей арматуры рекомендуется назначать не менее 10мм.

Арматура балочных элементов конструируется симметрично относительно вертикальной оси сечения (как правило, принимается четное количество стержней).

Число и диаметр рабочих стержней в балочном элементе связаны с возможностью размещения определенного количества арматурных изделий в сечении элемента и количества рабочих стержней в каждом элементе (рис.6,7).

При армировании балки сварными каркасами (второстепенная балка) и:

1. ширине £150мм допускается постановка одного каркаса и соответственно число рабочих стержней в каркасе один или два;

2. ширине 150<b£350мм обязательна постановка двух каркасов и соответственно число рабочих стержней два или четыре. Число рабочих стержней пропускаемых от опоры до опоры – два;

3. ширине >350мм обязательна постановка 3-х каркасов и соответственно от трех до шести число рабочих стержней.

При армировании балки вязанной арматурой и ширине балки <350мм минимальное число продольной рабочей арматуры два стержня. Максимальное число стержней определяется возможностью расстановки арматуры по ширине сечения балки с учетом п.5.12 [1].

В сплошных плитах, а также балках и ребрах высотой 150мм и менее при обеспечении требований расчета согласно п.3.32 [1] допускается поперечную арматуру не ставить.

В балках и ребрах высотой более 150мм должна устанавливаться поперечная вертикальная арматура. Диаметр и шаг поперечной арматуры определяется расчетом на поперечную силу по наклонному сечению, конструирование арматуры производится с учетом конструктивных требований п.п.5.25, 5.27 [1], а также:

1. Диаметр хомутов в вязанных каркасах (главная балка) изгибаемых элементов должен быть не менее 6мм при высоте сечения 800мм и менее; и 8мм при высоте сечения более 800мм;

2. Соотношение диаметров поперечных и продольных стержней в сварных каркасах (второстепенная балка) и сетках устанавливается из условия сварки;

3. Число срезов хомутов (число вертикальных стержней в поперечном сечении) в вязанных каркасах два или четыре при ширине сечения балки <350мм определяется расчетом, при ширине сечения ³350мм обязательна постановка 4-хсрезных хомутов. В местах перегиба хомутов обязательно должна стоять продольная рабочая или монтажная арматура.

7.4. Рациональное армирование конструкций

Чтобы добиться наиболее рационального и экономичного использования несущей способности железобетонного элемента строят эпюры материалов продольной и поперечной арматуры. Необходимость проведения этой работы вызвана тем, что действующий изгибающий момент или поперечная сила имеют переменную величину по длине балки и, следовательно, площадь арматуры, принятая по максимальному моменту и поперечной силе, будет излишней в других сечениях балки. С помощью эпюры материалов можно решить вопрос о сокращении количества стержней продольной арматуры и количества хомутов без ущерба для несущей способности балки.

Перед построением эпюры материалов главной балки следует ознакомиться со следующими рекомендациями и требованиями:

1. На первой свободной опоре первая плоскость отгибов начинается с привязкой 50мм к грани стены под углом 45°; вторая, если требуется по расчету отгибаемая арматура, так, чтобы расстояние между концом первой плоскости и началом второй плоскости было не более s_max. Величина s_max определяется в расчете наклонных сечений.

2. Рекомендуется отгибать по два стержня в плоскости, что более рационально с точки зрения унификации арматуры;

3. Отгибы можно учитывать в работе на восприятие опорного момента если их начало отстоит от грани колонны не менее чем на 0,5h₀. Конец отгиба должен быть расположен не ближе того нормального сечения, в котором отгиб не требуется по расчету;

4. На промежуточных опорах отгибы можно учитывать в работе на поперечную силу, если расстояние от грани колонны до начала отгиба не более 50мм. Таким образом, первая плоскость отгибов у промежуточной опоры может быть использована либо на восприятие поперечной силы, либо на восприятие изгибающего момента. Если нет возможности взять отгибы из пролетной арматуры, то над опорой следует устанавливать короткие стержни с двумя наклонными и горизонтальными участками внизу для обеспечения анкеровки – “утки”;

5. Применение коротких стержней с одним наклонным участком и несвязанных с общей арматурой, так называемых плавающих стержней, а также стержней сложной конфигурации, имеющих более 2-х наклонных участков не допускается;

6. Отгибы стержней рекомендуется располагать симметрично относительно вертикальной оси балки;

7. Отгибать стержень, расположенной непосредственно у боковых поверхностей, не рекомендуется, располагать их следует на расстоянии не менее 2d от боковых граней;

8. Обрываемые прямые стержни должны быть заведены за место своего теоретического обрыва на длину W=20d (с учетом п.5.14 [1]), на протяжении которой в наклонных сечениях отсутствие обрываемых стержней компенсируется поперечной арматурой;

9. Отгибы стержней должны осуществляться по дуге радиуса не менее 10d. На концах отогнутых стержней должны устраиваться прямые участки длиной не менее 0,8l_an, принимаемой согласно п.5.14 [1], но не менее 20d в растянутой и 10d в сжатой зоне.

7.4.1. Эпюра продольной арматуры

Эпюру продольной арматуры следует располагать под опалубочно-арматурным чертежом главной балки, соблюдая тот же линейный масштаб. Сначала строится огибающая эпюра моментов по выбранному силовому масштабу, например: в 1см 10кНм или в 1см 20кНм. Затем подсчитываются так называемые полосовые моменты М_2i для каждой пары арматурных стержней по формуле:

М_2i=А_s2i×R_s×h₀×h, (15)

где А_s2i- площадь сечения каждой пары арматурных стержней в рассматриваемом сечении;

h₀,,h - принимаются из расчета прочности сечений в пролете и на опоре, в зависимости от того, где находится данный стержень и какое сечение рассматривается, т.е. одна и та же пара стержней может обеспечивать различный полосовой момент в зависимости от того, где она находится.

Полученные моменты М_2i откладываются в том же силовом масштабе, что и огибающая эпюра, образуя полосы. Ближе к оси балки следует располагать те полосы стержней, которые не предполагается обрывать и отгибать.

Затем размещаются места начала отгибов на эпюре материалов с учетом вышеизложенных рекомендаций и требований. Точки начала отгибов переносятся на арматурно-опалубочный чертеж главной балки, и на этом чертеже строится ось отгиба под углом 45° к оси балки. Пересечение оси отгиба с осью продольной арматуры в верхней/нижней зоне дает точку конца отгиба, которая и переносится на эпюру материалов. Следует внимательно продумать последовательность отгиба стержней, чтобы не допустить пересечения отгибов с продольной арматурой. На эпюре материалов точки начала и конца отгибов соединяются прямой линией. Пример построения эпюры материалов рассмотрен ниже.

7.5.2. Эпюра поперечной арматуры

Эпюра материалов поперечной арматуры располагается под эпюрой материалов продольной арматуры в том же линейном масштабе. От оси балки откладывается в выбранном силовом масштабе, например в 1см 5кН, величины огибающей эпюры поперечной силы и строится сама эпюра. В том же силовом масштабе последовательно откладываются величины Q_b, Q_sw (принимаются из конструктивного расчета) а затем Q_s,inc, которая подсчитывается по формуле:

Q_s,inc=А_s,inc×R_sw×sina, (17)

где А_s,inc - площадь отгибаемых стержней.

При значительном превышении над действующей поперечной силой на каком-либо участке шаг хомутов увеличивается в пределах рекомендованных п.5.27 [1] и построение эпюры поперечной арматуры производится вновь.

8. ПРИМЕР РАСЧЕТА И КОНСТРУИРОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ РЕБРИСТОГО МОНОЛИТНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ С БАЛОЧНЫМИ ПЛИТАМИ

В соответствии с положениями главы 2 производится компоновка перекрытия в целом и элементов перекрытия (назначение геометрических размеров).

Материалы для перекрытия:

Бетон – тяжелый класса В15. Согласно табл. 13[1]

R_b=8.5МПа, R_bt=0.75МПа; коэффициент условий работы бетона g_b2=0,9 (табл.15[1]).

Арматура:

-для армирования плит – проволока класса Вр-I Æ3мм с R_s=375МПа, Æ4мм с R_s=365МПа, Æ5мм с R_s=360МПа, арматура класса A-III Æ6-8мм с R_s=355МПа согласно табл.23 [1];

-для армирования второстепенных и главных балок – продольная арматура класса А-III с R_s=365МПа; поперечная для второстепеных балок класса А-III c R_sw=285Мпа и A-I c R_sw=175МПа, для главных балок класса A-I c R_sw=175МПа согласно табл.22 [1].

По степени ответственности здание относится к классу II (коэффициент надежности по назначению g_n