Вихідні дані
Призначення будівлі – шкіряний завод.
Район будівництва – м. Славутич.
Розміри в плані – АхВ =35х84 м.
Кількість поверхів -
.Висота поверху -
.Ступінь агресивної дії середовища – сильно агресивне.
Тимчасове корисне навантаження:
Повне – 7,5 кПа,
Розрахунковий опір ґрунту - R0=0,24 МПа.
Тип збірної плити – ребриста, ригель - прямокутний.
Матеріал для конструкцій:
Бетон Арматура
Плити В22,5 А 400С
Ригель В25 А500С
Колона В20 А400С
Фундамент В15 А240С
1. Розрахунок і конструювання міжповерхового залізобетонного перекриття
1.1. Компоновка конструктивної схеми збірного перекриття
В склад збірного балочного міжповерхового перекриття входять панелі та несучі їх ригелі, котрі опираються на колони (рис.1.1).
Товщина плити перекриття – 300 мм.
Ригель прямокутного перерізу:
Висота h=450мм;
Ширина bн=60 см, bв=30 см.
Поперечний розріз колони:
площа колони А=bc2;
bс=(1/10-1/15)Нп.=42…28см. Приймаємо 40 см
А=400х400=160000мм2=0,16м2.
Рис. 1.1. Конструктивна схема перекриття
2. РОЗРАХУНОК І КОНСТРУЮВАННЯ РЕБРИСТОЇ ПЛИТИ
2.1. Навантаження, які діють на плиту і характеристичні експлуатаційні і граничні навантаження на 1м2 перекриття з урахуванням завдання на проектування зведені в таблицю
Таблиця 2.1
Навантаження, які діють на плиту
| Вид Навантаження | Характе- ристичне наванта- ження, кН/м2 | Розрахункові навантаження | |||
| експлуатаційне | граничне | ||||
| Коефіцієнт надійності  | Значення навантаж. ge‚ кПа  | Коефіцієнт надійності  | Значення навантаж. qm‚ кПа | ||
| Чистий бетон t =0,4 м, ρ = 24 кг/м3 | 0,94 | 1.0 | 0,96 | 1,2 | 1,248 |
| Вирівнюючий шар t = 0,06 м, ρ =1800кг/м3 | 0,36 | 1,0 | 0,36 | 1,3 | 0,432 |
| Пароізоляція t = 0,006 м, ρ =500кг/м3 | 0,05 | 1,0 | 0,05 | 1,2 | 0,06 |
| Ребриста плита перекриття | 2,2 | 1,0 | 2,2 | 1,1 | 2,42 |
| Постійне навантаження | | — | gе= 3,57 | – | gm=4,16 |
| Тимчасове навантаження | 7,5 | 1,0 | 7,5 | 1,2 | 9 |
| Повне навантаження | | qe+ve | 11,07 | qm + vm | 13,16 |
Навантаження на 1п.м. довжини при номінальній ширині плити 1,5 м :
- граничне:
постійне gm = 3,57 · 1,5 = 5,355 (кН/м);
повне (gm + vm) = (3,57+7,5) · 1,5 = 16,605 (кН/м);
- експлуатаційне:
постійне gе = 4,16 · 1,5 = 6,24 (кН/м);
повне (gе + vе) = (4,16+9) · 1,5 = 19,74 (кН/м);
2.2. Матеріали для плити.
Бетон важкий, класу В22,5: у відповідності з табл.12 [5] Rbn=Rb,ser=16,75 МПа; згідно табл.13 [5] Rb=13МПа, Rbt = 0,975 МПа. Початковий модуль пружності з табл.18 [5]. Eb = 2,85·104 МПа.
Арматура : поздовжня – класу А400С, при ds≥10 мм, Rs=365МПа, Es = 20·104 МПа; поперечна - класу А240С, Rs=225МПа, Rsw=175 МПа, Es = 21·104 МПа. До тріщиностійкості плити ставляться вимоги 3-ої категорії. Експлуатація плити передбачається в закритому приміщенні при нормальних температурних умовах і вологості повітря вище 40%. Плита перекриття при виготовленні піддається тепловій обробці при атмосферному тиску. Армування плити проводиться зварними сітками і каркасами. Зварні сітки у верхній полиці панелі приймаємо з дротяної арматури класу Вр-І.
2.3. Розрахунок плити за граничними станами першої групи
2.3.1. Встановлення розрахункових розмірів плити і визначення зусиль від зовнішніх навантажень
Для встановлення розрахункового прольоту плити попередньо задаємося розмірами поперечного перерізу ригеля :
hb = 1 / 10 · lb =1 / 10 · 700 = 70 (см), де lb = L = 700 (см);
bb =25 (см); bfb = 45 (см).
При армуванні плити на полички ригеля розраховується проліт:
lo = В – b -
- 0,02Для прямокутного ригеля: lo = В – 0,02 = 700 – 2 = 698 (см)
Поперечний переріз ребристої плити може бути замінений еквівалентним тавровим перерізом з полицею в стиснутій зоні.
Висота перерізу ребристої плити приймається :
h = l /20 = 700/20 = 35 (см); робоча висота ho = h – a = 40 – 3 = 37 (cм).
Інші розміри розрахункового поперечного перерізу:
ширина поздовжніх ребер знизу – 7 см, зверху – 8 см; ширина ребра розрахункового таврового перерізу
b =
(см);товщина полиці h´f =5 см; ширина полиці зверху b´f = 149 – 2 · 1,5 =146 (см).
Розрахункова схема плити в цілому являє собою однопролітну балку завантажену рівномірно розподіленим навантаженням.
Зусилля від граничного розрахункового повного навантаження:
- згинаючий момент в середині прольоту lo = 5,98 (м)
(кН · м);- поперечна сила по осі опор
(кН · м).Зусилля від експлуатаційного навантаження :
- повного
(кН · м);
(кН);- постійного і довготривалого
(кН· м);
(кН· м).2.3.2. Розрахунок міцності перерізів, нормальних до поздовжньої осі
Розрахунковий переріз плити тавровий з полицею в стиснутій зоні.
В розрахунок вводиться вся ширина полиці bf = 146 см, так як
(см) < 
(см).Положення межі стиснутої зони бетону визначаємо з умови
;
умова виконується
.Відповідно, межа стиснутої зони проходить в полиці, розрахунок плити ведемо як прямокутного перерізу з розмірами
.Обчислюємо значення коефіцієнта
за формулою
.Знаходимо значення ζ = 0,98; ξ=0,04.
Перевіримо умову ξ = x / ho ≤ ξr
Значення ξ r обчислюємо за формулою:
де ω = α – 0,008 · Rb = 0,85 – 0,008 · 13= 0,74;
σsr = Rs = 500 (МПа);
ξ = 0,04 < ξr = 0,51, умова задовольняється:
x = ξ · ho = 0,04 · 37 = 1,48 (см) < h/f = 5 (см).
Площа перерізу робочої арматури в ребрах
(см 2),приймаємо 2 Ø 22 А400 з Asf = 7,6 см 2, розміщуючи по два стержні в кожному ребрі.
2.3.3. Розрахунок міцності перерізів, похилих до поздовжньої осі
Перевіряємо умову забезпечення міцності бетону на стиск по похилій смузі між похилими тріщинами при дії поперечної сили
Q = 45,92 кН за формулою:
.Коефіцієнт
, що враховує вплив хомутів, визначається за формулою :
,де
;
– коефіцієнт поперечного армування, 
.З умови зварювання з поздовжньою робочою арматурою Ø22 А400 приймаємо в якості поперечної арматури 8 А240 з площею перерізу 0,503 (см 2 ). При числі каркасів по одному в кожному поздовжньому ребрі отримаємо Аsw = 2· 0,503 = 1,006 (см2).
Крок поперечної арматури в приопорній зоні довжиною h 1/4 прольоту при h ≤ 450 (мм) не повинен перевищувати S≤h / 2 ≤ 15 см.
Обчислюємо S = 30 / 2 = 15 (см), приймаємо S = 15 (см); b = 15 (см).
1.006 / 15 · 15 = 0,004;
1+ 5 · 7,02 · 0,004 =1,14 ≈ 1,1< 1,3.Коефіцієнт
.Q = 37,49 (кН) < 0,3 · 1,14 · 0,98 · 13 · 15 · 37 · (10 –1) =241,8 (кН).
Умова виконується, тобто міцність по похилій полосі між похилими тріщинами забезпечується. Тепер виконуємо розрахунок на дію поперечної сили для забезпечення міцності по похилій тріщині для найбільш небезпечного похилого перетину за умовою:
Q ≤ Qb + Qsw + Qs,inc , Qs,inc = 0 (похилі стержні відсутні).
Поперечне зусилля Qb, що сприймається бетоном, визначаємо за формулою:
в якій γb2 , що враховує вплив виду бетону, приймається для важкого бетону γb2 = 2,0; коефіцієнт f, що враховує вплив стиснутої полички таврового елемента визначається за формулою:
,при цьому, bf / не повинно перевищувати b +3·hf / .
Враховуючи вище сказане, отримаємо наступне значення f
n = 0,0 (поздовжнє зусилля відсутнє);
довжину проекції С найбільш небезпечного похилого перетину на поздовжню вісь елемента визначаємо за формулою:
,при цьому зусилля в хомутах на одиницю довжини елемента обчислюємо за формулою:
(Н/см),
приймаємо, Сo=54см . Обчислюємо:
де γb3 = 0,6 – коефіцієнт що враховує тип бетону.
2.3.4. Розрахунок полиці плити
Полиця плити оперта по контуру на поздовжні і поперечні ребра і навантажена рівномірно розподіленим навантаженням.
Розрахункові прольоти полиці :
між поздовжніми ребрами при ширині ребер по верху 8 см проліт буде рівним lo1 = bf / -2 · 8 =146 - 16 = 130 (см) =1,3 (м),
поміж поперечними ребрами lo2 = 128 (см) (рис. 1.2).
Так як відношення прольотів l2 / l1 ≈ 0,98 , то полицю розглядаємо як плиту, оперту по контуру.
2.3.5. Визначення навантажень і зусиль
Розрахункове навантаження на 1 м2 полиці
gf = (g1 + g2 + v) · γn,
де g1 = 4,16 (кН/м2);
g1 – навантаження від підлоги;
g
2 – навантаження від власної ваги полиці Рис. 1.2. До розрахунку полиці плити.
g2 = hf /·ρ · γf ·1·1 = 0,05 · 2500 · (10) · 1,1 · 1·1 = 1,375 (кН/м2);
v = 9 (кН/м2).
З урахуванням отриманих величин
gf = (4,16 + 1,375 + 9) · 1 = 14,535 (Н/м2).
Згинаючі моменти в плиті визначаємо за формулою, яка в зв?язку з приблизною рівністю прольотів l1 = 130 (см) ≈ l2 = 128 (см) прийме вид
gf · l12/ 6 = 2 · M1 + MІ + MІ / +2 · M2 + MII + MII /.
Кожен з моментів цієї формули М =Rs · As · Zb.
Площа арматури , що приходиться на 1м ширини плити, буде мати два розміри : в поздовжньому напрямку Аs1 і в поперечному As2 .
Припустимо, що діаметр стержнів в обох напрямках ds1 = ds2 = 4 (мм), тоді робочі висоти відповідно рівні
h01 = hf / – а – 0,5 · ds1 = 5,0 – 1,0 – 0,5 · 0,4 =3,8 (см) і
ho2 = hf / – а – d – 0,5 · ds2 = 50 – 0,4 – 0,5 · 0,4 = 3,4 (см).
Плечі внутрішніх пар сил можна прийняти
Zb1 = 0,95 · ho1 = 0,95 · 3,8 = 3,61 (см) і
Zb2 = 0,95 · ho2 = 0,95 · 3,4 = 3,23 (см).
Для арматури Ø4 (мм) класу Вр – І, Rs = 365 (МПа).
Моменти, виражені через площу перерізу арматури, будуть :
для середніх прольотів
M1 = MІ = MІ / = Rs · As1 · Zb1 = 365 · 3,61 ·As1/10 =131,76 (кН·см),
M2 = MII = MII / = Rs · As2 · Zb2 = 365· 3,23 ·As2/10 =117,89 (кН·см),
для крайніх прольотів
М1 = МІ = 131,765 · As1 (кН·см)
МІ = 0,
М2 = МІІ = МІІ / = 117,895 · As2 (кН·см).
Для урахування впливу розпору отримані значення моментів підставляємо в формулу з коефіцієнтом 0,8 для середніх прольотів і 0,9 для крайніх. Тоді, прийнявши відношення As1 /As2 рівним
Zb2 / Zb1 = = 3,23 / 3,61 = 0,9.
Отримаємо :
для середніх прольотів
0,8 · gf l1 2/6 = 2 · M1 + MI + MI / + 2· M2 + MII + MII /,
0,8 · 14535 · 1302 / 6 · 105 = 4 · 131,765 · 0,8 · As2 + 4 · 117,895 · As2 ,
звідки As2 = 197,4 / 893,23 = 0,22 (cм2),
As1 = 0,9 · As2 = 0,9 · 0,22 = 0,198 (см2);
для крайніх прольотів :
0,9 · 14535 · 1282 / 6 ·105 = 3 · 131,765 · 0,9 · As2 = 827,34 · As2 ,
As2 = 221,9 / 827,34 = 0,27 (см2).
Необхідно прийняти сітку з дроту Ø 4 Вр – І, з кроком S = 200 (мм),
As1 = As2 = 0,63 (см2).
1 2