1. Исходные данные.

1. Размер в плане между внутренними гранями стен

L = 33,0 м, В = 22,0 м.

2. Стены кирпичные несущие толщиной 510 мм. Привязка разбивочных осей стен принята равной 120 мм.

3. Оконные проемы в кирпичных стенах имеют размеры шириной 2,3 м, высотой 2,1 м.

4. Высота этажей между уровнем чистого пола h_эт = 4,0 м.

5. Временная нагрузка на всех междуэтажных перекрытиях vⁿ = 16 кН/м², в том числе кратковременная v_shⁿ = 2,0 кН/м².

6. Глубина заложения фундаментов Н– 1,5 м. Расчетное сопротивление грунта R = 0,4 МПа. Отметка подошвы фундамента – 1,5 м.

7. 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.

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

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

2. Проектирование монолитного железобетонного перекрытия.

1. Разбивка балочной клетки

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 = 33,0 м и ширине В = 22,0 м могут быть приняты 6 пролетов второстепенных продольных балок и 4 пролета главных поперечных балок. С учетом рекомендации [11] о целесообразности уменьшения до 10% крайних пролетов балок в сравнении со средним получим

L = 33,0м = 0.9l₁ + 4l₁ + 0.9l₁ = 5.8l₁ ,

Откуда

L_{1 ср} = 33,0 : 5.8 = 5,68 м.

Принимая с округлением средние пролеты второстепенных балок l_ср = 5,68 м, получим величину крайних пролетов

l_кр = (33,0 – 5,68 ^. 4) : 2 = 5,1 м.

При рекомендуемом шаге второстепенных балок от 1,8 до 1,5 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 средним получим

В = 22,0 м = 0.8l₁ + 10l₁ + 0.8l₁ = 11.6l₁ ,

откуда

l_{2 ср} = 22,0 : 11.6 = 1, 9м

Принимая с округлением средние пролеты плиты l’_ср = 1,1 м, получим величину крайних пролетов

l_{2 кр} = (22,0 – 1.9 ^. 10) : 2 =1,5 м.

Рис.1 Схема балочной клетки монолитного перекрытия

2. . Расчет плиты перекрытия.

В соответствии с п. 5.3 СНиП 2.03.01 «Бетонные и железобетонные конструкции» толщина плит 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:

h = l : 12 = 5700 : 12 = 475 мм;

b = h : 3 = 475 :3 = 158 мм

и принимаем h = 500 мм; b = 170 мм .

Рис.1

При ширине второстепенных балок b = 200 мм и глубине заделки плиты в стену в рабочем направлении а₃ = 120 мм (полкирпича) получим

l_кр = l_{2 кр} – 0.5b + 0.5а₃ =1500 - 0.5 ^.170 + 0.5 ^. 120 =1475 мм;

l_ср = l_{2 ср} - 2 ^. 0.5b = 1900 – 2 ^. 0.5 ^. 170 = 1730 мм.

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

l_кр1 =5100 – 1.5 ^. 300 + 0.5 ^. 60=4980 мм;

l_ср1 = 5700 – 2 ^. 0.5 ^. 300 = 5400 мм.

При соотношении длинной и короткой сторон 4980 : 1730 = 2,87 ≈ 3,0 плита условно рассчитывается [4] как балочная неразрезная многопролетная, работающая в коротком направлении по схеме

рис. 1.

Расчетные нагрузки на условную полосу плиты шириной 1.0 м, кН/м:

а) постоянная - вес пола из цементного раствора с затиркой при толщине слоя δ - 2.0 см и плотности ρ - 1700 кг/м³

1700 ^. 0.02 ^. 1.0 ^. 1.3 ^. 10 ^-2 = 0.44;

вес плиты толщиной δ -80 мм при плотности ρ - 2500 кг/м³

2500 ^. 0.08 ^. 1.0 ^. 1.1 ^. 10 ^-2 = 2.2;

полная постоянная нагрузка

g = 0.44 + 2.2 = 2.64

б) временная при vⁿ =16 кН/м¹

v = 16 ^. 1.0 ^. 1.2 = 19,2;

Здесь 1.3; 1.1 и 1.2 – коэффициенты надежности по нагрузке

Рис. 1

Полная расчетная нагрузка

g + v =2.64 + 19,2 = 21,84 кН/м.

Постоянная и длительная нагрузка

21,84 - 1,5 ^. 1,2 = 20,04 кН/м.

Величины расчетных изгибающих моментов в неразрезной балочной плите с равными или отличающимися не более чем на 20% пролетами (l_ср : l_кр = 5400 : 4980 = 1.08 < 1.2) 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 (см. рис 1,1)

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 В25. С учетом соотношения длительных нагрузок к полным, равного 14,04/15,84 = 0,88<0.9 в соответствии с п.3.3 [3] расчетные сопротивления определяются с коэффициентом условий работы _b1 =1,0; R_b = 1,0 ^. 14,5 = 14,5 МПа; Е_b = 30000 МПа; R_bt = 1,0 ^. 1,05 = 1,05 МПа.

Арматуру в плите перекрытия принимаем для двух вариантов армирования:

• арматурой класса В500 с расчетным сопротивлением R_s = 415 МПа при армировании рулонными сварными сетками (непрерывное армирование), Е_s = 200 000 МПа;

• арматурой класса А400 с расчетным сопротивлением R_s = 355 МПа при армировании плоскими сетками (раздельное армирование), Е_s = 200 000 МПа.

Необходимую толщину плиты перекрытия определяем при среднем оптимальном коэффициенте армирования µ = 0.006 по максимальному моменту М_В = 5,64кНм и ширине плиты b^’_f = 1000 мм.

Расчетная высота сечения плиты при относительной ее высоте - для арматуры класса В500 ; - для арматуры класса А400, где х_R определяется табл. 3.2 [3],

При α_m = ξ(1 - 0.5ξ) и М_max = 4,17кНм

α_m = 0,172 (1 – 0.5 ^. 0,172) = 0,157 - для арматуры класса В500;

α_m = 0,147 (1 – 0.5 ^. 0,147) = 0,136 - для арматуры класса А400;

.

Полная высота сечения плиты при диаметре арматуры d = 10 мм и толщине защитного слоя 10 мм h^/_f = h₁ + a = 51,44 + 15 = 66,44 мм, где а =10+5=15 мм. Принимаем толщину плиты h^/_f = 80 мм и расчетную высоту сечения h₀ = h^/_f – a = 80 -15=65 мм.

Таблица 1

Расчетные сечения		Расчетные характеристики						Принятые сварные сетки с площадью сечения рабочей арматуры Аs, мм1/м
		М . 106, Н .мм	b, мм	H0, мм	η– прил.1	,мм2 Арматура классов: В500, А400
1		2	3	4	5	7	8	9
На крайних участках между осями 1 -2 и 6 - 7	В крайних пролетах	4,10 .106	1000	65	αm= 0,067 η = 0.965	В500	158.0	+ As = 196+ 84 =181 мм
					αm= 0,067 η = 0.965	А400	184.0
	У опор В	5,64 .106	1000	65	αm= 0,092 η = 0.95	В500	220.1	+ As = 196+ 84 =181 мм
		4,44 .106			αm= 0,072 η = 0.96	А400	200.4
	В средних пролетах	3,88 . 106	1000	65	αm= 0,063 η = 0.97	В500	148.3	As = 196 мм
					αm= 0,063 η = 0.97	А400	173.4
	У опор С	3,88 . 106	1000	65	αm= 0,063 η = 0.97	В500	148.3	As = 196 мм
					αm= 0,063 η = 0.97	А400	173.4
На крайних участках между осями 1 -2 и 6 - 7	В крайних пролетах	4,10 .106	1000	65	αm= 0,067 η = 0.965	В500	158.0	+ As = 196+ 84 =181 мм
					αm= 0,067 η = 0.965	А400	184.0
	У опор В	5,64 .106	1000	65	αm= 0,092 η = 0.95	В500	220.1	+ As = 196+ 84 =181 мм
		4,44 .106			αm= 0,072 η = 0.96	А400	200.4
	В средних пролетах	3,10 .106	1000	65	αm= 0,051 η = 0.975	В500	117.9	As = 196 мм
					αm= 0,051 η = 0.975	А400	137.8
	У опор С	3,10 .106	1000	65	αm= 0,051 η = 0.975	В500	117.9	As = 196 мм
					αm= 0,051 η = 0.975	А400	137.8

Расчет продольной арматуры в плите.

Расчеты по определению необходимого количества рабочей арматуры в многопролетной неразрезной плите монолитного перекрытия сведены в табл. 1 для двух вариантов армирования – непрерывного, сварными рулонными сетками из арматуры класса В500 и раздельного, плоскими сварными сетками из арматуры А400.

На этих участках в средних пролетах и над средними опорами.

М_ср = -М_с =± 0.8 ^. 3.88= ±3,10кНм

Рис. 4. Вариант армирования рулонными сетками