Изгибающий  момент консоли у грани колонны:

     .

    Площадь сечения продольной арматуры при  ; =>

     - принимаем 2Æ18  S400 с A_s = 508мм².

    Колонна армируется пространственными каркасами, образованными из плоских сварных каркасов.

    Диаметр поперечных стержней при диаметре продольной арматуры Æ14 принимают Æ4  S500 с шагом S = 140 мм

6. Расчет монолитного  железобетонного  покрытия с балочными плитами.

 

    Для расчета принимаем следующие данные:

• длина здания, м – 62,5
• ширина здания, м –22,6
• количество главных пролетов – 4
• количество второстепенных пролетов – 11
• количество плит –3
• пролет второстепенной балки, м –5.682
• пролет главной  балки, м – 5,650
• пролет плиты, м – 1.883
• бетон

    - арматура класс S400

    6.1 Расчет и конструирование  монолитной железобетонной  плиты

 

    Назначаем предварительно следующие значения геометрических размеров элементов  перекрытия:

• высота и ширина поперечного сечения второстепенных балок:

     ; принимаем h=30см,  .

• высота и ширина поперечного сечения главных балок:

     ; принимаем h=40см, .

• высота плиты 7 см при максимальном расстоянии между осями второстепенных балок – 188,3 см.

    Высота  плиты определяется по максимальному  изгибающему моменту, исходя из оптимального для плит значения относительной высоты сжатой зоны: х/d = 0.1…0.2

    Необходимо, чтобы для плиты удовлетворялись  условия: V_max £ 2,5f_cdtbd,

    где V_max – максимальная поперечная сила у грани опоры; V £ j_b4f_cdtbd²/c

    где V – поперечная сила в конце наклонного сечения;

    j_b4 = 1,5 для тяжелого бетона;

    с – длина проекции наклонного сечения, начинающегося от опоры и принимаемого не более с_max = 2,5h_o.

6.1.1 Определение расчетных пролетов и нагрузок

 

    За  расчетные пролеты плиты в  коротком направлении принимаются:

    - крайние – расстояние от оси  опоры на стене до грани  ребра второстепенной балки:

    l_o1 = l – b/2 – c + a/2 = 188,3 – 12/2–20+ 12/2 = 168,3 см;

    - средние – расстояние в свету между второстепенными балками:

    l_o2 = l – b = 188,3 – 12 = 176,3 см.

    В длинном направлении l_o2 = l – b = 568,2– 18 = 550,2 см.

    Монолитные  балочные плиты (в нашем случае отношение  пролетов 550,2/176,3  = 3.12 > >2) при расчете рассматриваются как неразрезные балки шириной 100см, опертые на второстепенные балки. При ширине полосы 1м нагрузка, приходящаяся на 1м² плиты, равна по величине нагрузке на 1м погонной полосы. Подсчет нагрузки дан в таблице 4. 
 

    Нагрузки  на 1м² монолитного перекрытия    Таблица 4

 

    С учетом коэффициента надежности по назначению здания расчетная нагрузка на 1м плиты: q = (g + v)g_n =5,156x0,95= 4,898 кН/м.

6.1.2 Определение расчетных  усилий

 

    Определим изгибающие моменты с учетом перераспределения  усилий:

• в первом пролете (только при непрерывном армировании) и на первой промежуточной опоре:

    M₁ = M_B = ql_o1²/11 = 4,898x1,683²/11 = 1,261 кНм;

• в средних пролетах и средних опорах:

    M₂ = M_c = M_з = ql_o1²/16 = 4,898x1,763²/16 = 0,952 кНм.

    Так как для плиты отношение h/ l_o2 = 7/176,3 = 1/25,2 > 1/30, то в средних пролетах, окаймленных по всему контуру балками, изгибающие моменты уменьшаем на 20%, то есть они будут равны 0,8х0,952 = 0,762 кНм.

    Поперечные  силы: на первой промежуточной опоре  слева имеет максимальное значение и равна:

    V_max = 0,6ql_o1 = 0,6x4,898x1,683 = 4,946 кН.

    Определим по /2/ и приложению 1 методических указаний характеристики прочности бетона с  учетом заданной влажности окружающей среды.

    Бетон тяжелый, естественного твердения, класса С20/25: f_cd= 20/1,5 = 13,33МПа;

= 1,467 МПа.

    Армирование плиты может осуществляется в  виде отдельных стержней или сварных  сеток. Подбор продольной арматуры в  каждом сечении плиты выполняется  по соответствующим изгибающим моментам как для прямоугольного сечения с одиночной арматурой.

6.1.3 Определение толщины  плиты

 

    Принимаем x = 0,15,  тогда a_m =0,0885

    M_max = 1,261 кНм, V_max = 4,946 кН.

    

 

    Полная  высота плиты:

    h = d + a = 3,55 + (3 + 0,2) = 6,75 см, где а =3+ Ø/2 = 3 + 0,4/2 = 3,2 см;

(Ø= 5мм – предполагаемый  диаметр рабочей арматуры плиты); 3 см – защитный слой.

    Принимаем толщину плиты 70 мм из конструктивных соображений.

    Уточняем  полезную толщину плиты:

    d =7 – (3 + 0,2) = 3,8 см.

    Условие удовлетворяется.

      Условие – также удовлетворяется при с = с_max = 2,5d.

    Постановка  поперечной арматуры для плиты не требуется.

6.1.4 Подбор сечения  арматуры

 

    - в  первом пролёте и на первой  промежуточной опоре:

    Арматура  для сеток S500, f_yd = 450 МПа.

     ; x = 0,138; η = 0,950.

     , где  .

    Площадь сечения арматуры:

      

    - в  средних пролётах и на средних  опорах: М =0.762 кНм,

     ; x = 0,095; η = 0,967.

     ,

    Площадь сечения арматуры:

     ; 

    В соответствии с полученными значениями A_S принимаем следующие сетки:

    - в  средних пролётах и на средних  опорах сетка С1: , A_S1 =62,8мм²,

    - в  первом пролёте и на первой промежуточной опоре: дополнительная сетка С2:

     , A_S2 = 47,1 мм², всего A_S = A_S1+ A_S2 = 62,8+47,1 = 109,9 мм². 
 
 

    6.2 Расчет второстепенной  балки

6.2.1 Определение нагрузок

 

    Предварительно  назначаем размеры второстепенной балки:

    h = 30 см, b = 12 см.

    Ребро второстепенной балки монолитно  связано с плитой и поэтому  второстепенную балку рассматривают  как балку таврового сечения.

Определим расчетную  нагрузку на 1 погонный метр второстепенной балки, собираемую с грузовой полосы шириной равной максимальному расстоянию между осями второстепенных балок (1,883 м). Постоянная нагрузка:

    - от  собственного веса плиты и  кровли:  ;

    - от  веса ребра балки: 

    Итого:  g = 7,251 кН/м.

    Временная нагрузка:  ;

    Всего с учетом коэффициента надежности по назначению здания:

    q = (g + v)g_n = (7,251 + 3,39) 0,95 = 10,641 кН/м.

6.2.2 Определение расчетных  пролетов

 

    l₀₁ = l – c/2 – b/2 = 5682 – 250/2 – 180/2 = 5467 мм – для крайних пролетов;

    l₀₁ = l – b/2 – b/2 = 5682 – 180/2 – 180/2 = 5502 мм – для средних пролетов.

6.2.3 Определение расчетных  усилий

 

    Ординаты  огибающей эпюры изгибающих моментов вычисляются в сечениях через 0,2 l₀ по формуле      .

      Значения коэффициентов b принимаем по отношению:

    

Определение изгибающих моментов в различных сечениях второстепенной балки будем производить в  табличной форме:

Изгибающие  моменты второстепенной балки     Таблица 5