МУ плита

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Вологодский государственный технический университет

Кафедра промышленного и гражданского строительства

Ж Е Л Е З О Б Е Т О Н Н Ы Е И К А М Е Н Н Ы Е К О Н С Т Р У К Ц И И

Методические указания к контрольной работе и дипломному проектированию.

Проектирование монолитного ребристого перекрытия (покрытия)

Факультет: инженерно – строительный

Дневная и заочная форма обучения

Специальности: 270102 Промышленное и гражданское строительство 270105 Городское строительство и хозяйство

Вологда

2007

УДК 666.98

Железобетонные и каменные конструкции. - Методические указания к контрольной работе и дипломному проектированию. Проектирование монолитного ребристого пе- рекрытия (покрытия). - Вологда: ВоГТУ, 2007 – 34 с.

Методические указания соответствуют стандарту специалиста по специальности

270102 утвержденному 07.03.2000 г.

В методических указаниях приведены рекомендации по проектированию монолитно- го ребристого перекрытия (покрытия), пример расчета элементов, задания для кон- трольной работы, необходимые справочные данные. Методические указания могут

быть использованы студентами дневной и заочной форм обучения специальностей 270102 и 270105 в ходе курсового и дипломного проектирования и для самостоятель- ной работы по курсу «Железобетонные и каменные конструкции».

Составители: Михалевич Н.В., канд. техн. наук, доцент каф. ПГС Шахова Е.Н., ст. преподаватель каф. ПГС

Рецензент: Рахимова Н.А., к.т.н., доцент каф. «Автомобильные дороги»

2

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания разработаны для выполнения самостоятельной работы студентов специальности 270102 по курсу «Железобетонные конструк- ции» и для выполнения контрольной работы студентами заочного обучения специальности 270102.

Данные методические указания содержат рекомендации по расчету и конструированию элементов монолитного ребристого перекрытия (покрытия). Приведены примеры расчета монолитной плиты и второстепенной балки, зада- ния контрольной работы, необходимые справочные данные.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОНОЛИТНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ 1. Варианты конструктивных схем монолитного

ребристого перекрытия

Ребристая конструкция - одна из основных форм монолитного железобе- тона. Схемы размещения главных и второстепенных балок и колонн зависят от величин нагрузок, размеров и конфигурации перекрываемых помещений. Вы- бор варианта конструкции определяется назначением здания, архитектурными, технологическими, конструктивными и экономическими условиями.

Вопросы компоновки конструкции монолитных перекрытий подробно освещены в [3]. В зданиях, прямоугольных в плане, используют, как правило, поперечное расположение главных балок с целью обеспечения поперечной же- сткости. При любой схеме разбивки к каждой колонне должны примыкать по ее осям главная и второстепенная балки.

Расчет перекрытия зависит от соотношения сторон плит (рис. 1). Если l1 /l2 ³ 3, то плита работает на изгиб как балочная в направлении меньшего

Рис. 1. Конструктивные планы перекрытий с балочными плитами (а) и плитами, опертыми по контуру (б)

3

Изгибающими моментами в другом направлении пренебрегают, ограни- чиваясь конструктивными мерами.

Если l1 l2 < 3 , то плита работает в двух направлениях, усилия в ней опре- деляются с учетом условий опирания.

2. Конструктивные требования

Пролеты второстепенных балок l1 рекомендуется принимать от 5,0 до 8,0 м в зависимости от нагрузки на перекрытие или по заданию на проектиро-

(0,3…0,5) их высоты. Все размеры должны быть кратны 50 мм и приведены в таблице 1.

Таблица 1

Рекомендуемые размеры прямоугольных сечений балок

Примечание. Знаком «+» обозначены рекомендуемые сечения балок.

Расстояние между осями второстепенных балок назначается из условия получения минимальной толщины плиты: при нормативной полезной нагрузке на перекрытие до 10 кПа - в пределах от 2,1 до 2,5 м; при нагрузке 10-15 кПа - в пределах от 1,8 до 2,1 м.

Пролеты плит (так же, как и балок) могут быть приняты одинаковыми, однако для выравнивания величин изгибающих моментов в неразрезных конст-

рукциях рекомендуется принимать крайние пролеты плит меньше средних на величину до 20% (в балках - до 10%).

Глубина заделки в стену рекомендуется для главных балок 38 см, для второстепенных 25 см, для плит 12 см.

Минимальная толщина монолитных плит в конструкциях покрытий 40 мм, в перекрытиях жилых и общественных зданий 50 мм, в перекрытиях производственных зданий 60 мм.

4

Толщина защитного слоя бетона должна быть не менее диаметра стерж- ней арматуры и не менее 10 мм в плитах и 20 мм в балках. Минимальный за- щитный слой поперечной арматуры балок 15 мм.

3. Классы материалов

Монолитные конструкции обычно проектируют из бетонов классов (по прочности на сжатие) B 15, B 20.

Рабочая стержневая арматура балок должна быть класса A-III (А400). Конструктивная и монтажная арматура может быть принята класса А-I

(А-240). Поперечные стержни каркасов выполняют из арматуры А-I (А 240), А- II (А 300), А-III (A 400). Плиты армируют сварными сетками из арматуры Вр-I (B 500) и А-III (A 400).

4.Расчет и конструирование балочной плиты

4.1.Определение изгибающих моментов в плите

Для расчета балочной плиты условно выделяют на плане перекрытия по- лосу шириной b =1 м, направленную поперек второстепенных балок (рис.2). Наибольшие моменты действуют в полосе, равноудаленной от главных балок.

Рис. 2. Схема клетки монолитного перекрытия с балочными плитами: 1 – грузовая площадь для расчета балочной плиты; 2 - грузовая площадь

для расчета второстепенной балки; 3 - грузовая площадь для расчета колонны

Задавшись толщиной плиты (см. пункт 2), определяют нагрузки на рассчиты- ваемую полосу. Постоянная нагрузка g0 складывается из собственного веса плиты

5

и веса конструкции пола. Равномерно распределенная временная нагрузка на пере- крытие p0 определяется назначением помещений объекта [2, табл. 3].

Расчетные эпюры изгибающих моментов в полосе, вырезанной между осями 1 и 2, с учетом перераспределения усилий в статически неопределимой конструкции приведены на рис. 3. Теория вопроса изложена в [3].

В плитах, окаймленных по всему контуру монолитно связанными с ними балками (т.е. на участке перекрытия между осями 2-5 по рис. 2.), изгибающие мо- ментом в сечениях средних пролетов и на средних опорах уменьшаются на 20%.

4.2. Уточнение принятой толщины плиты

Уточненную толщину плиты находят по условиям прочности на изгиб нормальных сечений и на поперечную силу.

q = (g0 + p0 )×1м

Рис. 3. Эпюры изгибающих моментов в балочной плите

а) Задаются коэффициентом армирования плиты μ, оптимальные значе- ния которого лежат в пределах 0,005 - 0,008.

б) Принимают классы материалов и определяют по [4] или по приложе-

εb,ult - относительная деформация сжатого бетона εb,ult = 0,0035.

г) Определяют необходимую толщину плиты из условия прочности на изгиб:

am × b × Rb

где b =1 м - ширина рассчитываемой полосы плиты;

M max - максимальный момент из значений по рисунку 3;

a ≈1,5 см- расстояние от центра растянутой арматуры до нижней плоско- сти плиты.

Значения h1 полученные для обоих классов арматуры, округляют в сто- рону увеличения до размера, кратного 10 мм.

д) Вычисляют необходимую толщину плиты из условия прочности на по- перечную силу:

где l01 - расчетная величина крайнего пролета плиты (рис. 3).Определяется как расстояние от грани второстепенной балки до середины площадки опира- ния плиты на стену. Значения h2 полученные для обоих классов арматуры, ок- ругляют в сторону увеличения до размера, кратного 10 мм.

е) Принимают толщину плиты h из приведенных расчетов для двух клас- сов арматуры, постоянной для всего перекрытия. Если эти уточненные размеры отличаются от принятого первоначально, необходимо заново определить на- грузку q и уточнить значения изгибающих моментов.

4.3. Расчет арматуры и подбор сеток

Сначала определяют требуемую площадь арматуры во втором пролете и над второй опорой.

а) Вычисляют коэффициент

б) Определяют по приложению 1 коэффициент αR .

в) Вычисляют требуемую площадь арматуры на 1 м ширины плиты:

7

принято по пункту 4.2.

г) Выбирают вариант армирования плиты с учетом рекомендации пункта 4.4. д) Подбирают по ГОСТ или по приложению 4 марку сетки с минималь-

ной площадью рабочей арматуры Asфакт2 на 1 м, превосходящей вычисленную

величину As2 .

е) Определяют армирование плиты в первом пролете и над первой опо- рой. Если армирование раздельное, то расчет As1 и подбор сеток выполняют по описанной методике на действие момента M1.

Если армирование непрерывное, то после вычисления As1 находят необ- ходимую площадь стержней дополнительной сетки на 1 м ширины, которая бу- дет равна: As1 - Asфакт2 . По этой площади подбирают марку сетки по ГОСТ как в пункте д.

4.4. Возможные варианты армирования плит

Выбор варианта армирования определяется величиной требуемой площа- ди сечения арматуры на 1 м ширины плиты и конструкциями сеток по ГОСТ. Возможны 4 варианта армирования плит (рис. 4). Приводим самые общие ре- комендации по выбору варианта.

Вариант а) армирование одиночной рулонной сеткой с продольными стержнями из арматуры класса Вр-I (В 500) приемлем в тех случаях, когда наи- большая требуемая площадь арматуры на 1 м ширины сетки не превышает 1,96 см2, а также когда разница между наибольшей и наименьшей требуемыми площадями не превышает 0,63 см2.

Вариант б) применим при использовании рулонных сеток из арматуры класса Вр-I (В 500) в том случае, когда наименьшая требуемая площадь арма- туры на 1 м ширины сетки не превосходит 1,96 см2.

Вариант в) осуществляется применением либо рулонных сеток с попе- речными стержнями из арматуры класса А-III (А 400), либо плоских сеток. Ес- тественно, что в крайних и средних npoлетах, над первыми и над вторыми опо- рами должны быть разные сетки.

8

Вариант г) применяется в плитах значительных пролетов и при толщине более 9 см. Над средними опорами возможно применение одиночных сеток по варианту в).

Рис. 4. Непрерывное (а, б) и раздельное (в, г) армирование плиты

5. Расчет и конструирование второстепенной балки

Второстепенная балка рассчитывается как многопролетная неразрезная, промежуточными опорами которой служат главные балки. Опирание на кир- пичные стены считается шарнирным.

5.1. Нагрузки на балку

Нагрузки на второстепенную балку определяются с грузовой площади шириной l2 (рис. 2), заключенной в осях пролетов балочной плиты. Нагрузки на балку складываются из нагрузок на плиту и собственного веса балки:

9

где h и b - размеры поперечного сечения балки; hn - толщина монолитной плиты;

g f - коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый 1,1; rb - плотность железобетона (2500 кг/м3).

Для построения огибающих эпюр изгибающих моментов необходимо рассмотреть 3 варианта загружения балки (рис. 5). Введение приведенной на- грузки g + p / 4 учитывает приближенно изменение отрицательных моментов в пролете, обусловленное сопротивлением главных балок кручению.

Рис. 5. Расчетные варианты загружения второстепенной балки

5.2. Внутренние усилия в балке

Величины наибольших изгибающих моментов в равнопролетных балках необходимо определять по следующим формулам:

а) пролетные моменты в крайних пролетах

10