2. Компановка сборного балочногоерекрытия.

Многоэтажное промышленное здание в г. Петрозаводске имеет длину в осях 50 метров и ширину 18 метров. Выбираем сетку колонн 6м х 5м. Привязка внутренних поверхностей к осям — 200 мм, площадка опирания ригеля на стену — 250 мм, площадка опирания плиты перекрытия на стену — 120 мм.

В курсовом проекте выбрана схема поперечного расположения ригелей относительно длины здания. По заданию временная полезная нагрузка на перекрытие составляет 4,8 кН/м², следовательно, экономически целесообразно применять многопустотные железобетонные плиты. Плиты укладываются в продольном направлении.

Несущими элементами здания с неполным каркасом являются несущие кирпичные стены, колонны и опирающиеся на них ригели. По ригелям укладываются плиты перекрытия: П-1, П-1а, П-2, П-2а. Основная плита перекрытия П-2, подлежащая расчету, имеет номинальные размеры в плане — 5 х 1,5м.

План сборного балочного перекрытия на отметках и вертикальный разрез здания представлены на чертеже в приложении.

3. Расчет многопустотной плиты перекрытия

   1. Определение поперечного сечения сборного неразрезного ригеля

Ригель имеет прямоугольную форму поперечного сечения (рис. 1).

Рис. 1. Схема поперечного сечения ригеля

Принимаю h = 500 мм

2. Выбор материалов

Изготовление плиты перекрытия предусматривается из тяжёлого бетона класса В20:

• R_b=11,5 МПа

• R_bt=0,90 МПа

• R_b,ser=15,0 МПа

• R_bt,ser=1,35 МПа

• E_b=27 500 МПа

• 

продольной рабочей арматуры А400

• R_s=350 МПа

• R_sс=350 МПа

• E_s=200 000 МПа

поперечной арматуры Вр500

• R_s= 435 МПа

• R_s,n=500 МПа

• E_s = 200 000 МПа

строповочные петли из арматуры А240

• R_s=215 МПа,

• R_sс=215 МПа

Основные расчетные характеристики материалов приведены в СП 63.13330.2012.

3. Сбор нагрузок

№ п/п	Наименование нагрузок	Нормативные, кН/м^2	Коэффициент надежности по нагрузке, f	Расчетные, кН/м^2
	Постоянные
1.1	Конструкция пола:
1.1.1	Мозаичный раствор =20 мм,  = 1700 кг/м^3	0,34	1,1	0,37
1.1.2	Цементно-песчаная стяжка =40 мм, = 2200 кг/м^3	0,88	1,3	1,14
1.1.3	Плита монолитная  = 120 мм,  = 2500 кг/м^3	3,00	1,1	3,3
1.2	Итого постоянная	4,22		4,81
2.	Временная полезная	4,80	1,2	5,76
2.1	Временная полезная длительнодействующая	2,40	1,2	2,88
2.2.	Временная полезная краткодействующая	2,40	1,2	2,88
	Полная	9,02		10,57

Табл. 1. – Сбор нагрузок на 1 м² перекрытия

Рис. 2 – Схема конструкции пола П-11 согласно СНиП II-В.8-71. «Полы. Нормы проектирования»: 1 – мозаика; 2 – цементно-песчаная стяжка (С-2); 3 – плита перекрытия

Расчет прочности по нормальным сечениям

По результатам компоновки конструктивной схемы перекрытия принята номинальная ширина плиты 1500 мм.

Расчетный пролет принимаем:

За расчетную схему (рис. 3) принимаем однопролетную балку со свободным опиранием концов на ригели, загруженной равномерно распределённой нагрузкой.

Рис 3. Расчётная схема и эпюры внутренних усилий плиты

Расчетные нагрузки на 1 м плиты при ширине плиты 1,5 м с учетом коэффициента надёжности по назначению здания _n=1 (класс ответственности здания II):

Расчетные усилия:

- для расчетов по I группе предельных состояний:

При расчёте по нормальным сечениям для многопустотной плиты вводим эквивалентное двутавровое сечение (рис.4)

Рис 4. Схема эквивалентного двутаврового сечения

Геометрические характеристики:

1. H=220 мм – высота плиты

2. a_s = 30 мм – расстояние от центра тяжести арматуры до крайнего растянутого волокна.

3. h₀=H-a_s= 220-30=190 мм – рабочая высота сечения

4. b_f =1490 мм – ширина полки по низу

5. b_f – 30= 1460 мм – ширина полки по верху

6. b=b_f - 30 – 0,9*D*n= 1490-30-0,9*159*7=458,3 мм, где D- диаметр пустот (159 мм), n-количество пустот (7), b- ширина ребра

7. h = √12 =(79,5/2) *√12 =137,7 мм - приведенная высота пустоты

8. - толщина верхней и нижней полок

Расчёт прочности нормальных сечений производится в зависимости от расположения нейтральной линии (в полке или в ребре).

Определяем расчётный изгибающий момент, воспринимаемый полностью сжатой полкой таврого сечения при х=

, где

– расчетное сопротивление бетона сжатию (для бетона класса В20 – 11,5 МПа)

— коэффициент условий работы бетона, принимаем равным 0,9;

Если выполнится условие М_per,f ≥ М_max, то нейтральная линия проходит в полке.

М_per,f = 11,5*10⁶*1,46*0,03845*0,9 *(0,19-0,5*0,03845)=99,223 кН*м

М_per,f=99,223 кН*м ≥ М_мах=47,081 кН*м

Условие выполняется, значит, нижняя граница сжатой зоны проходит в полке, сечение рассчитываем как прямоугольное.

Следовательно нейтральная ось проходит в полке.

Требуемая площадь поперечного сечения продольной арматуры ребер:

, МПа

Принимаем по сортаменту арматуры 8Ø12 А400 ( = 9,048 см2).

Диаметр поперечной арматуры d_S принимается по условиям свариваемости для максимального диаметра продольной рабочей арматуры. Для d=12 мм принимаем d_S = 3мм ( с шагом s = 300 мм (3 стержня на 1).