3

1. Общие сведения

Стоимость железобетонных перекрытий в каркасных многоэтажных зданиях составляет 25-35% от стоимости здания, поэтому рациональный выбор конструктивной схемы перекрытия может значительно снизить стоимость здания. Разработка ребристого перекрытия состоит в выборе сетки колонн, установления направления и количества пролетов главных и второстепенных балок в зависимости от назначения здания, требований по его освещенности, пространственной жесткости, величины полезной нагрузки.

Монолитное ребристое перекрытие с балочными плитами состоит из системы балок (главных и второстепенных) и плиты, монолитно связанной с балками. Сущность монолитного ребристого перекрытия заключается в удалении бетона из растянутых зон сечений в целях экономии бетона и облегчения конструкции, в растянутых зонах сохранены только ребра, в которых сконцентрирована растянутая арматура. Главные балки опираются на наружные стены и колонны, а второстепенные – на наружные стены и главные балки. Главные балки могут быть расположены параллельно или перпендикулярно длинной стороне здания и иметь пролеты 6 – 8 м. Второстепенные балки размещают так, чтобы ось одной из них совпала с осью колонны. Пролет второстепенных балок составляет 5 – 7 м. Рекомендуемые пролеты плит 1,7 – 2,7 м. Толщину плиты по экономическим соображениям принимают возможно меньшей. Минимальное ее значение для междуэтажных перекрытий промышленных зданий – 60 мм. При больших временных нагрузках толщину плиты принимают 80-100 мм (по условию экономичного армирования).

Характер работы плиты в составе перекрытия определяется соотношением ее сторон: при отношении длинной к короткой стороне более 2 плита называется балочной и работает на изгиб преимущественно в одном направлении – вдоль короткой стороны и предполагается опирающейся только на второстепенные балки; при ином соотношении сторон плита работает в двух направлениях и обычно рассматривается опертой по контуру.

Расчет монолитного ребристого перекрытия состоит из последовательных расчетов его элементов: плиты, второстепенных балок, затем главных балок, т.е. от вышележащего к нижележащему элементу. В большинстве случаев достаточно ограничиться расчетом по несущей способности, т.к. при соблюдении рекомендаций по определению размеров сечений жесткость элементов, как правило, обеспечена.

2. Исходные данные для проектирования

Конструктивная схема здания – неполный железобетонный каркас.

Размеры здания в плане (в свету): ширина В = ____ м, длина L = ____ м.

Временная (технологическая) нормативная нагрузка на перекрытие v_n = ___ кПа.

Постоянная нормативная нагрузка от веса конструкций пола - ____ кПа.

Наружные стены здания – кирпичная кладка толщиной 510 мм.

Материалы для перекрытия: бетон тяжелый В25, арматура Вр500 (Вр-1) для сеток и А400 (А-III) для балок.

Коэффициент надежности по ответственности здания _n = 1 [1].

3. Компоновка конструктивной схемы перекрытия

Главные балки располагаем перпендикулярно длинной стороне здания. Конструктивная схема перекрытия приведена на рис. 1.

Определяем количество пролетов плиты. Ширина здания (в свету), выраженная в пролетах плит: В = 2 l_пл^кр + (n_пл - 2)l_пл^ср , (1)

где l_пл^кр – крайний осевой пролет плиты, предварительно равный 0,8 l_пл^ср;

l_пл^ср – средний осевой пролет плиты.

Количество пролетов плиты n_пл = B / l_пл^рек = ____ / ____ = __, где l_пл^рек = ___ м. Рекомендуемые пролеты плиты подбирают в зависимости от полезной нагрузки по графику (рис. 2). Количество пролетов округляем в большую сторону так, чтобы полученное число было кратно 3. Принимаем n _пл = ___.

Рис. 1. Конструктивная схема перекрытия

Рис. 2. Графики рекомендуемых пролетов плиты и второстепенной балки	Рис. 3. Графики рекомендуемых размеров сечений балок

Преобразуя формулу (1), получим выражение для среднего пролета плиты:

l_пл^ср = В / (n_пл – 0,4) = ____ / ( __ – 0,4) = ____ м.

В целях унификации величину среднего пролета округляем так, чтобы число было кратно 50 мм. Принимаем l_пл^ср = _____ мм.

Величину крайних пролетов рекомендуется принимать ≈ 0,8 l_пл^ср для того, чтобы приблизительно уравнять изгибающие моменты во всех пролетах и на всех промежуточных опорах.

Крайний пролет плиты l_пл^кр = 0,8 l_пл^ср = 0,8  _____ = _____ мм.

Полученные значения подставляем в формулу (1), результат сравниваем с шириной здания по заданию.

В = 2  _____ + ( __ – 2)  _____ = _____ м,

невязка  = _____ – _____ = _____ м.

Невязка в расчетах устраняется за счет изменения величины крайних пролетов: l_пл^кр = ______ + ____ / 2 = _____ мм.

Величина крайних пролетов плит может быть определена и таким образом: l_пл^кр = (В - 7 l_пл^ср ) / 2 = ( ______ - 7  _____ ) / 2 = ______ мм.

Окончательно принимаем l_пл^кр = _______ мм, l_пл^ср = ______ мм.

Для определения пролетов второстепенных балок выражаем длину здания в зависимости от их величины и количества в перекрытии:

L = 2 l_вб^кр + (n_вб - 2) l_вб^ср , (2)

где l_вб^кр – крайний осевой пролет второстепенной балки;

l_вб^ср – средний осевой пролет второстепенной балки

Учитывая оптимальное соотношение крайнего и среднего пролетов балки l_вб^кр = 0,8 l_вб^ср , определяем величину среднего пролета второстепенной балки l_вб^ср = L / (n_вб – 0,4), где n_вб – число пролетов второстепенной балки, зависящее от рекомендуемого пролета.

n _вб = L / l_вб^рек = _____ / _____ = ____ ,

где l_вб^рек = _____ м определено по рис. 2.

Число пролетов округляем до ближайшего целого значения: n_вб = ___.

l_вб^ср = _____ / ( __ – 0,4) = _____ м. Округляя значение среднего пролета кратно 50 мм, принимаем l_вб^ср = _____ мм.

Величина крайнего пролета второстепенной балки

l_вб^кр = 0,8  _____ = _____ мм.

Полученные значения подставляем в формулу (2) и сравниваем результат с длиной здания по заданию.

L = 2  _____ + ( __ - 2)  ____ = _____ м.

Невязка  = _____ – ______ = _____ м.

Невязку в расчетах устраняем за счет изменения длины крайних пролетов: l_вб^кр = ______ + ____ / 2 = _______ мм.

Величина крайних пролетов второстепенных балок может быть определена и таким образом:

l_вб^кр = (L - __ l_вб^ср ) / 2 = ( _______ - __  _______ ) / 2 = _______ мм.

Окончательно принимаем l_вб^кр = _______ мм, l_вб^ср = _______ мм.

Определим пролеты главных балок:

Крайние l _гб ^кр = l_пл^кр + 2 l_пл^ср = _______ + 2  _______ = _____ м.

Средние l _гб ^ср = 3 l_пл^ср = 3  _______ = _____ м.

Толщина плиты назначается по табл. 1 в зависимости от величины временной нагрузки и пролета.

Таблица 1

Толщина плиты, см	Пролет плиты, м, при нормативной полезной нагрузке vn, кПа
	4,0	5,0	6,0	7,0	8,0	9,0	10,0	12,5	15,0	20,0
7	2,1-2,7	2,2-2,5	2,0-2,4	1,8-2,2	1,7-2,1	-	-	-	-	-
8	2,3-3,0	2,2-2,8	2,1-2,7	2,0-2,6	1,9-2,5	1,8-2,4	1,8-2,3	1,7-2,2	1,6-2,0	1,5-1,8

Толщина плиты принята h_пл = ___ мм.

Предварительные размеры поперечных сечений балок в зависимости от полезной нормативной нагрузки и пролета балок назначают по графику (рис. 3): сначала определяют оптимальное соотношение h / l, затем по высоте сечения определяют ширину сечения b = 0,4…0,5 h. В целях унификации высоту поперечного сечения балок принимают кратной 50 мм при размерах до 600 мм и кратной 100 мм при больших размерах. Ширину поперечного сечения балок назначают 150, 200, 220, 250 и далее кратно 50 мм.

Высота второстепенных балок h_вб = _____ / ___ = _____ мм, где 1 / ___ принята по графику (рис. 3); принимаем h_вб = _____ мм; ширина поперечного сечения балки b_вб = 0,5 h_вб = 0,5  _____ = _____ мм.

Высота главных балок h_гб = _____ / _____ = _____ мм

Высота главных балок должна быть больше высоты второстепенных балок на 10 – 25 см. Принимаем h_гб = ______ мм, ширина сечения главной балки b_гб = 0,5  _____ = _____ мм.