Армирование монолитного балочного перекрытия

Данные для проектирования (вариант по номеру в списке группы)

№ варианта	Размеры перекрытия в плане, м	Вес пола, кН/м^2	Временная нагрузка на перекрытие, кН/м^2
	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 l_о,кр.=2,1-0,1+0,06=2,06 м. Пролет средней ячейки – между гранями монолитных балок l_о,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/м^2	gn	Нормативное значение нагрузки, кН/м^2	gf	Расчетное значение нагрузки, кН/м^2
Постоянная нагрузка (g): 1.1 Нагрузка от пола – 0,5 1.2 Нагрузка от плиты – 0,1´25=2,5	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, R_b=14500 кН/м², арматуры В500, R_s=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, A_s=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 b_f¢=2,4 м. Если сжатая зона находится в пределах полки тавра, то при расчете принимается b= b_f¢=2,4 м. В этом проявляется преимущество таврового сечения по сравнению с прямоугольным;

o класс бетона В25, R_b=14500 кН/м², арматуры В500, R_s=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, A_s=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.

Дата добавления: 2014-01-20