Армирование монолитного балочного перекрытия
Данные для проектирования (вариант по номеру в списке группы)
| № варианта | Размеры перекрытия в плане, м | Вес пола, кН/м2 | Временная нагрузка на перекрытие, кН/м2 |
| 6,5´11,0 | 0,48 | 4,0 | |
| 6,4´10,9 | 0,48 | 4,5 | |
| 6,3´10,8 | 0,48 | 5,0 | |
| 6,2´10,7 | 0,48 | 5,5 | |
| 6,1´10,6 | 0,48 | 6,0 | |
| 6,0´10,5 | 0,63 | 6,5 | |
| 5,8´10,4 | 0,63 | 7,0 | |
| 5,7´10,3 | 0,63 | 7,5 | |
| 5,8´10,2 | 0,63 | 8,0 | |
| 5,9´10,1 | 0,63 | 8,5 | |
| 6,0´10,0 | 0,72 | 9,0 | |
| 5,9´9,9 | 0,72 | 4,0 | |
| 5,8´9,8 | 0,72 | 4,5 | |
| 5,7´9,7 | 0,72 | 5,0 | |
| 5,6´9,6 | 0,82 | 5,5 | |
| 5,5´9,5 | 0,82 | 6,0 | |
| 5,4´9,4 | 0,82 | 6,5 | |
| 5,3´9,3 | 0,82 | 7,0 | |
| 5,2´9,2 | 1,0 | 7,5 | |
| 5,1´9,1 | 1,0 | 8,0 | |
| 5,0´9,0 | 1,0 | 8,5 | |
| 4,9´8,9 | 1,0 | 9,0 | |
| 6,8´11,3 | 0,51 | 4,0 | |
| 6,7´11,2 | 0,51 | 4,5 | |
| 6,6´11,1 | 0,51 | 5,0 |
Последовательность выполнения работы:
1. Выполнить компоновку монолитного балочного перекрытия
|
| Рис. 7.20. Компоновка монолитного балочного перекрытия (глубина заделки в кирпичную стену балки 200-250 мм, плиты – не менее 120 мм) |
При выполнении компоновки (см. рис. 7.20) шаг монолитных балок задается около двух метров. При этом крайние балки можно положить с меньшим шагом, так как в крайних пролетах плиты изгибающий момент вычисляется по формуле 
, а в средних пролетах - 
, то есть момент М1>М2. Глубина заделки балок в стену составляет 200 мм, плиты – 120 мм.
Надо отметить, что опорные и пролетные моменты в крайних и средних пролетах плиты с учетом перераспределения усилий приняты одинаковыми.
Механизм перераспределения усилий (изгибающего момента М), например, в монолитной балочной плите, расчетной схемой которой является многопролетная статически неопределимая балка, состоит в следующем. При некоторой величине нагрузки напряжение в растянутой арматуре плиты достигает предела текучести. В середине пролета, где значение изгибающего момента максимальное, в бетоне появляется нормальная трещина разрушения, образуется участок больших местных деформаций (пластический шарнир). Взаимному повороту частей элемента в пластическом шарнире препятствует защемление плиты на опорах-балках. Элемент будет воспринимать дополнительную нагрузку до тех пор, пока не исчерпается несущая способность верхней арматуры на опорах (опоре) и пока не образуются там новые (новый) пластические шарниры.
Проектирование статически неопределимых железобетонных конструкций с учетом перераспределения усилий дает возможность экономить арматуру, применять однотипное армирование пролетных и опорных сечений. Однако в целях ограничения величины раскрытия трещин в зоне образования пластического шарнира, выровненный момент должен отличаться от момента в упругой стадии работы конструкции не более чем на 30%.
2. Определение усилий, возникающих в элементах монолитного балочного перекрытия
Монолитная плита перекрытия опирается на балки. Если рассматривать среднюю ячейку плиты, то плита здесь опирается на балки и стены. Но так как отношение длинной стороны к короткой равно 7,02/2,2=3,19>2,5, то считается, что плита опирается только на балки с расчетной схемой в виде многопролетной статически неопределимой балки. Пролет крайней ячейки плиты – между серединой площадки опирания плиты на стену и гранью монолитной балки lо,кр.=2,1-0,1+0,06=2,06 м. Пролет средней ячейки – между гранями монолитных балок lо,ср..=2,4-0,2=2,2 м. При расчете монолитной плиты принято рассматривать полосу шириной В=1 м. Толщина плиты предварительно задается h=0,10 м. Таким образом можно считать, что рассчитывается балка, сечение которой имеет размеры b´h=1´0,1 м. Плита, входящая в состав монолитного перекрытия при таком конструктивном решении, называется балочной.
Таблица нагрузок
| Наименование и значение нагрузки, кН/м2 | gn | Нормативное значение нагрузки, кН/м2 | gf | Расчетное значение нагрузки, кН/м2 |
| 0,95 | 0,48 2,37 | 1,25 1,10 | 0,6 2,61 |
| 2. Временная нагрузка (V) – 3,2 | 3,04 | 1,20 | 3,65 | |
| Всего: | 6,86 |
Ширина грузовой полосы – 1 м. Погонная нагрузка (g+V)´B=6,86 кН/м.
Ширина грузовой полосы при определении нагрузки на крайнюю балку монолитного перекрытия составляет В=2,25 м, на среднюю балку – 2,4 м.
Расчетное значение нагрузки на монолитное перекрытие с учетом собственного веса монолитной плиты составляет 6,86 кН/м2. Для определения веса монолитной балки необходимо предварительно задать размеры ее поперечного сечения (h´b) - 450´200 мм. Так как вес плиты определен по всему полю плиты, то погонный вес балки определяется как вес ее выступающего ребра (450-100=350 мм=0,35 м) – 0,2´0,35´25´0,95´1,1=1,83 кН/м.
Расчетной схемой монолитной балки является однопролетная статически определимая балка, нагруженная равномерно распределенной нагрузкой: (g+V)=6,86´2,4+1,83=18,3 кН/м – для средней балки,
(g+V)=6,86´2,25+1,83=17,3 кН/м – для крайней балки.
Расчетная длина балки определяется между серединами площадок опирания: l0=6,9+0,2=7,1 м.
При нагрузке 17,3 кН/м изгибающий момент М=109,0 кНм.
3. Подсчет арматуры элементов монолитного балочного перекрытия
При определении площади поперечного сечения продольной арматуры, достаточной для обеспечения несущей способности нормального сечения элементов балочного перекрытия (плиты и балки), принимается, что в балках будут установлены одинаковые арматурные каркасы и что для армирования крайних и средних пролетов плиты будет применены одинаковые сетки.
Поперечная арматура устанавливается по конструктивным требованиям (без проверки прочности наклонного сечения).
Подбор продольной арматуры для сеток армирования монолитной плиты
Исходные данные:
o усилие М=2,78 кНм;
o сечение b´h=1,0´0,1 м, h0=0,1-0,025=0,075 м;
o класс бетона В25, Rb=14500 кН/м2, арматуры В500, Rs=41,5´104 кН/м2 (прочностные характеристика материалов из таб. 2.2, 2.6).
Алгоритм расчета:
(h=0,98, таб. 4.2)
Стандартный шаг S стержней сетки составляет 100, 150, 200, 250, 300 мм.
Так как при расчете рассматривалось сечение шириной 1м = 1000 мм, то с учетом заданного шага стержней S можно установить их количество в сечении n = 1000/ S, соответственно 10 стержней, 6 (с запасом), 5, 4, 3 (с запасом).
Принимаем S=200 мм, n=5; по сортаменту (см. таб. 4.4) подбираем диаметр рабочих стержней сетки Æ5, As=0,98 см2>0,87 см2 – прочность нормального сечения обеспечена (
>0,1%).
В качестве конструктивных стержней сетки назначаем Æ4В500 с шагом 250.
Подбор нижней продольной арматуры каркаса балок
Исходные данные:
o усилие М=115,3 кНм;
o сечение b´h=0,2´0,45 м, h0=0,45-0,03=0,42 м. Монолитная балка работает совместно с плитой перекрытия, вовлекая плиту в работу при изгибе. При этом поперечное сечение балки становится тавровым с шириной полки bf¢=2,4 м. Если сжатая зона находится в пределах полки тавра, то при расчете принимается b= bf¢=2,4 м. В этом проявляется преимущество таврового сечения по сравнению с прямоугольным;
o класс бетона В25, Rb=14500 кН/м2, арматуры В500, Rs=41,5´104 кН/м2 (прочностные характеристика материалов из таб. 2.2, 2.6).
Алгоритм расчета:
(h=0,875, x=0,25,таб. 4.2)
Высота сжатой зоны поперечного сечения балки x=x´h0=0,25´0,42=0,1м – сжатая зона в пределах полки.
По сортаменту (см. таб. 4.4) подбираем диаметр двух рабочих стержней продольной арматуры 2Æ25, As=9,82 см2>8,87 см2 – прочность нормального сечения обеспечена.
Поперечная арматура Æ8А400 подбирается из условия ее свариваемости с продольной арматурой Æ 25А400 мм (см. таб. 4.5). По длине балки на концевых участках длиной 0,25´7,3=1,83 м поперечная арматура устанавливается с шагом 0,5´h0=0,5´0,42=0,21 м (200 мм). На остальной части балки она устанавливается с шагом 0,75´0,42=0,315 м (300 мм).
Армирование монолитного балочного перекрытия
Балка армируется объемным каркасом. Пример конструирования объемного каркаса К1 для железобетонной балки размером 200х450х4000 мм приведен в лекции №7. Конструирование сетки смотри также в материалах лекции №7.
Армирование элементов монолитного перекрытия приведено на рисунке 7.21. Вес погонного метра арматурных стержней различного диаметра для составления спецификации смотри в таблице 4.4.
|
| Рис. 7.21. Схема армирования монолитного балочного перекрытия |
Плита армируется двумя рулонными сварными сетками С1 с продольной рабочей арматурой (см. рис. 7.21). Рулоны при этом раскатываются поперек балок. Поперечная арматура сеток является конструктивной. Сетки стыкуются внахлестку без сварки. Перепуск конструктивной арматуры должен составлять не менее 50-100 мм.
Вес 1 м2 (продольные рабочие стержни Æ5В500 с шагом 200 мм – 5 м, поперечные конструктивные стержни Æ3В500 с шагом 200 мм – 5м) при весе одного метра стержня Æ5 – 0,154 кг: 5´0,154=0,77 кг и при весе при весе одного метра стержня Æ3 – 0,055 кг: 5´0,055=0,275 составляет 0,77+0,275=1,045 кг.
Вслед за очертанием эпюры моментов сетка С1 поднимается над опорами-балками и опускается в пролетах плиты. Подъем сетки выполняется на расстоянии 0,25´l0=0,25´2,2=0,55 м=550 мм от опоры. Дополнительная верхняя сетка С2 устанавливается конструктивно на расстоянии 0,1´l0 от грани стены.
Каркас К1 включает в себя нижнюю продольную рабочую арматуру Æ25А400 – поз.1, верхнюю продольную конструктивную арматуру Æ10А400 (10-15% площади нижней стержней продольной арматуры 0,15´4,909=0,736 см2) – поз. 2, поперечную рабочую арматуру Æ8А400 – поз.3, конструктивные соединительные стержни - Æ5В500 (шаг 500 мм) – поз.4.