1 Общие данные для проектирования

Пятиэтажное каркасное здание без подвала имеет размеры в плане 57,8х20,6 м и сетку колонн 5,15х5,78 м. Высота этажа 4,0 м. Здание с неполным каркасом. Наружные стены – несущие, выполнены из кирпича (толщина стены составляет 510 мм). Нормативное значение временной нагрузки на перекрытие Q_k=5,6 кН/м². Снеговая нагрузка по III району (место строительства – г. Витебск). Класс среды по условиям эксплуатации конструкций ХD1.

2 Компоновка конструктивной схемы сборного перекрытия

Ригели поперечных рам четырёхпролётные, на опорах шарнирно соединённые со стенами и жёстко со средними колоннами. Плиты перекрытий – ребристые. Ребристые плиты принимаются с номинальной шириной, равной 1112,5 мм; связевые распорки шириной 1100 мм размещаются по рядам колонн и опираются на ригели и несущие стены.

Шаг колонн в продольном направлении 5,78 м, в поперечном направлении составляет 5,15 м.

Рис.1 Компоновка перекрытия здания с неполным железобетонным каркасом

3 Расчет и конструирование ребристой плиты перекрытия

3.1 Общие данные

Для изготовления сборной плиты перекрытия принимаем бетон класса С (согласно ТКП EN 1992-1-1-2009 , прил. Е, табл. Е.1N для класса условий эксплуатации ХD1).

Характеристики бетона: f_ck =30МПа, f_ctm=2,9MПa, f_cd=f_ck/ =30/1,5=20МПа (где - коэффициент безопасности по бетону, принят равным 1,5 согласно табл.2.1N ТКП EN 1992-1-1-2009).

Для армирования плиты используем:

продольное армирование – арматуру класса S500, f_yk=500 МПа,

f_yd = = ( - частный коэффициент для арматуры, согласно табл. 2.1N ТКП EN 1992-1-1-2009 =1,15);

поперечное армирование – арматуру класса S240, f_yk=240 МПа, .

Минимальный защитный слой бетона (согласно п. 4.4.1.2 ТКП EN 1992-1-1-2009):

c_min = max { мм},

где c_min,b - минимальная толщина из условия сцепления ( п. 4.4.1.2 (3) ТКП EN 1992-1-1-2009), в нашем случае принимается не менее диаметра арматуры. Предварительно принимаем диаметр рабочей арматуры 20 мм;

c_min,dur - минимальная толщина из условий защиты от влияния окружающей среды, (согласно таблице 4.4N для класса конструкции S4 принимаем c_min,dur=35мм);

c_dur, - дополнительный элемент надежности (п. 4.4.1.2 (6) ТКП EN, принимаем равным нулю);

c_dur,st -  уменьшение минимальной толщины при использовании нержавеющей стали, (п. 4.4.1.2 (7) ТКП EN, принимаем равным нулю);

c_dur,add - уменьшение минимальной толщины при использовании дополнительной защиты (п. 4.4.1.2(8) ТКП EN, принимаем равным нулю).

Принимаем c_min=c_{min, dur}=35мм.

Номинальная толщина защитного слоя составляет

c_nom = c_min+Δc_dev = 35+10 = 45мм,

где Δc_dev=10мм – допустимое отклонение (п. 4.4.1.3(1) ТКП EN).

Найдем требуемую высоту поперечного сечения ребристой плиты:

где:

- расчетный пролёт плиты, равный

l_eff = l_п+b = 5260+160 = 5420 мм,

здесь l_п – расстояние между внутренними гранями полок ригелей, мм;

b – величина опирания плиты на полку ригеля;

Рис.2. Схема опирания плиты для определения .

и - длительная и кратковременная нормативные составляющие временной нагрузки соответственно;

с – коэффициент, принимаемый для ребристых панелей в пределах 30…34;

- коэффициент увеличения прогибов при длительном действии нагрузки (для ребристых плит с полкой в сжатой зоне принимается равным 1,5).

Окончательно принимаем высоту плиты:

h = 500 мм.

Для определения собственного веса плиты, отнесенного к единице площади, спроектируем поперечное сечение плиты с учетом известных конструктивных высоты и ширины плиты. Также изобразим её расчетное (эквивалентное тавровое) сечение.

Рис.3. Геометрические параметры поперечного сечения плиты и ее расчетное сечение

Приведённая толщина плиты, мм:

где А=145300 мм² - площадь поперечного сечения плиты;

=1042,5 мм - конструктивная ширина плиты.

Тогда:

.