1. Исходные данные

Длина здания – 32м; ширина – 24 м. Стены кирпичные l группы кладки, толщиной t=51см. Сетка колонн l₁xl₂=5,6x6,4 м. Количество этажей n=4. Высота этажа Н_эт=4,8 м. Снеговой район III. Нормативная временная нагрузка V_n, равная 20 кН/м², по своему характеру является статической. Длительно действующая часть временной нагрузки составляет 12 кН/м². Класс бетона В20. Бетон тяжелый. Арматура плиты и хомута второстепенных балок их стали класса Вр-I. Арматура ригеля, колонны и продольная арматура второстепенных балок из стали класса А-III. Коэффициент надёжности по назначению γ_n =1. Здание промышленное отапливаемое: влажность воздуха окружающей среды и внутреннего воздуха помещений – менее 75%.

2. Компоновка монолитного ребристого перекрытия с балочными плитами

Так как расстояние между поперечными стенами меньше 54м, здание имеет жесткую конструктивную схему. Иными словами, междуэтажные перекрытия и покрытие являются жесткими (несмещаемыми) в горизонтальном направлении опорами для наружной стены. Следовательно, железобетонные раны (главные балки совместно о колоннами) не участвуют в восприятии горизонтальной (ветровой) нагруз­ки. В этом случае не имеет значения, в каком направлении расположе­ны главные балки. Важно образовать перекрытие с балочными плитами. Добиться этого легче всего, когда пролет второстепенной балки превосходит пролет главной балки. Принимаем пролет второстепенной балки равным 1₂, а пролет главной балки равным 1₁ (рис.1). Итак, направление главных балок и второстепенных определено.

Толщину плиты принимаем минимально возможной: h_f^’=6 см.

Теперь необходимо выяснить, какое число второстепенных балок должно располагаться в каждом пролете главной балки. То есть, необ­ходимо решить вопрос, какой из трех вариантов (см. рис1) приемлем а данном случае.

Расстояние между осями второстепенных балок нужно определить исходя из численных значений нагрузки и расчетных сопротивлений материалов. При этом относительная высота сжатой зоны бетона плиты должна быть оптимальной, т.е. находиться в пределах от 0,10 до 0,15.

Этого можно достигнуть с помощью формулы:

,

где первый член правой ее чести означает расстояние в свету между второстепенными балками 1_о, второй - ориентировочную ши­рину ребра второстепенной балки.

Задаемся ξ=0,10. Этому значению соответствует α_m=0,095.

Для определения величины R_b необходимо установить численное значение коэффициента условий работы бетона. Выбираем γ_b2=0,9. При этом значении коэффициента классу бетона В20 соответствует R_b=10,5 МПа=1050Н/см².

При расчете балочных плит мысленно вырезают полосу, которую и рассчитывают как неразрезную балку. Ширина этой полосы b=100см.

Полезную или рабочую высоту сечения h_о, т.е, расстояние от центра тяжести сечения продольной растянутой арматуры до сжатой гра­ни, определяют по формуле h_о=h^’_f - а ; где величина а включает в себя толщину защитного слоя бетона а_b и половину диа­метра рабочей арматуры d. Задаемся d= 1см, тогда а_b= 1см, так как толщина плиты менее 10см.

Вели­чина а= а_b +0,5d = 1+0.5*1 = 1.5см.

Следовательно, h_о=h^’_f – а = 6-1,5 = 4,5см.

Погонная нагрузка, действующая на расчетную полосу плиты

q' = 27,102кН/м (табл. 1).

Итак, при ξ=0,10

см

При ξ=0,15, α_m=0,139

см

Вместе с тем для обеспечения необходимой жесткости плиты нужно соблюдать условие l_f ≤ 40 h^’_f = 40*6 = 240см.

Сопоставляя эти значения со значениями l_f = 5600/2=280см, l_f=5600/4=140см, l_f = 5600/3=187см, приходим к выводу, что нужно принять вариант компоновки, изображенный на рис. 1,в. Таким образом, шаг второстепенных балок l_f = 140см.

Расчетная нагрузка на 1м² плиты Таблица 1

Нагрузка	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициенты		Расчетная нагрузка на 1 пог.м. ригеля, кН/м
		γf	γn
1	2	3	4	5
Постоянная Плиточный пол	0,8	1,1	1,0	0,880
Цементный раствор t=20мм, ρ=2200кг/м3	1*1*0,02*22=0,44	1,3	1,0	0,572
Железобетонная плита t=60мм, ρ=2500кг/м3	1*1*0,06*25=1,5	1,1	1.0	1,650
				g/=3,102
Временная	Vп = 20	1,2	1	V/=24
Полная	-	-	-	q/=g/+ V/=27,102