Введение

Все многоэтажные здания можно разделить на: каркасные, панельные, объемно-блочные и комбинированные. Тот или иной тип выбирают из соображений функционального назначения здания, наличия индустриальной базы, этажности, экономики, условий строительства (вечная мерзлота, сейсмика).

Каркасные здания применяют при необходимости создания больших помещений, наличии технологических проемов в перекрытиях. Это прежде всего производственные, административные и общественные здания. В каркасных зданиях все нагрузки передаются на каркас, который обеспечивает прочность и устойчивость здания при всех видах воздействий.

В жилых домах, гостиницах, общежитиях необходимо частое расположение внутренних стен и обеспечение звукоизоляции. Такие стены, обладая достаточной прочностью, не нуждаются в каркасе. Они связываются между собой, замоноличиваются и образуют пространственную систему, способную воспринимать горизонтальные и вертикальные нагрузки. Здания такой конструкции - панельные. При большей высоте панельные здания не могут (без специального усиления) воспринять горизонтальную ветровую нагрузку; в этом случае предусматриваются дополнительные конструктивные мероприятия. Преимущества панельных (бескаркасных) зданий снижаются в случае необходимости изменения планировочной структуры по вертикали, при использовании нижних этажей для помещений общественного назначения.

Дальнейшим усовершенствованием панельных конструкций являются объемные блоки, изготовляемые на комнату или квартиру. Объемно-блочная схема отличается наибольшей заводской готовностью. Затраты труда на изготовление блоков составляют 75...80 % от общих трудозатрат. Недостатком этого типа зданий является ограниченность планировочных решений, небольшая вариантность размещения блоков в плане здания.

В многоэтажных зданиях, возводимых в больших городах на основных магистралях, целесообразно по санитарно-гигиеническим условиям (шум, запыленность, загазованность) располагать жилые помещения, начиная с высоты двух-трех этажей, используя первые этажи под магазины, проезды, гаражи. В этом случае панельная конструкция здания располагается на монолитной или сборной железобетонной раме. Такая конструкция – комбинированная.

При проектировании производственных зданий необходимо стремиться к наиболее простой форме в плане и избегать перепадов высот. При проектировании часто выбирают типовые объемно-планировочные и конструктивные решения, так как они обеспечивают максимальную унификацию и сокращение числа типоразмеров и марок конструкций.

Увеличение объема капитального строительства при одновременном расширении области применения бетона и железобетона требует всемерного облегчения конструкций и, следовательно, постоянного совершенствования методов их расчета и конструирования.

Данные для расчета:

- панель перекрытия заводского изготовления (сборная).

- размеры панели:

- длина (номинальная) - 7,1 м;

- ширина (номинальная) – 1,5 м;

- ширина конструктивная – 1,49 м;

- временная полная нормативная нагрузка на панель – 4,5 кПа.

– нормативная длительная часть временной нагрузки – 3,150 кПа;

-нормативная кратковременная часть временной нагрузки – 1,350 кПа

Для натяжения арматуры в заводских условиях используется электротермический способ натяжения на упоры жесткой металлической формы.

Панель свободно опирается на несущие железобетонные балки перекрытия.

Категория трещиностойкости панели – I – я.

Изделие подвергается тепловой обработке при атмосферном давлении.

РЕШЕНИЕ

1.Определим расчетный пролет панели.

Рис. 1. К определению расчетного пролета панели перекрытия

l₀ = l - ( c)•2 (1)

l₀ = 7,1 – (• 0,2)•2=6,83 м.

2.Предварительно (из условия необходимой жесткости) определим высоту панели перекрытия.

h = ( - )•l_{0 (2)}

h = ()•6,83 = 0,227 м

Принимаем высоту панели равной 0,26 м (h = 0,26 м).

3.Определим толщину полок пустотной панели перекрытия. Примем стандартный диаметр пустотообразователей (пуансонов) равный 0,18 м, (d=0,18 м).

Высоту полок верхней и нижней грани панели (h^Ꞌ_f и h_f) примем равными. Определим фактический размер высоты полок.

h^Ꞌ_f = h_f = (3)

h^Ꞌ_f = h_f = = 0,0405 м > = 0,04 м.

4.Определим количество пустот в панели перекрытия с учетом минимально допустимых размеров толщины крайних и средних ребер из выражения:

n = (4)

n = = 7

принимаем наименьшее ближайшее значение количества пустот - 7.

5.Определим фактическое значение толщины крайних и средних ребер.

Примем ширину шести средних ребер равную 0,03 м,

(=0,03 м), тогда ширину крайних ребер определим из выражения:

bɷ0 = = (5)

bɷ0 = = = 0,025 м

Представим фактическое поперечное сечение панели перекрытия.

Рис. 2. Фактическое поперечное сечение панели перекрытие

Определим приведенное значение толщины бетона панели перекрытия (h_red) из выражения:

h_red=h- (6)

где

^- ширина верхней полки панели перекрытия (м) Принимаем как среднюю арифметическую величину размеров сечения панели перекрытия по верхней и нижней граням (в нижней = 1,49 м, а в верхней = 1,47 м).

=1,48 (м).

h_red=0,22-=0,14 >= 0,12 м

Поскольку приведенная толщина бетона панели перекрытия по величине близка к минимальному значению, необходимо предусмотреть для обеспечения звукоизоляции междуэтажных перекрытий устройство цементно-песчаной стяжки толщиной не менее 0,04 м. Для обеспечения звуко и теплоизоляции предусмотрим устройство утеплителя из керамзитобетона толщиной 0,06 м и выравнивающего слоя цементно-песчаной стяжки толщиной 0,02 м.

6.Опрелелим расчетную схему панели перекрытия. Проверим соотношение:

L/B (7)

где L – номинальная длина панели перекрытия;

B – номинальная ширина панели перекрытия.

= 4 ,73

следовательно, расчет панели перекрытия произведем по балочной схеме (как балки свободно опертой на несущие балки перекрытия).

Для расчета по первой группе предельных состояний, в данном случае по прочности, введем вместо фактического сечения панели перекрытия его эквивалентное сечение в виде тавра, а для расчета по второй группе предельных состояний (расчеты на трещиностойкость и деформативность) в виде двутавра.

Примем ширину полок тавра и двутавра как средеарифмитическую величину:

= = 1,48 м.

Ширину ребра тавра и двутавра определим как сумму крайних и средних ребер панели перекрытия.

b (8)

где b – ширина ребра тавра и двутавра;

- сторона приблизительно равновеликого по площади вписанного квадрата в площадь круга диаметром d. В данном случае d=0,159 м (диаметр пуансона).

.

Примем ширину ребра тавра и двутавра равную 0,48 м (

Высота верхней полки тавра и двутавра примем равной 0,03 м, а высоту нижней полки двутавра примем равной 0,03 м.

Рис. 3. Поперечное сечение панели перекрытия:

а) вводимое в расчет по прочности панели перекрытия;

б) вводимое в расчет по второй группе предельных

состояний (по тещиностойкости и деформативности).

7.Произведем сбор нагрузок на панель перекрытия с учетом ее собственного веса. Для этого выберем конструкцию пола гражданского здания:

- паркетная доска толщиной 0,022 м;

- битумная мастика толщиной слоя 0,003 м;

- цементно-песчаная стяжка толщиной 0,02 м;

- утеплитель (керамзитобетон) толщиной 0,06 м;

- пароизоляция (один слой пергамина на битумной мастике)

толщиной 0,03 м.

Определим величину давления панели перекрытия на несущую балку междуэтажного перекрытия от собственного веса.

Для этого определим объем бетона панели перекрытия ( , из выражения:

(9)

Определим вес панели перекрытия из выражения:

= •ρ (10) (10),

где:

ρ – плотность железобетона (кг/.

= 1,486•2500 (10)= 3715 Н = 37,15 кН.

8.Определим нормативное давление панели () на несущую железобетонную балку междуэтажного перекрытия

(11),

Примем значение нормативного давления панели перекрытия на ригель междуэтажного перекрытия равным 3,51 кПа.

9.Сбор нагрузок на панель перекрытия выполним в табличной форме.