4 Продольная напрягаемая арматура не входит в состав никаких каркасов, так как приварка к ней стержней ухудшает её прочностные свойства.

· Поперечные ребра армируем каркасами К-2. Используем те же виды арматуры, что и для каркаса К-1. Шаг стержня назначаем конструктивно (например, 200 мм).

3.8. Расчет полки панели на местный изгиб

3.8.1. Общие соображения

Плитная часть панели (или просто плита), называемая в тавровом сечении полкой, работает на изгиб как пластина, опёртая по контуру на продольные и поперечные ребра. Работа плиты под действием нагрузок зависит от соотношения сторон опорного контура.

· При отношении сторон l₂/l₁ > 2 (рис. 3.3, а), плиты работают в направлении меньшей стороны, а в другом направлении за них работают рёбра. Такие плиты называются балочными, их рассчитывают как балки пролётом l₁, выделяя из них полосы шириной b = 1 м.

· При отношении сторон l₂/l₁ ≤ 2 (рис. 3.3, б), что бывает, например, при частом расположении поперечных рёбер, плиты работают в двух направлениях в плане и их за это называют плитами, опёртыми по контуру. Изгибающие моменты в таких плитах меньше, чем в балочных, поэтому опёртые по контуру плиты являются более эффективными. Однако в запас прочности расчёт такой плиты всегда можно провести и по балочной схеме.

- Очевидно, что в нашей панели перекрытия, у которой поперечные ребра расположены только по краям, имеем дело с балочной плитой.

3.8.2. Нагрузки на полку панели

Равномерно распределённая нагрузка на полку панели с несущественным превышением может быть принята такой же, как и для всей плиты (табл. 2.1). Линейную расчётную нагрузку определяем сбором поверхностной нагрузки с условной ширины b = 1 м:

q = P₀b γ_n = 13,091·1,0·0,95 = 12,436 кН/м.

3.8.3. Расчётная схема полки, внутренние усилия

· В рёбристой панели расчётная схема полки принимается в виде балки с жёсткой заделкой на концах (рис. 3.4, а), в панели типа 2Т – в виде двухопорной консольной балки (рис. 3.4, б).

· Расчётный изгибающий момент:

4 в рёбристой панели (с учётом перераспределения усилий):

;

3.8.4. Поперечное сечение полки

· Условное поперечное сечение полки (рис. 3.4,в) – прямоугольное, шириной b = 100 см, высотой h¢_f = 6 см. Плита армируется сеткой из арматуры Æ5Вр-I, R_s = 410 МПа.

· Минимальная толщина защитного слоя бетона в плитах толщиной до 100 мм составляет а_b = 10 мм (п. 5.5 СНиП [2]). Тогда минимально необходимое расстояние от нижней грани сечения до центра тяжести арматуры (диаметром d = 5 мм):

а = а_b + 0,5d = 100 + 0,5·5 = 12,5 мм, принимаем а = 15 мм.

· Рабочая высота сечения h₀ = h¢_f – a = 6 –1,5 = 4,5 см.

3.8.5. Подбор рабочей арматуры

· Параметр А₀:

· Относительная высота сжатой зоны:

· Относительное плечо внутренней пары сил: η = 1 – 0,5ξ = 0,984.

· Требуемая площадь арматуры:

· Используем для армирования сетку с минимально допустимым шагом S = 200 мм (п. 5.20 СНиП [2]), тогда в пределах условной ширины b = 1 м размещается 5 стержней. По сортаменту определяем, что площадь сечения 5Æ5 равна А_s = 0,982 см², что составляет больше требуемой.

3.8.6. Конструирование сеток

· Выбранная рабочая арматура располагается параллельно короткой стороне сетки. В направлении длиной стороны арматуру ставим конструктивно: принимаем стержни Æ4Вр-I с шагом 200 мм (кратно 50 мм). Размеры сеток приведены в прил. 3.

· Арматурная сетка размещается в растянутой зоне сечения полки, положение которой определяется по эпюре изгибающих моментов (рис. 3.4).

4 В рёбристой панели используется две сетки: пролётные моменты воспринимают сетки С-1, установленные у нижней грани сечения; опорные моменты воспринимают аналогичные, но более узкие сетки С-2 (2 шт.), установленные у верхней грани сечения.

4 В панели типа 2Т используется одна сетка С-1, расположенная у нижней грани сечения; вблизи ребер и на консолях стержни сетки переводятся в верхнюю зону.

· Шаг стержней у краев сетки может отличаться от основного (в меньшую сторону, кратно 10 мм).

3.9. Рабочие чертежи панели перекрытия

· На основе полученных в ходе расчета и конструирования данных выполняем арматурные чертежи панели перекрытия. На них показывается размещение арматуры в сечении элемента, и, кроме того, вычерчиваются отдельно арматурные каркасы и сетки.

· Эти чертежи являются рабочими: по ним будет изготавливаться конструкция, поэтому они должны обладать достаточной степенью детализации.

· Для того чтобы оперативно определять, какое количество арматуры нужно для изготовления железобетонного изделия, на рабочих чертежах приводятся эти сведения в виде таблицы, которую принято называть спецификацией арматуры. Она приведена в графической части.

4. Расчет и конструирование ригеля перекрытия

4.1. Прочностные и деформативные характеристики бетона и арматуры

Бетон

4 Используем тяжелый бетон класса В25 (по заданию), подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении.

4 Расчетные сопротивления бетона (табл. 13 СНиП [2]):

· сжатию R_b = 14,5 МПа,

· растяжению R_bt = 1,05 МПа.

4 Коэффициент условий работы, учитывающий длительность действия нагрузки γ_b₂ = 0,9 (табл. 15 СНиП [2]).

4 Начальный модуль упругости бетона Е_b = 27 000 МПа (табл. 18 СНиП [2]).

Арматура

4 Продольная рабочая арматура – ненапрягаемая, класса А-III (А400), диаметр Æ10…40 мм.

Расчётное сопротивление растяжению R_s= 365 МПа (табл. 22* СНиП [2]).

Модуль упругости арматуры E_s = 200 000 МПа (табл. 29* СНиП [2]).

4 Поперечная рабочая арматура – также класса А-III (А400).

Расчетное сопротивление растяжению поперечной арматуры (табл. 22* СНиП [2]):

R_sw = 285 МПа (Æ6…8 мм), R_sw = 290 МПа (Æ10…40 мм).

Если диаметр поперечных стержней меньше 1/3 диаметра продольных стержней, значение R_sw = 255 МПа (примеч. к табл. 22* СНиП [2]).

4.2. Подбор продольной рабочей арматуры ригеля

· Расчетное поперечное сечение ригеля – прямоугольное (рис. 4.1). Размеры сечения установлены в процессе компоновки конструктивной схемы каркаса (п. 1.5):

4 высота h = 750 мм,

4 ширина b = 250 мм.

· Арматура располагается в растянутой зоне сечения, положение которой определяется по эпюре изгибающих моментов в ригеле: в пролёте – внизу, на опоре – вверху. Арматуру располагаем в два ряда, чтобы иметь возможность не ставить (обрывать) часть стержней там, где они не требуются по расчёту.

· Порядок подбора продольной рабочей арматуры в ригеле такой же, как и в панели перекрытия. Результаты подбора арматуры приведены в табл 4.1.

· Рабочая высота сечения: h₀ = h – a,

где а – расстояние от растянутой грани сечения до центра тяжести продольной рабочей арматуры; принимается в пределах а = 4…10 см (задаётся по своему усмотрению, при этом чем больше изгибающий момент в сечении, тем больше должно быть это расстояние).

Рис. 4.1. Расчётное поперечное сечение ригеля: а – в пролёте, б – на средних опорах.

· Условный параметр А₀:

· Относительная высота сжатой зоны:

· Относительное плечо внутренней пары сил: η = 1– 0,5ξ

· Требуемая площадь сечения арматуры:

· Подбираем по сортаменту необходимый диаметр стержня, учитывая, что число стержней в сечении – 4.

· Арматура подбирается для трех сечений ригеля:

1 – сечение в крайнем пролете (М₁₁);

2 – сечение в левой средней опоре (используется момент M_fr, см. стр. 12);

3 – сечение в среднем пролете (М₂₂).

· На средней опоре используется расчётный изгибающий момент в сечении ригеля по грани колонны (п.2.4.3).

· Граничная относительная высота сжатой зоны:

где ω = a – 0,008 R_bg_b₂ = 0,85 – 0,008 × 14,5 × 0,9 = 0,7456;

σ_sR = R_s = 365 МПа (для ненапрягаемой арматуры).

· Толщина защитного слоя бетона а_b для продольной рабочей арматуры должна составлять (п. 5.5 СНиП [2]):

4 не менее диаметра стержня: а_b ≥ d,

4 не менее 20 мм в балках высотой h ≥ 250 мм: а_b ≥ 20 мм.

· Расстояние в свету между стержнями продольной рабочей арматуры а_s должно составлять (п. 5.5 СНиП [2]):

Железобетонные конструкции каркаса многоэтажного промышленного здания (стр. 6 из 14)

4. Расчет и конструирование ригеля перекрытия