ДИАГНОСТИКА НОРМАТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРИ РАСЧЕТЕ И КОНСТРУИРОВАНИИ РЕБРИСТОЙ ПЛИТЫ ПОКРЫТИЯ

В сфере инженерной деятельности одним из наиболее важных этапов проектирования является расчет железобетонных конструкций, составляющих элементы зданий и сооружений. Сборные железобетонные конструкции и изделия являются основным видом конструкций, применяемых в различных отраслях строительства: гражданском, промышленном, сельско-хозяйственном и т. д. Сборные изделия имеют ряд преимуществ. Они создают широкие возможности для индустриализации строительства: применение крупноразмерных железобетонных элементов позволяет основную часть работ по возведению зданий и сооружений перенести со строительной площадки на завод с высокоорганизованным технологическим процессом производства. Это значительно сокращает сроки строительства и обеспечивает более высокое качество изделий при наименьшей их стоимости и затратах труда. Но для того, чтобы всё это применить непосредственно на практике, компетентному инженеру необходимо произвести расчет данных конструкций и удостовериться в том, что они удовлетворяют требованиям СНиП, а именно: безопасности, эксплуатационной пригодности и долговечности.

В данной работе рассматривается одна из наиболее часто применяемых в строительстве конструкций ребристая плита покрытия. Для того чтобы многоэтажный дом соответствовал всем требованиям прочности, необходимо использовать высококачественные материалы. На сегодняшний день строительная отрасль изобилует перекрытиями разных типов, однако чаще всего прибегают к монтажу ребристых плит перекрытия. Столь высокая популярность данного типа несущих конструкций вполне объяснима, ведь они обладают способностью равномерно справляться с нагрузкой, передающейся от тяжеловесной постройки. Целью исследования является расчет и конструирование ребристой плиты покрытия с номинальными размерами 3x6 м, высотой 300 мм, армированной ненапрягаемой арматурой. Главное условие для данной плиты состоит в том, что ее необходимо запроектировать из тяжелого бетона В-30.

Исходные данные:

- Рабочая арматура продольных и поперечных ребер класса А-III.

- Поперечная и монтажная арматура ребер из стали класса А-I.

- Сетка полки плиты из стали класса Вр-I.

- Петли для подъема плиты из стали класса А-I.

- Нормативный собственный вес плиты

- Здание II класса ответственности  = 0,95

- Климатический район по весу снега – I.

- Толщина утеплителя 120 мм.

- Тип кровли (состав покрытия) – II:

1) Слой термофлекса «k»,

2) Слой термофлекса «п»,

3) Слой грунтовки из краймера,

4) Цементно- песчаная стяжка t = 35 мм; γ =

5) Утеплитель – керамзит, γ =

Рисунок 1. Конструктивная схема плиты покрытия

Рисунок 2. План плиты

При сборе нагрузок на ребристую плиту покрытия [СНиП 2.03.01-84] вычисляются:

- постоянная нормативная нагрузка

- постоянная расчётная нагрузка 

- временная нормативная нагрузка

- временная расчётная нагрузка

Полка плиты толщиной 30 мм рассчитывается как многопролетная балочная плита, т.к. отношение пролетов в свету:  и опирание по контуру не учитывается.

Опорами плиты – полки являются монолитно связанные с ней поперечные ребра. Рассматривают полосу плиты шириной 1 метр.

Определение расчетных пролетов полок состоит в том, что расчетные пролеты полки равны расстоянию в свету между поперечными ребрами плиты. Крайний пролет h определяют из опалубочного чертежа:

h = 1020 – 90 – 100/2 = 880 мм = 0,88 м

Средние пролеты:980 – 2100/2 = 880 мм = 0,88 м

Также необходимо определение расчетной погонной нагрузки на полку:

Затем расчетные изгибающие моменты определяют от двух комбинаций загружения с учетом защемления полки в ребрах и с учетом перераспределения усилий при действии постоянной и временной (снеговой).

Так как  и  , то за расчетный по первому сочетанию нагрузок принимается . При второй комбинации нагрузок при действии постоянной и временной сосредоточенной нагрузки в крайнем пролете. Окончательно за расчетный момент принимается больший из двух комбинаций нагрузок, а именно: М = .

Сетка размещается посередине толщины полки. Исследуются расчетные характеристики материалов.

После расчёта полки по нормальным сечениям и определения расчетных коэффициентов, производится подбор рабочей арматуры.

Принимается шаг стержней S = 200 мм. На 1 погонный метр имеем 5 стержней. Принимается 5 ø 4 Вр – I  с   и конструируется сетка С-1.

На основании выбора рабочей арматуры определяется ориентировочное  количество шагов рабочих стержней в полке плиты. Принимается 15 шагов, 16 стержней ø 4 Вр – I. Определяются длины стержней сетки.

Количество шагов рабочих стержней: 14 + остаток 90 мм

Шаг поперечных стержней  23 + остаток 150мм

С -1

Рисунок 3. Расчет сетки в полке плиты

1. 16 ø 4 Вр – I      

2. 25 ø 4 Вр – I      

Далее производится расчет поперечного ребра.

Поперечное ребро армируется плоским каркасом. Рассматривается одно из средних поперечных ребер, как более нагружена. Поперечные ребра рассчитываются, пренебрегая их частичным защемлением. В поперечных ребрах считают, что они загружены равномерной нагрузкой по всему пролету и оперты шарнирно.

Расчетный пролет между осями опор равен 2855 мм

Статический расчет поперечного ребра производится для двух комбинаций нагрузок. Сравнивая результаты, за расчетную принимается первая комбинация нагрузок.

Расчетные усилия:  ;  

Определенным образом рассчитываются нормативные сечения поперечного ребра. Так как отношение , то ширина полки расчетного таврового сечения может быть принята шагу поперечных ребер, то есть . Принимаем защитный слой бетона, с учётом диаметра рабочей арматуры  ,

Рабочая высота ребра:

Определяется расчетный случай таврового сечения:

Условие выполняется, следовательно нейтральная ось проходит в полке.

Определение расчетных коэффициентов:

Прочность сжатой зоны бетона обеспечена. Следовательно, проводится подбор рабочей арматуры:

Принимается 1 ø 12 А – III с        

Рассчитываются прочности наклонных сечений поперечного ребра. Из условий свариваемости и согласно заданию принимается поперечная арматура ø 6 А – I  с 

Проводится проверка необходимости расчета поперечной арматуры на приопорном участке:

Условие выполняется, расчет поперечной арматуры не требуется. Шаг поперечных стержней принимаем по нормам СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции» п.п. 5.26; 5.27.

Далее проводится конструирование каркаса Кр-1.

За расчетный пролет принимается расстояние между осями опор

Нагрузка на плиту принимается равномерно распределенной от веса покрытия и временной снеговой на ширину плиты 3 м.

Проводятся статистический расчет продольного ребра и  расчет прочности по нормальным сечениям. Поперечное сечение продольных ребер приводится к тавровой форме.

Ширина ребра:

Ширина полки:  :

Определяется случай расчета таврового сечения:

Имеется первый случай расчета таврового сечения. Определяются расчетные коэффициенты:

Проводится подбор рабочей арматуры:

Принимается   1 ø 28   А – III    с    

Необходимым является расчет прочности продольного ребра по наклонным сечениям. Из условия свариваемости поперечная арматура принимается: ø 8 А – I = 0,503

Проверка необходимости расчета по наклонной полосе:

Условие выполняется, следовательно, если возникнут наклонные трещины, то ширина их раскрытия будет допустимой.

Проверка необходимости расчета поперечной арматуры на приопорном участке:

Условие выполняется, следовательно, расчет поперечной арматуры не требуется. Шаг поперечных стержней определяется по нормали. На приопорном участке при h = 300 мм < 450 мм

На среднем участке: 

Проводят конструирование каркаса Кр-2.

Таким образом, в данной работе были рассчитаны нормативные параметры, которые необходимы для проектирования ребристой плиты. Параметры, полученные в ходе расчета, имеют ограничение в рамках предельно допустимых положений, что в свою очередь гарантирует не появление недопустимых для нормальной эксплуатации конструкций трещин и повреждений. Эти строительные конструкции обладают высокими эксплуатационными характеристиками, и при этом цены на плиты покрытия сравнительно невелики. Поэтому они широко используются в различных сферах строительства. Сборные элементы в виде ребристых плит и панелей являются универсальными ограждающими конструкциями и могут использоваться в качестве покрытия, перекрытия, стенового заполнения.

Список литературы:

1. Леванов Н.М., Суворкин Д.Г. Железобетонные конструкции – М. : 2012 г. –125 – 133 с.
2. Малахова А.Н. Армирование железобетонных конструкций – М. : 2014 г.– 79 – 86 с.
3. СНиП 2.03.01 – 84. «Бетонные и железобетонные конструкции» – М. : 1989 г
4. Шершевский, И.А. «Конструирование промышленных зданий и сооружений» – М. : 2005 г.– 170 – 174 с.