Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

МУ плита

.pdf
Скачиваний:
8
Добавлен:
28.05.2015
Размер:
472.52 Кб
Скачать

в) пролетные моменты в средних пролетах

 

М2 =

q × l022

;

 

(13)

 

 

16

 

 

 

г) моменты в сечениях на гранях средних главных балок

 

МС = -

q × l022

.

(14)

 

16

 

 

Расчетные крайние пролеты l01 определяются расстоянием от грани пер- вой главной балки до центра опоры на стене, а средние l02 - расстоянием в све- ту между гранями главных балок.

Огибающие эпюры моментов для равнопролетных балок, несущих на-

грузки с различными соотношениями p / g приведены на рис.

6. Величины

наименьших моментов в различных сечениях определяются по формуле

 

M = b × (g + p)× l022 .

(15)

Величины коэффициентов β приведены в таблице 2.

 

Расчетные поперечные силы:

 

на опоре А (рис. 6)

QA = 0,4 × (g + p)× l01;

(16)

на опоре В слева

QBЛ = -0,6 × (g + p)× l01;

(17)

на опоре В справа и на всех средних опорах

 

 

Q = ±0,5 × (g + p)× l02 .

(18)

Таблица 2 Значения коэффициентов β для определения минимальных моментов

в средних пролетах балок

 

p

 

 

 

 

Номера сечений по рис. 6

 

 

 

 

 

 

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

 

g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5

-0,0715

-0,01

+0,022

+0,024

-0,004

-0,0625

-0,003

+0,028

+0,028

-0,003

-0,0625

1,0

-0,0715

-0,02

+0,016

+0,009

-0,014

-0,0625

-0,013

+0,013

+0,013

-0,013

-0,0625

1,5

-0,0715

-0,026

-0,003

0

-0,020

-0,0625

-0,019

+0,004

+0,004

-0,019

-0,0625

2,0

-0,0715

-0,03

-0,009

-0,006

-0,024

-0,0625

-0,023

-0,003

-0,003

-0,023

-0,0625

2,5

-0,0715

-0,033

-0,012

-0,009

-0,027

-0,0625

-0,025

-0,006

-0,006

-0,025

-0,0625

3,0

-0,0715

-0,035

-0,016

-0,014

-0,029

-0,0625

-0,028

-0,010

-0,010

-0,028

-0,0625

3,5

-0,0715

-0,037

-0,019

-0,017

-0,031

-0,0625

-0,029

-0,013

-0,013

-0,029

-0,0625

4,0

-0,0715

-0,038

-0,021

-0,021

-0,018

-0,0625

-0,032

-0,03

-0,015

-0,030

-0,0625

4,5

-0,0715

-0,039

-0,022

-0,020

-0,033

-0,0625

-0,032

-0,016

-0,016

-0,032

-0,0625

5,0

-0,0715

-0,04

-0,024

-0,021

-0,034

-0,0625

-0,033

-0,018

-0,018

-0,033

-0,0625

11

 

 

p / g =0,5

 

 

 

 

p / g =5,0

 

 

 

 

p / g =5,0

 

 

 

 

 

 

1,0

 

 

 

 

3,5

 

 

 

 

3,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3,0

 

 

 

 

3,0

 

 

 

 

 

 

1,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2,5

 

 

 

 

2,5

 

 

 

 

 

 

2,0

 

 

 

 

2,0

 

 

 

 

2,0

 

 

 

 

 

 

2,5

 

 

 

 

1,5

 

 

 

 

1,5

 

 

 

 

 

 

3,0

 

β=0,0715

 

β=0,0715

1,0

 

 

 

 

1,0

 

 

 

 

 

 

3,5

 

 

0,5

 

 

=0,0625β

=0,0625β

0,5

 

 

β=0,0625

 

 

 

5,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,2l0

0,2l0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,2l0

 

 

 

 

 

0,2l0

 

 

 

 

 

0

1

2

3

4

0,15l

5

5

6

7

8

9

10

10

11

12

13

14

15

 

β=0,065

β=0,090

β=0,091 β=0,075

β=0,020

0,167l

 

β=0,018

β=0,058

β=0,0625

β=0,058

 

β=0,018

β=0,018

β=0,058

β=0,0625

β=0,058

 

β=0,018

 

0,200l

 

 

 

 

0,228l

 

 

 

 

0,250l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,270l

 

0,15l

 

 

 

 

0,15l

0,15l

 

 

 

 

0,15l

 

 

 

 

 

0,285l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,304l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,425l

 

 

0,339l

 

 

l02/2

 

 

l02/2

 

 

l02/2

 

 

l02/2

 

 

 

 

l01

 

 

 

 

 

l02

 

 

 

 

 

l02

 

 

 

 

 

Рис. 6. Построение огибающей эпюры изгибающих моментов во второстепенной балке

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(сечения через 0,2l0)

 

 

 

 

 

 

 

12

5.3. Расчет продольной рабочей арматуры балки

Второстепенная балка воспринимает усилия совместно с плитой. В соот-

ветствии с огибающей эпюрой моментов плита оказывается то в сжатой, то в

растянутой зоне. На участках с положительными моментами за расчетное при-

нимается тавровое сечение (рис. 7), а на участках с отрицательными моментами

- прямоугольное шириной b, так как плита при образовании в ней трещин из

работы выключается.

 

bf £ l1

/ 6

 

 

 

 

 

 

f

bf ≤ 6hf

 

 

b

bf ≤ 6hf

 

h’

 

 

 

 

 

 

 

 

h

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

h

 

l0/2

l0/2

 

b

l0/2

а

l0/2

 

 

 

 

 

 

ln = l2

 

 

Рис. 7. Тавровое сечение второстепенной балки.

Прежде всего проверяют высоту балки по максимальному опорному мо-

менту. При этом ξ ≤ 0,3, так как усилия определяются с учетом их перераспре-

деления и возможности образования пластических шарниров. Определяют, что

при xR = 0,3, dR = 0,3 × (1 - 0,5 × 0,3)= 0,255 и вычисляют

 

 

h ³

R

M max

+ a , м

(19)

 

 

× b × d

 

 

b

 

R

 

 

где a ≈ 3,5 см.

При необходимости проводят корректировку размеров балки.

Методика расчета рабочей арматуры в изгибаемой конструкции прямо- угольного сечения изложена в п. 4. Расчет арматуры тавровых сечений выпол- няется в следующем порядке.

а) Находят расчетную ширину полки таврового сечения по условиям [4].

б) Определяют расчетные характеристики материалов Rs , Rb ,

Rbt .

в) Вычисляют граничное значение xR по формуле (1).

 

г) Находят

dR = xR × (1 - 0,5xR )

 

(20)

д) Определяют положение границы сжатой зоны бетона в тавровом сече-

нии. Для этого вычисляют

 

 

 

Mb = Rb × bf × hf × (h0 - 0,5hf

).

(21)

Если наибольший момент в пролете M £ Mb ,

то граница сжатой зоны

 

13

 

 

Asфакт

проходит в полке, и сечение рассчитывается как прямоугольное с размерами bf × h . Если же M > Mb , то граница проходит в ребре, и в этом случае выпол-

няются следующие расчеты. е) Вычисляют

am =

M - Rb × (bf - b)× hf × (h0 - 0,5hf )

£ dR .

(22)

 

 

R

× b × h2

 

 

 

 

b

0

 

 

 

 

 

ж) Определяют соответствующее значение x =1 -

 

 

 

.

 

 

1 - am

 

и) Находят требуемую площадь рабочей арматуры

 

 

As =

Rb

[x × b × h0 + (b¢f - b)× h¢f

].

 

 

(23)

 

 

 

 

 

 

Rs

 

 

 

 

 

 

к) Подбирают сечение стержней нижней рабочей арматуры.

 

Обычно второстепенные балки армируются двумя плоскими сварными каркасами (рис. 4). С использованием приложения 2 принимают количество стержней и их диаметры, исходя из того, чтобы суммарная площадь их сечения

несколько превышала величину As . Предпочтение следует отдавать каркасам с однорядным расположением арматуры (рис. 4а, б). При конструиро- вании каркасов необходимо учитывать ограничения [4]. Каркасы доводят до граней главных балок, где связывают понизу стыковыми стержнями, диаметр которых должен быть не менее 0,5d рабочих стержней и не менее 10 мм. При- меры армирования балок приведены в [3].

Часть рабочей арматуры может быть оборвана в пролете с целью эконо- мии металла. Методика этих расчетов освещена [5] в главе, посвященной про- ектированию сборного ригеля.

л) Определяют сечение верхней арматуры в пролете. В случае действия положительных моментов эта арматура устанавливается конструктивно, 2 Ø 10 АI (А240). При воздействии отрицательных моментов сечение арматуры опре- деляется из расчета прямоугольного сечения размером b × h .

м) Принимают конструкцию верхней арматуры балки на примыканиях к главным балкам. Ее сечение находят из расчета прямоугольного сечения b × h . Различают 2 способа армирования: или надопорными сварными сетками, или плоскими сварными каркасами.

В первом случае над главной балкой раскатывают рулонные сетки с по- перечными рабочими стержнями или же укладывают плоские сетки. За расчет- ную площадь арматуры на опоре принимают площадь всех рабочих стержней, расположенных между осями соседних второстепенных балок. При значитель-

14

ных пролетах второстепенных балок надопорная арматура может быть образо- вана двумя слоями сеток, перекрывающих частично друг друга. Края сеток рас- полагают в соответствии с эпюрой отрицательных моментов и с учетом момен- та, воспринимаемого верхней арматурой каркасов. При соотношении pg - край одной сетки располагают на расстоянии l1 /3 от оси главной балки, а край другой на расстоянии l1 / 4 .

Во втором случае армирование опор осуществляется 1-2 плоскими карка- сами с верхней рабочей арматурой класса A-III. Эти каркасы заводят в смежные

пролеты балки в соответствии с эпюрой изгибающих моментов и располагают внутри пролетных каркасов. Опорные каркасы выполняют с прерванными ниж- ними монтажными стержнями для беспрепятственной установки их на армату- ру главных балок.

5.4.Расчет поперечной арматуры балок

Вбалках высотой более 150 мм поперечная вертикальная арматура уста- навливается обязательно. Минимальный диаметр поперечных стержней в свар- ных каркасах устанавливается по приложению 3 из условия сварки с продоль- ными стержнями. Рекомендуется следующая методика расчета.

а) Определяют требуемую интенсивность хомутов приопорного участка qsw . При действии только равномерно распределенной нагрузки q она определяется

взависимости от Qb1 = 2Mb × q1 следующим образом:

 

 

 

 

2M

b

 

 

 

 

 

Q2

- Q2

если Q

 

³

 

- Q

 

q

sw

=

max

b1

;

 

 

 

 

 

 

 

b1

 

h0

 

max

 

 

3Mb

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2M

b

 

 

 

 

 

Q

- Q2

если Q

 

<

 

- Q

 

q

sw

=

max

b1

;

 

 

 

 

 

 

 

b1

 

h0

 

max

 

 

1,5Mb

 

 

 

 

 

× b × h2

 

 

 

 

где M

b

=1,5R

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

bt

0

 

 

 

 

 

 

 

q1 = q - 0,5 p .

Хомуты учитываются в расчете, если соблюдается условие qsw ³ 0,25Rbt × b .

(24)

(25)

(26)

(27)

(28)

В случае, если полученное значение qsw не удовлетворяет условию (28),

его следует вычислить по формуле

 

 

 

Q

/ h

+ 8q

 

æ Q

 

/ h

+ 8q

ö

2

æ

 

Q

ö2

 

 

 

 

ma[

0

1

 

max

 

 

 

 

 

q

 

=

 

 

 

-

ç

 

0

1

÷

 

- ç

 

max

÷

(29)

 

 

1,5

 

 

 

1,5

 

 

1,5h

 

sw

 

 

 

 

è

 

 

 

ø

 

ç

÷

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

è

0

ø

 

и принимать не менее Qmax / h0 − 3q1 . 3,5

15

б) Принимают шаг хомутов у опоры S1 и в пролете S2 с учетом того, что вели- чина S не может превосходить Smax и должна отвечать конструктивным требо- ваниям:

не более h0 / 2 и 300 мм у опор и

 

 

 

не более 0,75h0 и 500 мм в пролете.

× b × h2

 

 

R

 

Smax =

bt

0

.

(30)

 

 

 

 

Q

 

в) Находят требуемое количество площади поперечной арматуры в сечении балки в приопорной зоне.

A =

qswS1

,

(31)

 

sw

Rsw

 

 

 

 

 

где qsw - из п. а;

S1 - шаг хомутов у опоры;

Rsw - расчетное сопротивление поперечной арматуры, определяемое по [4]

или по приложению 6.

По сортаменту принимают количество и диаметр хомутов.

г) Определяют интенсивность хомутов у опоры и в пролете с учетом принятого

армирования

qsw1(2) = Rsw Asw .

S1(2)

и проверяют условие *.

д) Определяю длину участка с интенсивностью хомутов qsw1.

При действии равномерно распределенной нагрузки длина участка при- нимается не менее значения l1 , определяемого в зависимости от

Dqsw = 0,75(qsw1 - qsw2 ):

если Dqsw < q1

 

 

 

l

= c -

Mb / c + 0,75qsw1c0 - Qmax + q1c

,

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

Dqsw

 

 

 

 

 

 

 

 

где с =

 

Mb

 

, но не более 3h0

;

 

 

q1

- Dqsw

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c0 £ c , но не более 2h0 ,

 

 

 

если Dqsw ³ q1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

=

Qmax - (Qb1min +1,5qsw2 × h0 )

- 2h ,

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

q1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где Qb1min = 0,5Rbt × l × h0 .

(32)

(33)

Если для значения qsw2 не выполняется условие (28), длина l1 вычисляет- ся при скорректированных значениях Mb = 6h02qsw2 и Qb1min = 2 × h0 × qsw .

16

е) Проверяют прочность изгибаемого элемента по бетонной полосе между на-

клонными сечениями

Q = Qmax £ 0,3Rb × b × h0 .

(34)

При невыполнении этого условия нужно увеличить габариты балки или класс бетона.

6. Пример расчета монолитного ребристого перекрытия (покрытия)

6.1. Исходные данные

Промышленное здание с неполным каркасом, с несущими кирпичными наружными стенами толщиной 640 мм и сеткой колонн 6,3х6,3 м. Размеры зда- ния в плане (в осях) 18,9х37,8 м. Привязка разбивочных осей стен условно при- нята нулевой. Климатический район по снеговой нагрузке – IV. Класс бетона В15, класс ответственности здания – 1.

6.2. Компоновка балочного покрытия

При рекомендованных шагах второстепенных балок в каждом из трех про- летов главных балок могут расположиться по три пролета плиты. Принимаем шаг главных балок l1 = 6,3 м, шаг второстепенных балок l2 = 2,1 м в соответствии со схемой рис. 2. Толщину монолитной плиты принимаем 60 мм. Размеры сечения главной балки b × h = 250 × 600 мм, второстепенной - 200 × 450 мм (см. п. 2).

6.3. Расчет монолитной плиты

Сбор нагрузок на 1 м2 плиты покрытия выполняем в табличной форме, табл. 4.

Нагрузка на 1 м2 плиты покрытия

Таблица 4

 

Вид нагрузки

 

Нормативное

γ f

gn

Расчетное зна-

 

 

значение, кН/м2

 

 

чение, кН/м2

 

1. Постоянная

 

 

 

а) от кровли

 

 

 

 

 

- 4-х слойный рулонный ковер

 

0,07

1,3

1,0

0,091

- цементно-песчаная стяжка

 

0,36

1,3

1,0

0,468

δ = 0,02 м, ρ =1800 кг/м3

 

 

 

 

 

- утеплитель δ = 0,20 м (IV р-н),

 

1,2

1,2

1,0

1,44

ρ = 600 кг/м3

 

0,004

1,2

1,0

0,0048

- пароизоляция

 

б) от собственного веса:

 

 

 

 

 

δ = 0,06 м, ρ = 2500 кг/м3

 

1,5

1,1

1,0

1,65

ИТОГО

 

g n = 3,13

 

 

g = 3,65

2. Временная

17

- снеговая (IV р-н)

2,4х0,7=1,68

 

 

2,4

ИТОГО

pn =1,68

 

 

p = 2,4

ВСЕГО

qn = 4,81

 

 

q = 6,05

Расчет плиты выполняем как многопролетной неразрезной балки шири- ной b =1 м, загруженной равномерно распределенной нагрузкой

q = qтабл × b = 6,05 ×1 = 6,05 кН/м.

Расчетные длины пролетов: крайнего - l01 = 2100 -100 + 60 = 2060 мм,

среднего - l02 = 2100 - 200 =1900 мм.

120

60

 

450

l01=2060

200

l02=1900

200

1900

2100

 

2100

 

2100

А

Рис. 9. Схема монолитной плиты

Определяем величины расчетных изгибающих моментов (рис. 3): а) в крайних пролетах

M1 =

q × l012

=

6,05 × 2,06

2

= 2,33 кН/м ;

11

11

 

 

 

 

 

б) в средних пролетах и над средними опорами

 

 

 

q × l2

6,05 ×1,92

 

M 2 = -Mc = ±

02

= ±

 

 

 

= ±1,365 кН/м ;

16

 

16

 

 

 

 

 

 

в) над второй от края опорой

 

M B = -

q × l02

=

 

6,05 × 2,06

2

= -2,33 кН/м,

11

11

 

 

 

 

 

 

 

 

где l0 - больший из примыкающий к опоре В расчетный пролет.

18

 

 

 

 

 

q

A

В

 

С

В

A

 

 

 

 

l01

l02

l02

 

l01

 

МB

МС

 

МB

 

 

 

 

 

 

эп. М

 

М1

 

М2

 

М1

 

 

 

 

 

 

Рис. 10. Расчетная схема и эпюра моментов монолитной плиты

Необходимую толщину определяем при среднем оптимальном коэффици-

енте армирования μ = 0,006

(см. п. 4.2). Значения

Rb , Rbt , Rs - по приложе-

нию 6 по принятым классам материалов. Граничное значение относительной высоты сжатого бетона (по формуле 1):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xR =

 

0,8

 

 

 

= 0,5,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,0021

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,0035

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где относительная деформация es,el

=

Rs

=

 

415

= 0,0021 для арматуры В500.

Es

 

×105

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

По формулам 2-5 вычисляем:

 

 

 

 

 

 

 

 

x = 0,006 ×

 

415

 

 

= 0,325 < xR = 0,5 ,

 

 

 

 

 

8,5 × 0,9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

æ

 

0,325

ö

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

am = 0,325 × ç1 -

 

 

÷

= 0,272 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

è

 

 

ø

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h1

=

 

 

 

 

2,33

 

 

 

 

 

+ 0,015 = 0,047 м,

 

 

 

 

 

 

×1×8,5 ×103

 

 

 

 

 

0,272

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h

=

6,05 × 2,06

 

+ 0,015 = 0,032

м. Принятой ранее толщины h = 60 мм

 

 

2

0,75 ×103 ×1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

достаточно. Тогда h0 = h a = 60 −15 = 45 мм. Далее, используя формулы 6 и 7 находим требуемое количество арматуры.

а) Для средних пролетов и над средними опорами

am =

 

1,365

= 0,079 ,

 

×103

×1× 0,0452

8,5

 

19

 

=

8,5 ×103 ×1× 0,045 × (1 -

 

)

= 0,000076 м2 = 0,76 см2 . Так как

А

1 - 2 × 0,079

 

 

 

s2

415 ×103

 

 

 

 

 

 

 

плита по контуру окаймляется монолитно связанными с ней балками, допуска- ется уменьшить изгибающий момент на 20%, т.е. площадь арматуры можно

принять 0,8А

= 0,61см2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) Для крайних пролетов и над вторыми от края опорами

 

 

 

am

=

 

2,33

= 0,135.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8,5 ×103 ×1× 0,0452

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

8,5 ×1× 0,045 × (1 -

 

 

 

 

)= 0,000135 м2 =1,35 см2 .

 

 

 

А

1 - 2 × 0,135

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s1

 

 

415

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для варианта армирования рулонными сетками (с рабочей продольной

арматурой) по сортаменту (прил. 4) подбираем сетку С1

4В500 − 200

2940 ´ L

C

 

4В500 - 200

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

 

с A = 0,63 см2

на погонный метр ширины для средних пролетов и над средни-

s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ми опорами и С2

4В500 −100

2940 ´ L

 

C

с

A =1,26 см2 /пог. м как дополни-

 

 

 

 

 

 

 

4В50 - 200

20

 

s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тельную

 

в

крайнем

 

 

пролете

 

 

и

над

вторыми

опорами

(1,26 см2 + 0,63 см2 =1,89 см2 >1,35 см2 ), что соответствует схеме армирования по рис. 4 (б).

6.4. Расчет второстепенной балки

Второстепенная балка рассчитывается как многопролетная неразрезная с равномерно распределенной нагрузкой.

250

450

125

 

 

 

l01=6300

250

l02=6050

250

6300

 

6300

 

1

2

 

3

600

Рис. 11. Схема второстепенной балки

20