Проектирование многопустотной железобетонной плиты перекрытия (стр. 1 из 10)

1. РАЗБИВКА БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ И ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО ВАРИАНТА

1.1 Исходные данные для проектирования

Здание больницы шестиэтажное с неполным железобетонным каркасом с кирпичными стенами. Расстояние в свету между стенами 18x21,4 м. Высота этажа 3,6 м. Нормативная нагрузка 3,8 кН/м², в том числе длительная нагрузка 1,8 кН/м² [1, прил. 1]. Коэффициент надежности по нагрузке γ_f=1,3 [2, п. 3.7]. Коэффициент надежности по назначению здания γ_п =1,0 [1, прил. 6]. Плиты многопустотные с круглыми пустотами.

Таблица 1 – Характеристики элементов

	Сборная плита	Ригель	Колонна	Фундамент
Класс бетона	В25	В20	В25	В20
Класс арматуры	АIV	AIII	AIII	AIII

1.2 Варианты разбивки балочной клетки

Первый вариант – балки расположены вдоль помещения [рис. 1.1]. Характеристики варианта: плиты 6,00х1,20 – 10 шт., 6,00х1,50 – 14шт., 6,30х1,20 – 5 шт., 6,30х1,50 – 7шт.; связевые плиты 6,00х2,20 – 4 шт., 6,3х2,2 – 2 шт.; пролет балок (по осям колонн) 7,40 м.

Второй вариант – балки расположены поперек помещения [рис. 1.2]. Характеристики варианта: плиты 5,40х1,20 – 32 шт., 5,40х1,50 – 4шт., 5,40х2,20 – 4 шт.; связевые плиты 5,40х2,20 – 8 шт.; пролеты балок (по осям колонн) 5,4 м.

Рисунок 1.1. Расположение балок вдоль помещения

Рис.1.2. - Расположение балок поперек помещения

1.3 Расчет вариантов

Для сравнения вариантов по расходу железобетона, необходимо определить требуемые размеры балок перекрытия в обоих вариантах при одинаковом коэффициенте армирования. Экономическое значение этого коэффициента для балок равно μ_э = 1,2 – 1,8 %.

1.3.1 Сбор нагрузок на 1 м² перекрытия

Нормативную нагрузку от собственного веса пола принимаем по [1, прил. 2]: керамический пол – 1,2 кН/м². Собственный вес плиты принимаем по [1, прил. 3]: плита с круглыми пустотами - 2,5 кН/м². Сбор нагрузки на 1 м² перекрытия представлен в табличной форме [табл. 1.1].

Таблица 1.1 - Сбор нагрузок на перекрытие

Нагрузка	Нормативная нагрузка, кН/м2	γf	Расчетная Нагрузка, кН/м2
Постоянная
Керамическая плитка	0,3	1,1	0,33
Слой цементного раствора 0,03х22кН/м3	0,66	1,3	0,85
Звукоизоляция	0,24	1,2	0,28
Многопустотная плита с круглыми пустотами	2,5	1,1	2,75
Итого γn=1	3.70		4,21
Временная	3.8	1,2	4.56
в том числе длительная	1.8	1.2	2.16
кратковременная	2.0	1,2	2.4
Полная	7.5		8.77
в том числе постоянная и длительная	5.5		-
кратковременная	2.0		–

1.3.2 Расчет первого варианта

Назначение предварительных размеров балки. Высота:

7,4м=0,925…0,616 м.

Принимаем h = 0,7 м. Ширина:

м.

Принимаем b = 0,3 м.

Собственный вес 1 погонного метра балки равен:

Q_b = b h γ = 0,3 x 0,70 x 25 = 5,25кН/м,

где γ =25 кН/м³ – удельный вес бетона.

Расчетная нагрузка на погонный метр балки [рис. 1.3] равна:

8,77+5,25х1,1= 59,05 кН/м.

Рис. 1.3 - Нагрузка на погонный метр балки.

Момент в первом пролёте:

во втором пролете:

Принимаем μ_э = 1,5 %. Тогда:

где

МПа [3, табл. 22]; МПа [3, табл. 13]; γ_b2=0,9 [3, табл. 15]

Определяем значение h₀:

[3, формула (25)]

где

[2, формула (26)]

Так как

(0,528 < 0,628), то

;

=0,47 м.

и h = h₀ + a = 0,47+0,055=0,525 м. Принимаем h = 0,55 м.

1.3.3 Расчет второго варианта

Оставим как и в первом варианте, предварительные размеры балки 0,3х0,70м. Тогда:

Расчетная нагрузка на погонный метр балки равна:

8,77+5,25х1,1=52,69 кН/м.

Момент в пролёте:

;

Принимая μ_э = 1,5 %, имеем:

, , ;

=0,38 м.

h=h₀+a=0,38+0,055=0,435 м. Принимаем h = 0,45 м.

1.4 Сравнение вариантов

Поскольку расход железобетона на плиты остается постоянным для обоих вариантов (перекрывается одинаковая площадь), сравнение производится по расходу железобетона на балки и колонны (пределах этажа). Размер сечения колонны принимается 0,25 м.

Данные по сравнению вариантов сведены в таблицу 1.2.

№ вар-та	Наименование деталей	Кол-во штук	Сечение м2	Длина м	Расход железобетона, м3
1	Балки крайние	4	0,3 х 0,55	7	4,62
	Балки средние	2	0,3 х 0,55	7,4	2,442
	Колонны	4	0,3 х 0,3	3,60	0,9
	Плиты	42	–	–	–
Итого		–	–	–	7,962
2	Балки крайние	6	0,3 х 0,45	6	4,86
	Балки средние	3	0,3 х 0,45	6	2,43
	Колонны	6	0,3 х 0,3	3,6	1,35
	Плиты	48	–	–	–
Итого			–	–	8,38

Таблица 1.2 - Сравнение вариантов

Вывод: По расходу железобетона и количеству деталей принимаем 1-й вариант.

2 РАСЧЕТ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОЙ ПЛИТЫ С КРУГЛЫМИ ПУСТОТАМИ

2.1 Исходные данные, характеристики материалов и технология изготовления плиты

Пролет плиты – 6,3 м.

Ширина плиты – 1,5 м.

Ширина балок – 0,3 м.

Класс бетона – В25.

Расчетное сопротивление бетона R_B = 14,5 МПа [3, табл. 13],

R_Bt = 1,05 МПа [3, табл. 13].

Сопротивление бетона при расчете по 2-ой группе предельных состояний: R_B,ser = 18,5 МПа [3, табл. 12], R_Bt,ser = 1,6 МПа [3, табл. 12]. Модуль деформации бетона Е_B = 27000 МПа [3, табл. 18]. Класс предварительно напрягаемой арматуры А-IV.

Сопротивление напрягаемой арматуры: R_SP=510 МПа и R_SС=450 МПа [3, табл. 22], R_S,SER=590 МПа [3, табл. 19]. Модуль деформации E_S=190000 МПа [3, табл. 29]. Класс ненапрягаемой арматуры Вр-I. Влажность воздуха окружающей среды менее 75% - γ_b2=0,9 [3, табл. 15]. Формирование плит на металлическом поддоне с теплообработкой – в тоннельных камерах. Натяжение арматуры – на упорах электротермическим способом.

Нагрузка на 1 м² плиты приведена в таблице 1.1.

2.2 Назначение основных размеров плиты

Расчетный пролет (крайняя плита):

м

Высота плиты:

,

где k = 8 ... 10 (пустотные плиты); q_n – нормативная продолжительная нагрузка (постоянная и длительная) в кН/м²; V_n – нормативная кратковременная нагрузка в кН/м².

м.

Принимаем h_n = 0,25 м.

Основные размеры поперечного сечения плиты (назначены по рекомендациям [1, прил. 3]) показаны на рис. 2.1.

Проверка: 7 х 170 + 6 х 30 + 2 х 60=1490 мм.

Рис. 2.1 Поперечное сечение плиты

2.3 Расчет по 1-ой группе предельных состояний