Расчет монолитной плиты перекрытия опертой по контуру
Делаем железобетонные перекрытия
По мнению участника форума ontwerper из Москвы, монолитные железобетонные перекрытия не так уж сложно сделать своими силами. Он приводит в качестве аргументов общеизвестные и малоизвестные соображения по их изготовлению. По его мнению, делать перекрытия своими руками выгодно по нескольким причинам:
- Доступность технологий и материалов;
- Удобство и практичность с архитектурной и инженерной точек зрения;
- Подобные перекрытия долговечны, пожаробезопасны и обладают шумоизолирующими качествами;
- Финансовая целесообразность.
Монолитные работы
Перед тем как заливать бетон ontwerper советует тщательно продумать весь процесс и прежде всего заказать бетон на заводе. Он лучше самодельного — там есть контроль качества и количества наполнителей, улучшающих бетон и долго не дающие ему расслаивается. Состав должен состоять из тяжелых заполнителей, иметь класс прочности В20-В30 (М250-М400), и морозостойкость от F50.
Не ленитесь и проконтролируйте по документам отпускные параметры, класс-марку и время до момента схватывания бетона.
Если вам нужно подать бетон на второй, третий этаж или на большое расстояние то сделать это без бетононасоса вам не удастся, а перекатывание бетона лопатами по бесконечным желобам очень тяжёлое и неудобное занятие.
В зимнее время бетон можно заказать с противоморозными добавками, учитывая, что добавки обычно повышают время набора прочности, некоторые из них провоцируют коррозию арматуры, но это допустимо, если добавка заводская.
ontwerper предпочитает зимой строительство не вести, и вам не рекомендует. В крайнем случае сами раствор не готовьте, воспользуйтесь заводским бетоном.
Монтаж опалубки
Главное назначение опалубки — выдержать массу свеженалитого бетона и не деформироваться. Для вычисления прочности нужно знать, что один 20 сантиметровый слой бетонной смеси давит на квадратный метр опалубки с силой 500 кг, к этому нужно добавить давление смеси при её падении из шланга, и вы поймете, что все элементы конструкции должны быть надёжными.
Для её изготовления ontwerper советует использовать фанеру 18-20мм ламинированную (с покрытием) или простую (но она сильнее прилипает). Для балок, ригелей и стоек опалубки следует использовать брус толщиной не менее 100х100 мм.
После её сборки нужно обязательно проверить горизонтальность всех конструкций. В противном случае в дальнейшем вы потеряете много времени и средств для исправления ошибок.
Армирование
Для этого ontwerper рекомендует призвать на помощь арматуру периодического профиля A-III, А400, А500. В плите перекрытия всегда имеется четыре ряда арматуры.
Нижний — вдоль пролета, нижний — поперек пролета, верхний — поперек пролета, верхний — вдоль пролета.
Пролет – расстояние между опорными стенами (для прямоугольной плиты по короткой стороне). Самый нижний ряд укладывается на пластиковые сухарики, специально предназначенные для этого, их высота составляет 25-30мм. Верхний ряд – перекрывает его поперек и вяжется проволокой во всех пересечениях.
Затем на очереди – установка разделителя сеток – детали из арматуры с определенным шагом, её можно сделать по своему желанию. На разделители – верхняя поперек, — вязать, на нее верхняя вдоль, — вязать проволокой во всех пересечениях. Верхняя точка каркаса (верх верхнего стержня) должна быть ниже верхней грани стенки опалубки на 25-30 мм, или толщина бетона выше верхней арматуры на 25-30 мм.
После окончания армирования каркас должен представлять жёсткую конструкцию, которая не должны сдвигаться при заливке бетона из насоса. Перед заливкой проверьте соответствие шага и диаметра арматуры проекту.
Заливка бетона
После всей подготовки нужно принять и распределить по всей площади бетон, провибрировать его. Лучше всего плиту заливать целиком за 1 раз, если это невозможно, поставьте рассечки – промежуточные стенки внутри контура опалубки, ограничивающие бетонирования. Их делают из стальной сетки с ячейкой 8-10 мм, устанавливая ее вертикально и прикрепляя к арматуре каркаса. Ни в коем случае не делайте рассечек в середине пролета и не делайте их из доски, ППС.
Уход за бетоном
После заливки плиты её нужно укрыть, чтобы предотвратить попадание осадков, и постоянно поливать внешнюю поверхность, чтобы она была влажной. Приблизительно через месяц можно снять опалубку, а в случае крайней необходимости это можно сделать не раньше, чем через неделю и снимать только щиты. Для этого нужно осторожно снять щит, а плиту обратно подпереть стойкой. Стойки поддерживают плиту до её полной готовности, около месяца.
Прочность монолитного перекрытия: расчет
Он сводится к сравнению между собой двух факторов:
- Усилий, действующих в плите;
- Прочностью ее армированных сечений.
Первое должно быть меньше второго.
Стены на монолитную плиту перекрытия: рассчитываем нагрузки
Произведем расчеты постоянных нагрузок на монолитную плиту перекрытия.
Собственный вес плиты монолитной перекрытия с коэффициентом надежности по нагрузке 2.5т/м3 х 1.2 =2.75т/м3.
— Для плиты 200мм — 550кг/м3
Собственный Вес пола толщиной 50мм-100мм – стяжка – 2,2т/м2 х 1,2= 2,64т/м3
— для пола 50мм — 110кг/м3
Перегородки из кирпича размером 120мм приведите к площади плиты. Вес 1-го погонного метра перегородки высотой 3м 0.12м х1.2х1.8 т/м3 х 3м = 0,78т/м, при шаге перегородок длиной 4м получается примерно 0,78/4= 0,2т/м2. Таким образом приведенный вес перегородок = 300 кг/м2.
Полезная нагрузка для 1-й группы предельных состояний (прочность) 150кг/м3 – жилье, с учетом коэффициента надежности 1.3 примем. Временная 150х1,3= 195кг/м2.
Полная расчетная нагрузка на плиту — 550+110+300+195=1150кг/м2. Примем для эскизных расчетов нагрузку в — 1.2т/м2.
Определение моментных усилий в нагруженных сечениях
Изгибающие моменты определяют на 95% армирование изгибных плит. Нагруженные сечения– это середина пролета, другими словами – центр плиты.
Изгибающие моменты в квадратной в плане плите разумной толщины, шарнирно опертой — незащемленной по контуру ( на кирпичные стены ) по каждому из направлений Х,Y примерно могут быть определены как Mx=My=ql^2/23. Можно получить некоторые значения для частных случаев.
- Плита в плане 6х6м — Мх=My= 1.9тм;
- Плита в плане 5х5м — Мх=My= 1.3тм;
- Плита в плане 4х4м — Мх=My= 0,8тм.
Это усилия, которые действуют и вдоль и поперек плиты, поэтому нужно проверить прочность двух взаимно перпендикулярных сечений.
Проверка прочности к продольной оси
При проверке прочности к продольной оси сечения по изгибающему моменту (пусть момент положительный, т.е брюхом вниз) в сечении есть сжатый бетон сверху и растянутая арматура снизу. Они образуют силовую пару, воспринимающие приходящее на нее моментное усилие.
Определение усилия в этой паре
Высота пары может быть грубо определена, как 0.8h, где h – высота сечения плиты. Усилие в арматуре определим как Nx(y)=Mx(y)/(0.8h). Получим в представлении на 1 м ширины сечения плиты.
- Плита в плане 6х6м -Nx(y)= 11,9т;
- Плита в плане 5х5м — Мх=My= 8,2т;
- Плита в плане 4х4м — Мх=My= 5т.
Под эти усилия подберите арматуру класса A-III (А400) – периодического профиля. Расчетное сопротивление арматуры разрыву равно R=3600кг/см2. площадь сечения арматурного стержня при диаметре Ф8=0,5см2, Ф12=1,13см2, Ф16=2,01см2, Ф20=3,14см2.
Несущая способность стержня равна Nст=Aст*R Ф8=1,8т, Ф12=4,07т, Ф16=7,24т, Ф20=11,3т. Отсюда можно получить требуемый шаг арматуры. Шаг= Nст/ Nx(y)
- Плита в плане 6х6м для арматуры Ф12 Шаг=4,07т/ 11,9т=34см;
- Плита в плане 5х5м — для арматуры Ф8 Шаг=1,8/ 8,2=22см;
- Плита в плане 4х4м — Ф8 Шаг=1,8/ 5=36см.
Это армирование по прочности по каждому из направлений X и Y, т.е квадратная сетка из стержней в растянутой зоне бетона.
Кроме прочности необходимо уменьшить образование трещин. Для плит домов и жилых помещений пролетом до 6м толщиной 200мм, опертых по контуру (т.е. по четырем сторонам) при любом соотношении а/b можно принимать нижнее рабочее армирование из стержней А III по двум направлениям с шагом 200х200 диаметром 12мм, верхнее (конструктивное) — то же из Ф8, тоньше и меньше не следует.
Все это является частным случаем общего подхода, демонстрирующим специфику задачи, но для её реализации необходимо смотреть глубже и обращаться к специалистам.
Размещено участником FORUMHOUSE ontwerper.
Расчет и конструирование монолитного ребристого перекрытия с плитами опертыми по контуру
(здание с полным каркасом)
Расчет и конструирование монолитного ребристого перекрытия.
Самонивелирующий раствор – 5мм
Стяжка из цементно песчаного р-р М150мм – 20мм
Керамзитобетон – 600кг /м 3 – 70мм
Существующая плита перекрития – 200мм
Конструктивная схема перекрытия
Требуется рассчитать и конструировать монолитное ребристое перекрытие с плитами опертыми по контуру. Размеры здания в плане 27.40х18м сетка колонн 7,5х13 м; 7,5х8м; 6,8х13м; Полезная нагрузка составляет 14,0 кН/м 2 (при γ=1).
Для разработки элементов перекрытия принята конструктивная схема показанная на рис.
Назначение размеров поперечного сечения элементов
Так как перекрытие данного автопаркинга имеет сложный план, где имеются разные пролеты я выбрал отрезок перекрытия на отметке 6м, где по расчету на «ПК ЛИРА 9.4» показан самое неблагоприятное перемещение по расчетному сочетанию усилий.
Сетка колонн на данном отрезке 7,5 х 13м
Для определения нагрузки от собственного веса элементов перекрытия и их расчетных пролетов рекомендуется задаваться поперечными сечениями балок в зависимости от их пролетов.
Высота сечения балок принимается равной (1/10 – 1/18)l,
ширина сечения b =(1/2 – 1/3)h.
Высота сечения поперечных балок Б-1 назначаем:
h = = = 1300мм;
ширину ребра назначаем
b = = = 650мм;
Высота сечения продольных балок Б-2 назначаем
h = = = 750мм;
Так как нагрузки на данную балку большая h = 900мм
ширину ребра назначаем
b = = = 450мм;
По той же причине примем b = 650мм
Толщина плиты назначается возможно минимальной из условия расположения рабочей арматуры в двух направлениях.
Рекомендуется принимать толщину плиты в пределах hf =(1/25-1/50)l где l – значение меньшего пролета, причем значение l может составлять 50, 60, 70, 80, 100, 120, 140 мм.
Назначаем hf = 1/30*7500= 250мм
Принимаем : hf = 250мм
Данные для проектирования
Для монолитного ребристого перекрытия с плитами, опертыми по контуру принимаем тяжелый бетон кл. В25.
Расчетное сопротивление бетона согласно (1 табл.13) Rb=14.5 МПа
Rbt=1.05 МПа. Модуль упругости бетона E=3х10 4 МПа (1)
Учитывая коэф условия работы бетона γb2=0,9 имеем
Rb= 14.5 · 0,9 =13.05 МПа Rbt = 1.05 · 0,9 = 0,945 МПа
Для армирования плиты принимаем сварные сетки из арматурной проволоки класса А-III
Расчетные сопротивления арматуры (1, табл. 23):
При d 12 A– III Rs=365 МПа
При d 16 A –III Rs=365 МПа
Для армирования продольных и поперечных балок (Б-1, Б-2) принимаем продольную рабочую арматуру класса А-III (Rs=365 МПа). Монтажные и поперечные стержни каркасов принимаем класса А-I.
Расчет плиты.
Определение расчетных пролетов и нагрузок
Определение нагрузок на 1м 2 перекрытия приводится в табл.
НАГРУЗКА | Нормативная нагрузка кН/м 2 | Коэффициент надежности по нагрузке | Расчетная нагрузка кН/м 2 |
Постоянная (g): Бетон δ = 15мм. ρ = 2000 кг/м 3 Самонивелирующий раствор δ = 5мм. 0,015*2*9,81*0,95 Стяжка из цементно песчаного р-р М 150 δ = 20мм. ρ = 1800 кг/м 3 0,02*1,8*9,81*0,95 Керамзитобетон ρ = 600 кг/м 3 δ = 70мм. 0,07*0,6*9,81*0,95 Монолитная Ж/Б плита перекрытия δ = 250мм. ρ = 2200 кг/м 3 0,25*2,2*9,81*0,95 | 0,28 0,34 0,391 5,13 | 1.3 1,3 1,3 1,2 | 0,364 0,442 0,509 6,156 |
Итого g= | 6.141 | — | 7.471 |
Временная (v) 5*0.95 | 4,75 | 1,2 | 5.7 |
Полная (q=g + v) | 10,891 | — | 13,171 |
Расчетные пролеты плит, опертых по контуру, принимаем: для средних и крайних панелей, окаймленных со всех сторон балками – равными расстоянию в свету или расстоянию между гранями балок (l0 = l – b)
Основное уравнение для расчета плиты определяется в зависимости от принятого способа армирования.
При принятом виде армирования когда одна из нижних сеток плиты не доходит до опоры на 1/4l основное уравнение имеет вид:
l02 / l01 | M2 / M1 | M1 / M1 и M1 1 / M1 | M11/ M1 и M11 1 /M1 |
1 – 1.5 1.5 -2 | 0.2 – 1.0 0.15 – 0.5 | 1.3 – 2.5 1.0 – 2.0 | 1.3 – 2.5 0.2 – 0.75 |
Для расчета группируем плиты по условиям их работы. Расчет начинаем со средних панелей.
Принимаем соотношение между изгибающими моментами:
Пользуясь принятыми соотношениями, подставляем расчетные изгибающие моменты, выраженные через M1 , в уравнении и решаем его относительно M1:
M1 =1555.26/96.705=16.08 кНм; M2=0.8*16.08=12.864 кНм;
Проверим принятую толщину по максимальному изгибающему моменту
Принимаем ξ= 0,15 b=1000 мм
Рабочая высота сечения плиты
h0= √M11 1 / αm· Rb· b=√32.16 · 10 6 /0,139 · 13.05 · 1000 = 133.15 мм
Расстояние от растянутой грани плиты до центра тяжести растянутой арматуры при величине защитного слоя бетона равной 25 мм [1] будем принимать в предположении двух сеток с рабочей арматурой d 16мм и распределительной арматурой d =16мм.
Полная высота сечения плиты
Из-за больших нагрузок и большого пролета 7,5х13м
Принимаем h= 250 мм
Принятая высота сечения плиты достаточна.
Расчет прочности нормальных сечений плиты и армирование ее сварными сетками.
Расчет прочности заключается в подборе сечения рабочей арматуры в пролетах и на опорах плиты панелей.
Сечение арматуры в пролетах и на опорах плиты, окаймленной со всех сторон балками, может быть уменьшено на 20%.
Расчетная высота сечения при рабочей арматуре по двум направлениям равна:
По направлению l1
По направлению l2
Определим площадь сечения арматуры по направлению l1 при значении М1 =16.08 кНм с учетом уменьшения на 20%.
αm =0.8M1/ Rb· b · h0 2 =0.8 ·16.08 · 10 6 / 13.05 · 1000(227) 2 = 0.019
По табл. 3.1. (4) находим ζ = 0,989
Площадь сечения арматуры
As = 0.8 M / ζRsh0 = 0.8 ·16.08 · 10 6 / 0,989 · 365 · 227 = 156,986 мм 2
Шаг стержней раб. арматуры
Кол- во стержней на 1м. ширины плиты
Площадь сечения рабочих стержней (мм 2 ) при их диам.(мм)
По табл. 2.3 при d 14 АIII и шаге 125 мм площадь сечения арматуры на 1 пог.м плиты составляет As = 157 мм 2 ( -10%)
Найдем площадь сечения рабочей арматуры по направлению l2 при
αm =0.8 · 12.864 · 10 6 / 13.05 · 1000(211) 2 = 0,0177
По табл. 3.1. (2) находим ζ = 0,989
As = 0.8 · 12.864 · 10 6 / 0,989 · 365 · 211= 135.112 мм 2
По табл. 2.3 при d 16 А-III и шаге 200 мм
As = 156,986 мм 2 > 135.112 мм 2
Таким образом для армирования плиты в пролетах панелей принимаем две сетки с рабочей арматурой в двух направлениях из стержней d 16 мм с шагом 200 мм.
и
Ширина сетки принимается не менее ¼ пролета в каждую сторону от опоры:
по направлению l1
A1 = l01+ l01 + b2= l01+ b2 = 5800+200=3100 мм;
по направлению l2
A1 = l01+ l01 + b2 = l01+ b2 = 5800+200=3100 мм;
Длина сеток при сечении колонн 500х500 мм;
по направлению l1 L1 = 6000-400=5600 мм;
по направлению l2 L2 = 6000-400=5600 мм;
Принимаем марки сеток:
по направлению l1
по направлению l2
На первых промежуточных опорах плиты от первых осей здания арматуры требуется больше. Поскольку изгибающий момент не уменьшается на 20%. Следовательно. Над опорами по осям Д, Л, 7, 9 необходимо укладывать по две сетки.
При двух сетках рабочая высота плиты равна
h0 =
На первых промежуточных опорах будем укладывать сетку С2 площадью сечения рабочей арматуры As = 196 мм 2
Площадь сечения арматуры в дополнительных сетках из стержней диаметром 3 мм будет
As =
По табл. 2.3 при диаметре рабочих стержней дополнительных сеток d 14мм и шаге 100 мм
As = 126 мм 2 > 117.12 мм 2
Марку дополнительных сеток примем:
в направлении l1
Дата добавления: 2018-05-12 ; просмотров: 539 ; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ
Расчет монолитного железобетонного перекрытия,
опертого по контуру
пример типового расчета |
|