Порядок и приемы проектирования

 

3.1.ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ ЗДАНИЯ

Принимаем каркасно-оболочковую систему здания с шарнирнымопиранием элементов перекрытия на наружные стены. При этом решении ветровая (горизонтальная) нагрузка воспринимается стенами (оболочкой), а перекрытие воспринимает только вертикальные нагрузки.

Направление главных балок принимаем поперечным ввиду преимуществ перед продольным расположением.

Ребристое перекрытие с балочными плитами состоит из плиты, работающей в коротком направлении, второстепенных балок, главных балок и колонн. Все элементы монолитно связаны между собой и выполняются обычно из бетона класса В15…В25.

Конструктивная схема здания определяется сеткой колонн (рис. 4), размеры сетки колонн- пролетами главных и второстепенных балок.

 

Рис. 4. Компоновочная схема здания.

Данные для компоновки:

 

Главная балка:                                                                                  Второстепенная балка:

l_mb=6-9 м;                                                                                           l_sb=5-7 м;

h_mb=(1/8-1/15) l_mb;                                                                             h_sb=(1/12-1/20) l_sb;

b_mb=(0,3-0,5)h_mb;                                                                                       b_sb=(0,3-0,5)h_sb;

l_SUPmb=250-350 мм.                                                                             l_SUPsb=200-250 мм;

                                                                                                              S_sb=1,4-2,7 м.

Плита

H_smin=60 мм для промзданий и зависит от нагрузки:

при кН/м²h_s=60-70 мм, l_SUPs=120 мм в рабочем направлении;

кН/м²h_s=80-90 мм, l_SUPs=60 мм в нерабочем направлении;

кН/м²h_s=90-100 мм, l_SUPsопределяется шагом второстепенных балок S_sb;

Изгибающие моменты в неразрезных балочных плитах и второстепенных балках при равных или отличающихся не более чем на 20% длиной пролетов определяют с учетом перераспределения моментов:

l_кр=0,8 l_ср;

B_mb.кр=0,8l_mb.ср;

B= 2l_mb.ср+(n-2) l_mb.ср

B= 1,6l_mb.ср+(n-2) l_mb.ср,

где n- число пролетов здания.

Проверка:

Аналогично определяют и шаг колонн в продольном направлении:

L=2l_mb.кр+(m-2)l_mb.ср,

гдеm- число пролетов в продольном направлении.

L_sb.кр=0,8l_sb.ср, тогда L=1,6l_sb.ср+(m-2)l_sb.ср,

Проверка:

Колонну принимаем 400 Х 400 мм, реже 600 Х 600 мм.

3.2.РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ МОНОЛИТНОЙ ПЛИТЫ

3.2.1.Выборрасчетной схемы и расчетного сечения

Плита перекрытия по заданию балочная, т. е. должно удовлетворяться условие

гдеl_дл=l_sb-l_mb; l_к=S_sb-b_sb. Если соотношение меньше или равно 2, то уменьшают шаг второстепенных балок S_sb.

Балочные плиты работают в коротком направлении. Плита рассчитывается как многопролетная неразрезная балка. Для расчета плиты вырезаем полосу шириной b_s=1 м в крайнем и среднем пролетах здания и определяем необходимые геометрические данные (рис. 5):

l_р1-расчетную длину крайнего пролета:

l_р2-расчетную длину среднего пролета:

h_s-толщину плиты;

h_sb- высоту второстепенной балки;

b_sb- ширину второстепенной балки;

l_sup.s-длину площадки опирания на стену; l_sup.s=120 мм (в рабочем направлении).

Рис. 5. Определение расчетных длин

Плита загружена равномерно распределенной нагрузкой и рассчитывается на основное сочетание нагрузок (рис. 6).

Рис. 6. Расчетная схема плиты и расчетноесечение:

g- расчетная постоянная нагрузка; v-расчетная временная нагрузка; q=g+v- полная нагрузка.

Определяем действующую нагрузку на плиту (табл. 3).

Ширина грузовой площади А=1 м.

Таблица 3

Вид нагрузки	Подсчет	Нормативная нагрузка, кН/м	Коэффициент надежности по нагрузке γf[см.3]	Расчетная нагрузка, кН/м
Постоянная нагрузка
Собственный вес пола (см. задание)	gпкН/м2·1м		1,3
Собственный вес плиты	hs·bs·25кН/м3		1,1
Итого
Временная нагрузка
Полезная нагрузка (по заданию)	1м	n	γf [см.3]
	Если		то γf=1,3
	Если		то γf=1,2
Итого		n
Полная нагрузка		n

 

3.2.2. Статический расчет плиты (определение усилий)

Изгибающие моменты определяются с учетом перераспределения усилий за счет пластической работы материалов (пластический шарнир) (рис. 7):

 крайний пролет плиты:

M_I=±M_B= ;

средний пролет:

M_II=±M_C= .

Для среднего пролета здания изгибающие моменты в средних пролетах плиты под влиянием распоров, возникающих за счет окаймления плиты по контуру монолитно связанными балками, уменьшаются на 20%:

 крайний пролет плиты:

M^’_I=±M^’_B= ;

средний пролет:

M^’_II=±M^’_C= .

 

 

 

Рис. 7. Эпюры моментов в крайнем и средних пролетах здания

Величину поперечных сил не определяют, ввиду того что тонкие плиты проектируют без постановки поперечной арматуры и, как правило, выполняются следующие условия:

Q_max≤2,5R_bt·b·h₀[см. 4]

3.2.3. Конструктивный расчет плиты

1.Расчетные характеристики материалов принимаем по таблицам [1]:

а) бетон R_b; γ_b2;

при ⁿ<8,5 кН/м²- В15;

при ⁿ≥8,5 кН/м²- В20;

б) γ_n=0,95 [3]- коэффициент надежности по назначению здания;

в) арматура:

В500d=3, 4, 5,R_si;

А240; А300; А400d=6, 8,R_s.

Плиты армируются обычно рулонными сетками с продольной рабочей арматурой класса В500 (непрерывное армирование). При раздельном армировании применяются плоские сварные сетки с поперечной рабочей арматурой класса А240; А300; А400.

2. Проверяем высоту сечения плиты. Задаемся ξ =0,1…0,15, определяем

α_m=ξ(1-0,5ξ) и вычисляем рабочую высоту сечения по формуле:

Полная высота сечения    (рис. 8), гдеa=c+d; с- толщина защитного слоя бетона [1]; d- диаметр рабочей арматуры; высоту сечения h_s принимаем кратной 10 мм.

Рис. 8. Сечение плиты

 3. Подбираем сечение рабочей арматуры (см. приложение 4)

Определяем площадь арматуру в следующих сечениях (см. эпюру моментов):

1-1

2-2

3-3

 

3.2.4. Конструирование плиты

Непрерывное армирование (рис. 9). Армируем плиту одной сеткой, которая подбирается по усилиям в средних пролетах, а в крайних пролетах устанавливаем дополнительную сетку. По сортаменту подбираем сетку С-1 площадью

A_SII^фак≥A_SII^тр≥A_Smin. Дополнительная сетка С-2 подбирается по сортаменту площадью

A_Sдоп=A_S1^тр-A_SII^фак, С-1 и С-2 сетки для крайнего пролета здания; С-3 и С-4- для среднего; С-3 с площадью арматуры A_SIII^фак; С-4 – дополнительная сетка площадью арматуры A_Sдоп=A_S1^тр-A_SIII^фак.

Рис. 9. Непрерывное армирование плиты

  Раздельное армирование (рис. 10). Плита армируется отдельными сварными сетками.

Рис. 10. Раздельное армирование плиты

  Раскладка сеток. С-1, С-2, С-3, С-5 – сетки для крайнего пролета здания; С-1, С-2, С-4, С-6 – сетки для среднего пролета здания.

  При непрерывном армировании (рис. 11) необходимо рассчитывать количество сеток, укладываемых в пролете. Сетки рулонные принимается в соответствии с ГОСТ 8478-81 шириной В-900, 1100, 1300, 1400, 1500, 1700, 2300, 2500, 2700, 2900, 3500 мм.

 

Рис. 11. Раскладка сеток при непрерывном армировании

    Количество сеток, укладываемых в пролетах здания, можно определить следующим образом:

  для крайних пролетов

n=  ,

для средних пролётов

n=  ,

где принимается по [1] в зависимости от диаметра поперечной арматуры. Если d 4мм, то 50мм; если d  4мм, то  100мм.

При раздельном армировании (рис.12) длина и ширина нижних сеток зависит от размеров ячеек в свету. Верхние сетки располагаются над второстепенными балками и заводятся на ¼ в ту и другую сторону от оси второстепенных балок.

Рис. 12. Расположение сеток при раздельном армировании

3.3. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ВТОРОСТЕПЕННОЙ БАЛКИ

3.3.1. Расчетная схема второстепенной балки и расчетные сечения

В расчетном отношении второстепенная балка представляет собой много­пролетную неразрезную равнопролетную или с отличающимися пролетами менее 20% балку, загруженную равномерно распределенной нагрузкой.

Расчетные длины определяются так же, как и в плите, и принимаются для крайних пролетов равными расстоянию от центра площадки опирания до грани главной балки; для средних пролетов — равными расстоянию между внутренними гранями главных балок.

Второстепенная балка рассчитывается на основные сочетания нагрузок. Сбор нагрузок на второстепенную балку ведется в табличной форме (табл. 4).

Ширина грузовой площади А = S_sb

Таблица 4

Вид нагрузки	Подсчет	Нормативная нагрузка, кН/м	Коэффициент надежности по нагрузке γf	Расчетная нагрузка, кН/м
1	2	3	4	5
Постоянная нагрузка
Вес пола	gп·Ssb		1,3
Вес плиты	hs·Ssb·25 кН/м3		1,1
Собственный вес ребра	(hsb-hs)·bbs·25 кН/м3=		1,1
Итого
Временная нагрузка
Полезная нагрузка (по заданию)			γf
	Если		то γf=1,3
	Если		то γf=1,2
Итого
1	2	3	4	5
Полная нагрузка

Расчетные сечения второстепенной балки принимаются: в пролете - тав­рового сечения, на опоре - прямоугольного (рис. 13).

Рис. 13. Расчетные сечения второстепенных балок

Так как на опоре действует отрицательный момент и плита оказывается в растянутой зоне, расчет ведут как для прямоугольного сечения (см. приложе­ние 4). Расчет таврового сечения (см.приложение 5).