Расчётно-конструктивная часть. Расчёт и конструирование надподвального перекрытия. Расчёт и конструирование перекрытия жилого этажа

3 РАСЧЁТНО-КОНСТРУКТИВНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Расчёт и конструирование надподвального перекрытия

3.1.1 Выбор расчётной схемы перекрытия, определение характеристик материалов и сбор нагрузок

Расчётная схема перекрытия представляет собой плиты защемлённые по контуру, опирающиеся на колонны по углам. Нагрузка от перекрытия на колонны передаётся через капители квадратные в плане 1,1×1,1 м.

Для изготовления монолитного перекрытия используется тяжёлый бетон марки В30. Расчётные характеристики с учётом коэффициента условий работы бетона γ_b2=0,9 равны /1/:

R_b=0,9·17=15,3 МПа,

R_bt=0,9·1,2=1,08 МПа,

R_b,ser=22 МПа,

R_bt,ser=1,8 МПа,

E_b=33500 МПа.

Расчётные характеристики арматуры класса А500:

R_s=R_sc=450 МПа,

E_s=200000 МПа.

Сбор нагрузок ведётся в форме таблицы 3.1.

Таблица 3.1 – Нагрузки на 1м² перекрытия

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кПа	Коэффициент надёжности по назначению γn	Расчёт. нагр. при γf=1, кПа	Коэффициент надёжности по нагрузке γf	Расчёт. нагр. при γf>1, кПа
1	2	3	4	5	6
Постоянная:
Собственный вес плиты 200мм	5	0,95	4,7	1,1	5,2
Вес перегородок и стен	5,2	0,95	4,94	1,2	5,93
Вес конструкций пола	1,65	0,95	1,57	1,2	1,89
Итого:	11,85	-	11,21	-	13,02
Временная нагрузка для помещений магазина	4	0,95	3,8	1,2	4,56
Полная нагрузка	15,85	-	15,01	-	17,58

3.1.2 Выбор толщины плиты и расчёт на продавливание

По конструктивным требованиям исходя из величины нагрузки принимаем толщину плиты равную 200 мм. Для проверки достаточности такой толщины производим расчёт на продавливание./2/

Рис. 3.1. Схема продавливания.

Определяем размеры пирамиды продавливания (см. рис. 3.1). Нижняя сторона грани b_d=1,1 м. Верхняя сторона грани на уровне рабочей арматуры определяется по формуле:

b=b_d+2·(h-a)tg45º,                                            (3.1)

где h – высота плиты, м;

а – вымота защитного слоя, м.

По формуле (3.1):

b=1,1+2·(0,2-0,02)·1=1,46 м.

Среднее арифметическое периметров верхнего и нижнего оснований пирамиды продавливания:

,                                          (3.2)

По формуле (3.2):

 м.

Продавливающая сила:

F=q(l₁·l₂)-q·b²,                                          (3.3)

где q – полная нагрузка на плиту, кПа;

l₁, l₂ – пролёты плиты в обоих направлениях, м.

По формуле (3.3):

F=17,58 (6,6·6,8)-17,58·1,46²=751,52 кН.

Для обеспечения прочности на продавливание плиты должно выполняться условие:

F≤α·R_bt·U_m·h₀,                                        (3.4)

где α – коэффициент, принимаемый для тяжёлых бетонов – 1;

h₀ – рабочая высота плиты, м.

По формуле (3.4):

F=751,52 кН ≤ 1·1,08·10³·5,12·(0,2-0,02)=995,33 кН.

Так как условие (3.4) выполняется, прочность плиты на продавливание обеспечена.

3.1.3 Расчёт плиты, конструирование арматурных сеток

Статический расчёт плиты выполнялся в программе SCAD. Программа при расчёте использует метод конечных элементов.

Результаты расчёта включают в себя вертикальные перемещения узлов плиты перекрытия (прогиб), распределение изгибающих моментов в обоих направлениях, интенсивности армирования, ширину раскрытия трещин (см рис. 3.2-3.9).

Используя графики распределения интенсивности армирования  и таблицу 6.22 /2/,  конструирую арматурные сетки.

Нижняя арматура располагается в пролётах плиты. Верхняя арматура располагается в над- и межколонной зонах (см. рис. 3.10).

Рис. 3.10. Планы раскладки сеток перекрытия.

Нижние сетки.

Сетка С1. Позиция 1, вдоль большего пролёта. Площадь А_s=54,288 см ², интенсивность ΔА_s=11,31 см²/м, длина стержней L=4,9 м, диаметр 12 мм, шаг 100 мм. Позиция 2, вдоль меньшего пролёта пролёта. Площадь А_s=56,419 см ², интенсивность ΔА_s=11,31 см²/м, длина стержней L=4,8 м, диаметр 12 мм, шаг 100 мм.

Сетка С2. Позиция 3, вдоль большего пролёта. Площадь А_s=22,62 см ², интенсивность ΔА_s=11,31 см²/м, длина стержней L=4,9 м, диаметр 12 мм, шаг 100 мм. Позиция 4, вдоль меньшего пролёта. Площадь А_s=1,775 см ², , длина стержней L=2 м, диаметр 3 мм, шаг 200 мм.

Сетка С3. Позиция 5, вдоль меньшего пролёта пролёта. Площадь А_s=26,013 см ², интенсивность ΔА_s=11,31 см²/м, длина стержней L=4,7 м, диаметр 12 мм, шаг 100 мм. Позиция 6, вдоль большего пролёта. Площадь А_s=1,704 см ², длина стержней L=2,3 м, диаметр 3 мм, шаг 200 мм.

Верхние сетки.

Сетка С4. Позиция 7, вдоль меньшего пролёта. Площадь А_s=88,93 см ², интенсивность ΔА_s=25,45 см²/м, длина стержней L=3,4 м, диаметр 18 мм, шаг 100 мм. Позиция 8, вдоль большего пролёта. Площадь А_s=86,53 см ², интенсивность ΔА_s=25,45 см²/м, длина стержней L=3,5 м, диаметр 18 мм, шаг 100 мм.