2. Статический расчет плиты покрытия и общие положения проектирования

Эксплуатационная нагрузка на плиту покрытия складывается из постоянной нагрузки от веса гидротеплоизоляционного ковра, собственного веса плиты и временной снеговой нагрузки.

К ровлю выбираем с рубероидной теплоизоляцией, разрез кровли показан на рисунке 1.

Рис. 1 Кровля с рубероидной гидроизоляцией (тип 1):

1- три слоя рубероида по битумной мастике; 2- цементная стяжка; 3 – теплоизоляция; 4 – пароизоляция из битумной мастики; 5 – железобетонные плиты

По принятой конструкции гидротеплоизоляционного ковра и плит покрытия определяются нормативные и расчетные нагрузки с учетом коэффициента надежности по нагрузке и заносятся в таблицу 1.

Нормативная нагрузка от собственно веса плиты

кН/м²,

где g=9.81 м/с² - ускорение свободного падения;

m_п – масса плиты (m_п=1500 кг);

b_п – ширина плиты (b_п=1,49 м);

l_п - длина плиты (l_п=5,97 м).

Нормативная нагрузка от веса снегового:

кН/м².

где S₀ – расчетное значение веса снегового покрова, для 8 района по снеговой нагрузке S₀=5,6 кПа (по СНиП 2.01.07-85^*),

μ – коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие (μ=1 по по СНиП 2.01.07-85^*)

Таблица 1

Сборная нагрузка на плиту

№	Наименование элементов и вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке, γf	Расчетная нагрузка, кН/м2
	I. Постоянная
1.	Три слоя рубиройда на битумной мастике	0.2	1.1	0.22
2.	Цементная стяжка толщиной 30 мм, плотностью 2000 кг/м3	0.6	1.3	0.78
3.	Утеплитель из керамзитного гравия толщиной 120 мм, плотностью 600 кг/м3	0.6	1.3	0.78
4.	Пароизоляция на битумной мастике	0.05	1.1	0.055
5.	Железобетонная плита покрытия	1.65	1.1	1,815
	Итого постоянная нагрузка	3,38		3,958
	II. Временная нагрузка
6.	Снеговая нагрузка	0.56	0.7	0.8
	Всего полная нагрузка	3,94		4,758

Панели опираются на ригели, балки покрытий и стены, расчетный пролет панели l₀ принимают равным расстоянию между осями ее опор, при опирании по верху ригелей;

м,

где l_п – длина плиты (номинальный размер);

b=0.25 м.

Панели в расчетной схеме представляют собой однопролетные балки, свободно лежащие на опорах, загруженные равномерно распределенной нагрузкой. На I м длины панели нагрузка q_l составляет

кН/м,

где q – нагрузка на 1 м² (таблица 1);

b_п – ширина панели.

Максимальный изгибающий момент в середине пролета

кН·м,

Максимальная п оперечная сила у опоры

кН.

3 .назначение размеров для расчета панелей

Рис. 4. Эквивалентное сечение плиты

Рабочая высота

м,

где а – защитный слой,

d - диаметр арматуры, принятый предварительно.

Толщина полки

м.

Ширина ребра

м.

Расчетную ширину полки , поскольку не выполняется, принимаем равной м

По назначенным расчетам сечения плиты и b определяем коэффициент

м²,

где R_b=17 МПа[4] – расчетное сопротивление сжатию бетона для класса В30.

В зависимости от А_0, после интерполяции табличных значений находим η=0. 987, ξ=0.026 и вычисляем площадь сечения арматуры

м² =3710 мм²,

где R_s = 355 МПа – расчетное сопротивление растяжению арматуры класса АIII. Принимаем 8 стержней диаметром 25 мм, AII, с площадью A_s=3927 мм².

Насыщение поперечных сечений панелей арматурой оценивают коэффициентом армирования

,

где - площадь сечения арматуры,

- площадь всего бетона в поперечном сечении.

Величина называется процентом армирования.

Предельный процент армирования для панелей определяется по формуле

.

Минимальный процент армирования в панелях устанавливается из условия равнопрочности армированного сечения с неармированным и принимается равным 0.05% от , т.е. .

Фактический процент армирования выше минимального, поэтому расчет ведем с учетом арматуры.

Характеристика сжатой зоны бетона

, - в МПа.

Граничная относительная высота сжатой зоны бетона

.