Расчет ребристой монолитной плиты


Расчет монолитного ребристого перекрытия - Доктор Лом

Например, имеется помещение с внутренними размерами 5х8 метров. Если делать в таком помещении сплошную монолитную плиту, опертую по контуру, то возможная высота такой плиты h = 15 см. При этом только масса плиты составит

m = 2500·5.4·8.4·0.15 = 17010 кг или около 17 тонн

где 5.4 и 8.4 полные размеры плиты с учетом опорных участков в метрах, ρ = 2500 кг/м3 - примерный удельный вес 1 кубического метра железобетона на крупном заполнителе щебне и с процентом армирования < 3%. Для определения более точного значения удельного веса следует учитывать множество различных факторов, данный вопрос здесь не обсуждается.

И потребуется для такой плиты около 6.8 кубометров бетона.

А если сделать монолитную плиту высотой 8 см по 4 прямоугольным балкам сечением примерно 10х20 см, расположенным с шагом 1.6 м, то масса такой плиты составит

m = 2500(5.4·8.4·0.08 + 0.1·0.2·5.4·4) = 10152 кг или около 10.15 тонн

для такой плиты потребуется около 4.06 кубометров бетона.

Как видим, разница ощутимая и лучше ощутить ее поможет расчет.

Пример расчета монолитного ребристого перекрытия с балочными плитами

Дано:

Исходные данные оставим такими же как при расчете монолитной сплошной плиты, опертой по контуру, для большей наглядности, т.е. примем максимальное значение временной равномерно распределенной нагрузки равным 400 кг/м2.

Для изготовления плиты и балок будет использоваться все тот же бетон класса В20, имеющий расчетное сопротивление сжатию Rb = 11.5 МПа или 117 кгс/см2 и арматура класса AIII, с расчетным сопротивлением растяжению Rs = 355 МПа или 3600 кгс/см2.

Требуется:

Подобрать сечение арматуры для плиты по балкам и более точно определить геометрические параметры балок.

Решение:

1. Расчет балок

Если балки будут бетонироваться отдельно от плиты перекрытия то расчет таких балок ничем не отличается от расчета обычных железобетонных балок прямоугольного сечения. А если и балки и плита будут бетонироваться одновременно, то такие балки уже можно рассматривать, как балки таврового сечения, у которых плита является полкой тавра, а сама балка является ребром тавра. При этом не только увеличивается высота балки, но и увеличивается площадь сжатой зоны бетона, что в итоге и дает значительную экономию. Пример расчета тавровой балки для рассматриваемого перекрытия приводится отдельно. В итоге мы имеем следующие предварительные параметры перекрытия, необходимые для расчета плиты:

Рисунок 313.1

На рисунке 313.1. а) размеры указаны в миллиметрах, однако для дальнейших расчетов удобнее использовать сантиметры.

2. Расчет монолитной плиты - многопролетной неразрезной балки.

Главные отличия расчета многопролетной балки от однопролетной можно вкратце сформулировать так:

2.1. Многопролетная неразрезная балка является статически неопределимой и степень статической неопределимости зависит от количества пролетов. В данном случае будет 5 пролетов, а значит балка будет четырежды статически неопределимой. А еще в многопролетной балке возникают моменты на промежуточных опорах. А так как железобетон является композитным материалом в котором бетон работает на сжатие, а арматура на растяжение, то в многопролетной балке армирования только в нижней зоне сечения недостаточно. На опорах, где будет происходить растяжение в верхней зоне сечения, потребуется армирование и в верхней зоне.

2.2. На значение момента в пролетах будет влиять характер приложения нагрузки. И если для однопролетной балки с опорами А и F варианты приложения нагрузки, показанные на рис. 313.1. г) и д) будут означать просто уменьшение нормальных напряжений в поперечных сечениях балки, то для многопролетной неразрезной балки такое изменение приложения нагрузки может приводить к тому, что вместо сжимающих напряжений в рассматриваемых сечениях будут действовать растягивающие и наоборот. Приведенные на рис.313.1. г) и д) варианты приложения нагрузки являются еще достаточно простыми. В действительности временные нагрузки будут скорее всего условно сосредоточенными - от мебели, от инженерного оборудования, от людей. Кроме того следует учитывать, что домохозяйки в целях изменения дизайна любят переставлять мебель в доме, а потому расчетных схем должно быть намного больше.

2.3. Балки, которые мы принимаем в данном случае за промежуточные опоры, будут под воздействием нагрузки прогибаться, и этот прогиб следует учитывать при расчетах, так как прогиб влияет на значения изгибающих моментов на опорах и в пролетах.

2.4. В крайних пролетах при выбранной расчетной схеме значения изгибающих моментов будут больше, чем в остальных. Это потребует установки арматуры большего сечения, а для бетонной конструкции изменение сечения арматуры при неизменных геометрических параметрах поперечного сечения означает изменение жесткости. Кроме того, образование трещин в растянутой зоне сечения также означает изменение момента инерции по длине плиты. А изменение жесткости также следует учитывать при расчетах.

Как видим, одно только перечисление проблем, возникающих при расчете многопролетной неразрезной балки, способно навсегда отбить охоту заниматься расчетами подобных конструкций. Тем не менее пробраться через дебри расчета все-таки можно. Например, расчет плиты согласно п.2.1 и 2.2 даст следующие результаты:

Рисунок 316.3

а расчет с учетом осадки опор внесет в эпюру моментов на центральном участке плиты следующие коррективы:

Рисунок 327.2

Если из соображений унификации принимать сечение арматуры одинаковым для всех пролетов, то таких данных достаточно для подбора арматуры. Кроме того, в этом случае не потребуется перерасчет с учетом изменения жесткости балки в различных пролетах. Так для крайних пролетов при расчете многопролетной балки было принято армирование 1 м ширины плиты 5 стержнями арматуры d = 6 мм, площадь сечения арматуры составляет А s = 1.42 см2

Примечание: В некоторых пособиях по расчету ЖБК предлагается производить расчет с учетом допустимых пластических деформаций бетона. При этом рачетные моменты на ближайших к середине опорах и в пролетах принимаются равными ql2/16, а на первых промежуточных опорах и в крайних пролетах М = ql2/11. Это позволит уменьшить армирование плиты на 15-25%. Но на мой взгляд для строителей-любителей, занимающихся расчетом и изготовлением 2-3 плит, намного важнее запас прочности, чем возможная экономия арматуры плюс куча возможных дополнительных расчетов.

Для надежной анкеровки арматуры все продольные стержни должны быть заведены за грань крайних опор - стен не менее чем на 5d - при отсутствии поперечной арматуры и не менее, чем на 10d - при наличии поперечной арматуры. Как правило в монолитных плитах поперечная арматура по расчету не требуется и согласно п.5.25 СНиП 2.03.01-84 в сплошных плитах вне зависимости от высоты поперечного сечения поперечную арматуру допускается не устанавливать, если такая арматура по расчету не требуется. Проверить необходимость установки поперечной арматуры можно по следующей формуле:

Qmax ≤ 2.5Rbtbho (170.8.1)

где Qmax - максимальное значение поперечной силы. Согласно расчету многопролетной балки на опорах А и F Qmax = 269.6·0.91 = 245.3 кг;

Rbt - расчетное сопротивление бетона растяжению, для класса бетона B20 Rbt = 9 кгс/см2

245.3 < 2.5·9·100·4.7 = 10575 кг

а также по формуле

Qmax ≤ 0.5Rbtbho + 3hoq (170.8.2.1)

245.3 < 0.5·9·100·4.7 + 3·4.7·6.1 = 2201 кг

Как видим, условие выполняется с очень большим запасом, тем не менее принимаем минимально допустимую длину заделки не менее 10d = 10·6 = 60 мм. Таким образом конструктивно принятая длина опирания 80 мм является достаточной.

Перед промежуточными опорами стержни нижнего армирования должны заходить в сжатую зону бетона (нижняя зона сечения) на расстояние не менее чем на 12d = 72 мм и не менее чем

lan = (ωanRs/Rb + Δλan)d (328.1)

lan = (0.5·3600/105.3 + 8)6 = 151 мм

не менее 10d и не менее 200 мм.

Таким образом длина стержней нижнего армирования в крайних пролетах должна составлять не менее 0.75l + lan = 0.75·1512 + 151 = 1334 мм или около 135 см. В средних пролетах длина продольных стержней может составлять около 0.5l + 2lan = 1156 мм или около 120 см.

Стержни верхнего армирования над промежуточными опорами должны заходить в сжатую зону сечения (верхняя зона сечения) на такое же расстояние, вот только область действия отрицательного изгибающего момента в разных пролетах разная. Обычно считается, что достаточно завести арматуру на 0.25l в каждую сторону от опоры. Однако с учетом огибающей эпюры моментов лучше увеличить это расстояние до 0.3l над опорами С и D. Таким образом длина стержней верхнего армирования должна составлять не менее 0.25l·2 + b = 0.5·151.2 + 11 = 87 см над опорами В и Е, 0.6·151.2 + 11 = 102 см. Для унификации можно принять длину стержней 100 см над всеми промежуточными опорами.

Так как на крайних опорах плита будет частично защемлена расположенной выше стеной, то на приопорных участках крайних опор - стен также предусматривается верхнее армирование для восприятия отрицательного изгибающего момента. Стержни верхнего армирования как правило имеют длину около 1/10 длины пролета, считая от грани опоры.

Для балок - ребер принимаем нижнее армирование по расчету - 2 стержня d = 18 мм, конструктивное верхнее армирование стержнями d = 10 мм и поперечное армирование стержнями d = 6 мм, шаг поперечной арматуры 300 мм на 1/4 длины с каждой стороны, посредине 600 мм.

В целом армирование плиты может выглядеть так:

Рисунок 313.1

Впрочем возможны и другие варианты (на размеры и диаметры, указанные на рисунке, смотреть не стоит, данный рисунок приводится просто как пример):

Рисунок 401.1. Варианты армирования монолитной неразрезной плиты б) сварными рулонными сетками с переходом в верхнюю зону сечения на промежуточных опорах, в) сварными одинарными плоскими сетками г) отдельными стержнями (одиночной арматурой).

Примечание: Если планируется армирование стандартными сварными сетками, то сечение арматуры можно пересчитать в связи с большим расчетным сопротивлением проволочной арматуры. При этом изменятся и все остальные параметры.

Конечный результат:

m = 2500(5.4·8.2·0.06 + 0.11·0.24·5.4·4) = 8067 кг или около 8.067 тонн

для такой плиты потребуется около 3.23 кубометров бетона. В итоге экономия бетона составит больше, чем в 2 раза. Экономия арматуры также будет значительной.

Пример расчёта и конструирования железобетонной ребристой плиты покрытия

Конструктивные решения

Рассчитать и сконструировать железобетонную ребристую плиту покрытия по следующим исходным данным:

-  плита изготовлена из бетона класса В20. Расчётное сопротивление бетона

Rb = 11,5МПа = 1,15кН/см2; Rbt = 0,9МПа = 0,09кН/см2;

- продольная рабочая арматура класса А400. Расчётное сопротивление арматуры

Rs = 355МПа = 35,5кН/см2;

- монтажная арматура из проволоки класса В500. Расчётное сопротивление проволоки Rs = 415МПа = кН/см2; Rsw = 300кН/см2;

- поперечная арматура из класса А240.

Расчётное сопротивление арматуры

Rs = 215МПа = 21,5кН/см2; Rsw = 170МПа = 17,0кН/см2;

- и класса А400 с расчётным сопротивлением Rs = 355 = 35,5кН/см2;

- монтажные петли из арматуры класса А240 с расчётным сопротивлением

Rs = 215МПа = 21,5кН/см2.

         В целях унификации размеры плиты покрытия принимаем по типовой серии, размеры плиты: ширина b = 1490мм, длина = 4180мм, высота h = 300мм, длина опорных площадок ℓоп = 130мм.

Сбор нагрузок

Нагрузки на плиту складываются из постоянных и временных. Подсчёт нагрузок ведём в табличной форме по требованиям СНиП2.01.07 – 85 «Нагрузки и воздействия».

Рисунок 11 – Многослойная конструкция для расчета нагрузки на ребристую плиту перекрытия

Таблица 5 - Сбор нагрузок на один квадратный метр покрытия

Вид нагрузки Подсчёт Норм. нагрузка

Коэффиц. надёж,γƒ

Расчётная нагрузка

 1 Постоянные нагрузки

1 Гравий, втопленный в битум 0,01 * 16 0,16 1,3

0,21

2 Трёхслойный рубероидный ковёр 0,03 * 3слоя 0,09 1,3

0,12

3 Цементно – песчаная стяжка 0,03 * 17 0,51 1,3

0,66

4 Ребристая плита ПР - 1,065 1,1

1,17

                 Итого:   qn = 1,83  

q = 2,16

2 Временные нагрузки

Снеговая нагрузка S = S0 *µ = 2,4 * 1 = 2,4 Sn= 0,7*S = 0,7* 2,4 = 1,68 Sn = 1,68 -

2,4

                   Всего:     qn = 3,51кПа -

q = 4,56кПа

           

 

Нагрузка на 1м длины плиты  перекрытия собирается с её номинальной ширины:

q = 4,56 * 1,5 = 6,84кН/м. Плиту условно разделяем на 2 элемента: полку и рёбра и расчёт ведём отдельно.

Расчёт полки

Для расчёта вырезаем полосу шириной 1м и рассчитываем как балку на двух опорах.

              1 Расчётная схема полки

       Расчётная схема полки имеет вид, представленный на рисунке 12.

Рисунок 12 – Расчетная схема полки ребристой плиты покрытия

 

Расчётную длину ℓр полки вычисляем по формуле

р = ℓ - 2 (ℓоп/2),                                                              (30)

где ℓ - длина полки равна ширине плиты;

оп – длина опорных площадок (см. п.1.3)

р = 1490 – 2 * (130/2) = 1360мм = 1,36м

 

2 Статический расчёт полки

Изгибающий момент определяем по формуле

Мmax = q * ℓр2/8                                                                      (31)

Мmax = 6,48 * 1,362/8 = 1,5кНм

       Расчётное сечение полки имеет прямоугольное сечение (рисунок 13)

    Рисунок 13 - Расчетное сечение полки

 

 Ширина b = 1240мм;

         Принимаем расстояние от нижнего растянутого волокна бетона до центра тяжести арматуры а = 15мм.

         Находим рабочую высоту сечения по формуле

h0 = h – а                                                                               (32)

где h – высота полки сечения

h0 = 30 – 15 = 15мм = 1,5см

 

3 Расчёт по нормальным сечениям

1  Определяем расчётный коэффициент А0 по формуле

 А0 = Мmax/ (Rb * b * h02)                                                          (33)

 А0 = 150/(1,15 * 124 * 1,52) = 0,468

2  Устанавливаем граничное значение коэффициента АR по табл.П.3.8

(Приложения 3) АR = 0,39. Граничное значение меньше АR = 0,39 < А0 = 0,468

Увеличиваем высоту полки h = 4см, тогда h0 = 4 – 1,5 = 2,5см

А0 = 150/(1,15 * 124 * 2,52) = 0,168

АR = 0,390 > А0 = 0,168 Условие соблюдается.

По табл. П.3.9. (Приложения 3) определяем коэффициент η = 0,908

3  Определяем требуемую площадь монтажной арматуры по формуле

Аsтреб. = Мmax /(η * h0 * Rs )                                                      (34)

Аsтреб. = 150/(0,908 * 2,5 * 41,5) = 1,59см2

По требуемой площади принимаем монтажную арматуру. Задаёмся количеством стержней 8 Ø 6 В500 С Аs = 2,28см2.

      

Расчёт поперечных рёбер

   

  В целях упрощения расчёта некоторым защемлением поперечных рёбер на опорах пренебрегаем и рассматриваем поперечные рёбра, как свободно опёртые балки пролётом ℓр = 1,24м с равномерно распределённой нагрузкой.

 

1 Расчётная схема поперечного ребра

Рисунок 14 – Расчетное сечение поперечного ребра

       Расчётное сечение ребра принимаем таврового сечения с шириной полки, равной расстоянию между осями рёбер, то есть bƒ΄ = 120см,  рисунок 14.

 

hƒ΄ = 30мм = 3см;

h = 140мм = 14см;

b = 40мм = 4см;

bƒ΄ = 1200мм = 120см

Принимаем а = 3 см, тогда рабочая высота сечения h0 = h – а

h0 = 14 – 3 = 11см

2 Статический расчёт поперечного ребра

       Нагрузка на 1 погонный метр ребра, согласно принятым на чертеже 5 размерам, будет равна расчётной нагрузке от полки и от собственного веса ребра. Вычисляем расчётную нагрузку от собственного веса ребра

qв = (0,04 + 0,09) /2 × (0,14 - 0,03) × 2500 × 1,1 = 20 кг/м = 200Н/м = 0,2кН/м

Расчётная нагрузка от полки qп = 4,56 × 1,2 = 5,472 кН/м  
Полная расчётная нагрузка будет равна: q = qв + qп 

q = 0,2 + 5,472 = 5.672 кН/м = 5,7кН/м

Наибольший изгибающий момент вычисляем по формуле 35

Мmax  = (5,7 × 1,242)/8 = 1,1кНм

а наибольшую поперечную силу по формуле

Qmax = (q × ℓр) /2                                                                              (35)

Qmax  = (5,7 ×1,24) / 2 = 3,5 кН

 

       3 Расчёт по нормальным сечениям

3.1 Полагаем, что имеем первый случай расчёта тавровых сечений, когда сжатая зона

х < hƒ΄.

3.2 Находим коэффициент А0 по формуле (33)

А0 = 110 / (1,15 × 120 × 112) = 0,0066

3.3 Сравниваем его с граничным значением коэффициента АR для арматуры В500 (таблица П.3.8. Приложения 3). АR = 0,376 > А0 = 0,0066. Условие соблюдается. Продолжаем расчёт.

3.4 По таблице П.3.9 (Приложения 3) определяем значение коэффициента η = 0,995.

3.5 Находим требуемую площадь арматуры по формуле (34).

Аsтреб.  = 110 /(0,995 × 11 × 43,5) = 0,231см2

3.6 По требуемой площади принимаем арматуру. Задаёмся количеством стержней и ставим их в поперечных рёбрах 2 Ø 4В500 с Аs = 0,25см2.

4  Расчёт по наклонным сечениям

4.1 Проверяем прочность по наклонной полосе между трещинами по формуле

Qmax ≤  0,3 × φb1 × Rb × b × h0                                                            (36)

где φb1 – коэффициент = 1;

           3,5 ≤ 0,3 × 1 × 1,15 × 4 × 11 = 13,2кН

Qmax = 3,5 кН ≤ 13,2 кН. Условие выполняется.

4.2 Назначение поперечных стержней. Диаметр поперечных стержней вычисляется по формуле

dsw = 0,25 × ds                                                                                         (37)

где ds – диаметр рабочей арматуры (п 3.6)

dsw = 0,25 × 4 = 1мм. Принимаем dsw = 3см с Аs = 0,071см2.

4.3 Назначаем шаг поперечных стержней. На участках, расположенных вблизи опор, принимаем шаг по формуле

sw = 0,5 × h0 , но не более 300мм                                                          (38)

sw = 0,5 × 11 = 5,5 см

Принимаем 100мм. Проверяем отношение

sw /h0 < ( Rbt × b × h0)/Q                                                                           (39)

10/11 < (0,09 × 4 × 11) / 3,5

0,9 < 1,1. Условие выполняется.

4.4 Расчёт прочности наклонных сечений.  

1 Определяем усилие qsw  = (Rsw × Аsw)/sw                                            (40)

qsw = (17 × 0,071) / 5,5 = 0,22кН/см

2 Полученное усилие сравниваем с условием

qsw ≥ 0,25 × Rbt × b                                                                                    (41)

qsw ≥ 0,25 × 0,09 × 4 = 0,09; 0,12 ≥ 0,09; условие выполняется, поэтому поперечную арматуру учитываем в расчёте.  

3 Назначаем места проверки наклонных сечений. При  равномерно распределённой нагрузки принимаем с = h0 = 11см.

4 Определяем поперечную силу, воспринимаемую бетоном в нормальном сечении, по формуле

Qb1 = 0,5 × Rbt × b × h0                                                                                (42)

Qb1 = 0,5 × 0,09 × 4 × 11 = 1,98кН

Qb1 × (2,5/(а/h0)) ≤ 2,5 × Rbt × b × h0                                                         (43)

1,98 × (2,5/(11/11)) ≤ 2,5 × 0,09 × 4 × 11; 4,95кН ≤ 9,9кН.

Условие выполняется.

5Определяем поперечную силу воспринимаемую поперечной арматурой по формуле  

Qsw1 = qsw × h0                                                                                              (44)

Qsw1 = 0,12 × 11 = 1,32кН

6  Проверяем выполнение условия

Q1 ≤ Qb1 + Qsw                                                                                                                                                 (45)

где Q1 = Qmax = 3,5кН                                                                                    

3.5кН ≤ 4,95кН + 1,32кН 3,5кН ≤ 6,27кН Условие выполняется, прочность проверенного сечения обеспечена.

7  Проверяем наклонное сечение на расстоянии с = 2h0 = 2 × 11 = 22см. Коэффициент, на который следует умножать величину Q1, равен единицы.

Qb1 = 0,5 × 0,09 × 4 × 11 = 1,98кН,

Q sw1 = 0,12 × 11 = 1,32кН,                                                                                

Q1 ≤ 1,98 + 1,32 = 3,3кН,

где нагрузка q1 = q – 0,5 qп                                                                            (46)

q1 = 6,84 – 0,5 × 3,51 = 5,08кН/м = 0,0508кН/см

Q1 = Qmax – q1 × с                                                                             (47)

Q1 = 3,5 – 0,0508 × 22 = 2,4кН; 2,4кН ≤ 3,3кН.

Условие выполняется – прочность обеспечена. 

8Конструируем каркас поперечного ребра:

- навсём участке поперечного ребра выполняется условие Q1 ≤ Qb, устанавливаем поперечную арматуру с шагом 55мм.

 

Расчёт продольных рёбер

       

 Плиту рассматриваем как однопролётную балку таврового сечения с равномерно распределённой нагрузкой.

1  Расчётная схема продольного ребра

Расчётное сечение продольного ребра показано на рисунке 15

Рисунок 15 – Расчетное сечение продольного ребра

h = 300мм; hƒ́́ = 40мм; bƒ = 1490 – 40 = 1450мм; b = 65 × 2 = 130мм;

принимаем расстояние от нижнего растянутого волокна бетона до центра тяжести арматуры а = 3см, тогда рабочая высота сечения h0 = h – а = 30 – 3 = 27см.

 

2 Статический расчёт продольного ребра

Расчётная схема продольного ребра на рисунке 16.

Рисунок 16 – Расчетная схема продольного ребра

р  = 4180 – 2 (130/2) = 4050мм = 4,05м;

q = 6,84кН/м ;

Мmax = (6,84 × 4,052)/8 = 14,кНм = 1400кНсм;

Qmax = (6,84 × 4,05)/2 = 13,85кН.

3 Расчёт по нормальным сечениям

3.1Устанавливаем расчётный случай тавровых элементов по формуле

Мmax ≤ Мƒ = Rb × bƒ × hƒ × (h0 – 0,5 × hƒ)                                      (48)

Мƒ = 1,15 × 145 × 4 (27 – 0,5 × 4) = 16675кНсм =166,75кНм;

Мmax = 14кНм ≤ Мƒ = 166,75кНм. Первый расчётный случай.

       3.2Определяем значение коэффициента А0 по формуле (33)

А0 = 1400 /(1,15 × 145 × 272) = 0,012

3.3 Сравниваем полученное значение коэффициента с его граничным значением АR по табл. П.3.8 (Приложения 3). АR = 0,390 > А0 = 0,012.

Условие выполняется, продолжаем расчёт.

 3.4 По таблице П.3.9 (Приложения 3) определяем значение коэффициента

η = 0,988 и находим требуемую арматуру по формуле (34)

Аsтреб.  = 1400 /(0,988 × 27 × 35,5) = 1,48см2.  

       По требуемой площади принимаем арматуру. Задаёмся количеством стержней продольной рабочей растянутой арматуры и ставим её в продольных рёбрах. Принимаем по таблице П.3.7 (Приложения 3) 1 Ø14А400 с Аs = 1,539см2. Продольную арматуру объединяем в каркас и ставим в продольные рёбра.

 

       4 Расчёт по наклонным сечениям

4.1Выполняем расчёт прочности по полосе между наклонными сечениями. Проверяем выполнения условия по формуле (36)

Q ≤ 0,3 × 1 × 1,15 × 13 × 27 = 121,1кН;

Qmax = 13,85кН ≤ Q = 121,1кН. Условие выполняется, прочность сжатой зоны между наклонными сечениями обеспечена.

4.2 Назначение поперечных стержней. Диаметр поперечных стержней выполняем по формуле (37)

dsw = 0,25 × 14 = 3,5см. Назначаем диаметр поперечных стержней 6мм.

4.3 Назначаем шаг поперечных стержней sw. На участках вблизи опор принимаем шаг sw = 0,5h0 = 0,5 × 27 = 13,5см = 135мм. Принимаем шаг 130мм. Проверяем отношение по формуле (5.10)

13/27 < (0,09 × 13 × 27)/20;  0,48 < 1,58. Условие выполняется.

4.4 Определяем усилие по формуле (40).

qsw = (17 × 0,283)/13 = 0,37кН/см

Полученное усилие сравниваем с условием (41)

qsw = 0,37 > 0,25 × 0,09 × 13 = 0,29кН/см. Условие выполняется, поперечные стержни учитываем в расчёте.

       Назначаем место проверки наклонного сечения, принимая а = h0 = 27см.

       Определяем поперечную силу, воспринимаемую бетоном в нормальном сечении по формуле (42)

Qb1 = 2,5 × 0,09 × 13 × 27 = 79,0кН;

Qb1  = 0,5 ×0,09 × 13 × 27 = 15,8 × 2.5 = 39.5кН < 79,0кН. Условие выполняется.

       Определяем поперечную силу, воспринимаемую поперечной арматурой по формуле 44.

Qsw1  = 0,37 × 27 = 10кН.

       Проверяем условие (45)

Q1 ≤ 39.5 + 10 = 49,5кН. Q1 = Qmax = 13,85кН. Q1= 13,85кН ≤ 49,5кН. Условие выполняется, прочность проверенного сечения обеспечена.

       Проверяем наклонное сечение на расстоянии а = 2 × h0 = 2 × 27 = 54см; значение коэффициента, на который следует умножать величину Q1 равен единицы

Qb1 = 0,5 × 0,09 × 13 × 27 = 15,8кН;

Qsw1 = 0,37 × 27 = 10кН;

Q1 ≤ 15,8 + 10 = 25,8кН;

Q1 = 13,85 – 0,0508 × 54 = 11,11кН. 11,11кН ≤ 25,8 кН. Условие выполняется - прочность обеспечена.

Конструируем каркас продольного ребра плиты: на всём участке продольного ребра устанавливаем арматуру с шагом поперечных стержней 130мм.

 

Расчёт монтажных петель

       Определяем монтажные петли из условия подъёма петли за три точки по формуле (26)

 Аs = 1,6 × Р / 3 * Rs                                                                                 

       где Аs – площадь сечения стержня арматуры подъёмных петель, см2;

   Р – вес плиты, кН;

  1,6 – коэффициент динамичности

Аs = 1,6 × 1,1 × 30,65/ 3 * 21,5 = 0,872см2.

       Принимаем по сортаменту арматуры табл. П.3.7 (Приложение 3) 4 петли Ø10А240 с площадью Аs = 3,14см2.

      

Расчёт монолитного ребристого перекрытия


Уроки по LIRA SAPR. Жмите>>>

Расчёт железобетонных конструкций в Excel
Ширина раскрытия трещин в ЖБК
Как я приобретал опыт в проектировании ЖБК
Расчёт монолитного ребристого перекрытия

Эта статья – рассуждение на тему расчёта монолитных железобетонных конструкций в различных расчётных комплексах.

Многие проектировщики сталкивались с проблемой расчёта монолитных железобетонных плит усиленных балками (другие названия: монолитное ребристое перекрытие, балки с тавровым сечением, балочное монолитное перекрытие и т. д.). С балкой на двух опорах проблем не возникает – тут всё просто: расчётная схема, нагрузки, формулы, усилия, арматура, трещины. Проблемы появляются, когда такую балку (ребристую плиту) нужно смоделировать в конечно-элементной модели каркаса здания. Многие над этим ломают голову, я тоже ломал. Для получения объективных данных я решил посчитать такую конструкцию в двух разных программных комплексах: LIRA и MicroFe.

Исходные данные для задачи: Пролёт балки 9 м. Опоры – жёсткое защемление с двух сторон. Для чистоты эксперимента собственный вес не учитывается. Модуль упругости материала 29420 МПа Нагрузка – распределённая по верху плиты 1 т/м2. Поперечное сечение изображено на рисунке

Несколько слов по поводу моделирования данной конструкции в программных комплексах. Начнём с ПК ЛИРА САПР. Если почитать форумы проектировщиков, то практически везде вы найдёте советы моделировать балку (стержень) в плоскости плиты, а потом задать её эксцентриситет при помощи жёстких вставок. В то же время официальная техническая поддержка ЛИРА САПР рекомендует задавать балку ниже плоскости плиты, и, что самое главное, удалять участок плиты над стержнем шириной равной ширине ребра, дабы не было двойного учёта бетона при расчёте прочности и подборе армирования. Таким образом балка и плита живут как бы отдельно друг от друга. Это устраняется введением абсолютно жёстких тел (АЖТ) в каждом треугольнике узлов (плита-балка-плита). Способ довольно трудоёмкий, т. к. АЖТ вводится для каждоё тройки узлов отдельно. В итоге В ПК ЛИРА конструкция была смоделирована двумя способами: с жёсткими вставками и жёсткими телами.

В программе MicroFe конструкция моделировалась при помощи элементов “подбалок”. Разбивка плитной части на конечные элементы в каждой расчётной модели задавалась одинаковой – 0.5х0.5 м. Основные результаты расчёта представлены ниже. Собственный вес при расчёте не учитывался.

Общий вид расчётной схемы

Жёсткости конечных элементов. Толщина плиты во всех случаях равнялась толщине полки сечения.

Первая проверка – это суммарная реакция опор, которая должна равняться сумме приложенных на конструкцию нагрузок. Во всех трёх задачах она оказалась равной 720 кН = 72 тс.

Эпюры изгибающих моментов

Прогиб балки в каждом из случаев:

ЛИРА, задача с жёсткими вставками – 6.97 мм

ЛИРА, задача с АЖТ – 6.54 мм

MicroFe – 7.1 мм

Армирование подбиралось по II группе предельных состояний (с учётом требований по ограничению ширины раскрытия трещин), в итоге получилось:

Нижнее армирование

ЛИРА, задача с жёсткими вставками – 17.3 см2.

ЛИРА, задача с АЖТ – 19.14 см2.

MicroFe – 6.28 см2

Верхнее армирование

ЛИРА, задача с жёсткими вставками – 15.72 см2

ЛИРА, задача с АЖТ – 26.6 см2

MicroFe – 29.45 см2

Как видно, результаты очень даже разные, особенно в нижнем армировании. Главный вопрос – где правда, и какому расчётному комплексу верить? Если Вы в своей работе решали эту проблему, поделитесь этим в комментариях к статье.

 

Поделиться с друзьями этой статьей



Другие уроки по теме

Перекрытия в автокаде

Уроки по LIRA SAPR. Жмите>>> Многопустотные плиты перекрытия длиной 4.8–6.3 м (марки ПК) с шагом 0.3 м, шириной 1, 1,2 и 1,5 м и высотой 220 мм изготавливаются из тяжёлого бетона. Класс бетона по прочности определяется заводом–изготовителем. Армирование плиты в нижней (растянутой) зоне выполняется из высокопрочной проволоки периодического профиля диаметром 5 мм с выраженными анкерными головками, по граням контура […]

Вопросы и ответы по авторскому надзору

Уроки по LIRA SAPR. Жмите>>> Узнай ещё: Авторский надзор опыт работы Может ли авторский надзор осуществлять другая организация (не выполнявшая проект)? В соответствии с СП 11-110-99 3.5 Проектировщик – физическое или юридическое лицо, разработавшее, как правило, рабочую документацию на строительство объекта и осуществляющее авторский надзор. Работы по авторскому надзору могут выполняться сторонней организация, т. е. следить […]

Ребристый монолит. Расчет ребристой плиты перекрытия: производим самостоятельно

В случае, когда в строящемся доме будет больше одного этажа, вопрос об укладке перекрытий избежать не получится. Функционально на них возложена задача, разделять этажи и нести полезную нагрузку в виде собственного веса, людей и мебели, находящихся на них. Следовательно, их прочность и несущая способность должна быть достаточной, но при этом крайне желательно снизить их общий вес, поскольку избыточные нагрузки нежелательны ни для стен, ни для фундамента. Для облегчения веса с сохранением прочностных характеристик используются самые разные конструкции, в том числе и, так называемые, ребристые перекрытия.

Конструкционные особенности ребристого монолитного перекрытия

Давайте разберемся, что из себя представляет данный вид конструкции и каковы перспективы его применения в частном строительстве.

Ребристые монолитные перекрытия состоят из балок, которые могут идти в одном или двух направлениях, и плиты, соединенной с балками в единую конструкцию (т.е. работают балки совместно с опирающейся на них плитой). Применяются такие конструкции при строительстве зданий с большими пролетами (промышленных зданий, торговых центров, метрополитена, водоохранных, хозяйственных сооружений и т.д.).


двунаправленное ребристое перекрытие

опалубка для ребристого перекрытия

Применение взамен плоской ж/б плиты обусловлено уменьшением расхода бетона при возведении перекрытия и, как следствие, снижением нагрузки на несущие стены и фундамент. Снижение нагрузки на несущие конструкции здания позволяет архитекторам создавать более интересные по своему дизайну сооружения. Не второстепенным фактором является и уменьшение затрат на заливку бетона и армирование. Для создания ребристых перекрытий используют бетон класса В15-В25 и арматуру следующих классов: А240, А300, А400, В500. Выбор класса зависит от реализации конкретной конструктивной задачи. Изготовление данного вида межэтажных плит ничем не отличается от других железобетонных конструкций, за исключением принципа использования специальной съёмной опалубки. Принципиальную схему и внешний вид конструкции вы можете видеть на рисунке. Именно за счет формы опалубки создаются в итоге «ребра».

Межэтажные перекрытия по - экологичность совмещённая с экономией.

С общими понятиями мы разобрались. Теперь поговорим о применимости ребристых монолитных перекрытий при строительстве коттеджей и загородных домов для постоянного проживания. В сети существует достаточно большое количество информации о создании подобных конструкций своими руками. Такое внимание к наличию «ребер» в межэтажном ж/б перекрытии определяется, прежде всего, желанием сэкономить на его строительстве. Однако при этом стоит учитывать следующие моменты:

  • Необходим грамотный расчет конструкции;
  • Строительные компании предлагают в прокат съёмную опалубку и стойки, необходимые для изготовления ребристых плит, однако заказ в аренду такой опалубки обойдется гораздо дороже, чем для классической монолитной плоской плиты, что может в итоге нивелировать экономию на бетоне;
  • Создание опалубки своими руками (например, из досок или плит ОСБ) довольно длительный и трудоемкий процесс, т.е. вам придется учитывать и высокую трудоемкость работы;
  • Кроме того внешний вид потолка с балками впишется не во всякий интерьер. Возможно, его придется впоследствии зашивать гипсокартоном или другими материалами.


двунаправленное ребристое монолитное перекрытие

перекрытие по профнастилу

Правильно уложенные перекрытия сделают конструкцию надежной.

Этапы строительства своими руками

Окончательная конструкция ребристого монолитного перекрытия должна представлять собой плиту, совершенно ровную сверху, и в нижней части имеющую балочную усиливающую конструкцию. Причём плита и балки заливаются одновременно, образуя едино-монолитную конструкцию, из-за чего она набирает максимально возможную прочность. Чаще всего при самостоятельном возведении в качестве опалубки используются специальные короба, изготовленные из ударопрочного пластика. Изготовить опалубку можно и из листов пенопласта, скрепленных между собой. Они укладываются на специально сооружённом настиле, который снизу подпирается стойками – это предотвратит провисание настила с момента залива бетонной смеси и до её полного схватывания. На настил и стойки с целью экономии можно пустить лес, который впоследствии будет использоваться для строительства кровли. Более дорогим вариантом будет инвентарная опалубка.

Проёмы, которые образуют балки, прокладываются по всей длине арматурным каркасом, состоящим из прутов арматуры диаметром 12-16мм (в зависимости от предполагаемых нагрузок) и обвязки (примерно 6-8мм). Вся верхняя плоская часть усиливается арматурной сеткой (в 2 слоя) с шагом 10-20см. Арматуру укладывают так, чтобы со всех сторон ее закрывал защитный слой бетона не менее 20 мм в толщину. После того, как все составные части будущего перекрытия уложены и надёжно закреплены стойками, начинается заливка бетона.



Идеальным считается то перекрытие, плоскость которого была залита за один раз, поэтому самостоятельное замешивание раствора в бетономешалке крайне нежелательно. Это приведёт к тому, что плита не будет иметь одинаковую прочность по всей площади а, следовательно, появятся аварийно-опасные места. Для того чтобы получить надёжное перекрытие с максимальным запасом прочности используйте покупной бетон, доставляемый на стройплощадку в «миксере» (самостоятельно довольно сложно соблюсти правильную дозировку всех составляющих бетонной смеси). Таким образом, вы сможете залить плиту за один раз, и она получится абсолютно надёжной.

Перекрытия по профнастилу

К типу ребристых монолитных перекрытий относятся и плиты, заливаемые по профнастилу, используемому в качестве несъёмной опалубки. Профнастил также работает как внешняя арматура (при грамотном выполнении сцепления с бетоном). Стоит оговориться, что в таком типе плиты обязательно наличие должного армирования. Поэтому теорети

Расчет и конструирование монолитного ребристого перекрытия с балочными плитами

Nbsp;

Содержание

1. Общие сведения ……………………………………………………………….

2. Расчет и конструирование монолитного ребристого перекрытия с балочными плитами……………………………………………………………

2.1. Конструктивная схема перекрытия. (пример расчета)……………………

2.2. Назначение размеров поперечного сечения элементов………………….

2.3. Данные для проектирования……………………………………………….

2.4. Расчет и конструирование плиты …………………………………………

2.4.1. Определение расчетных пролетов и нагрузок……………………………

2.4.2. Определение изгибающих моментов……………………………………..

2.4.3. Проверка принятой толщины плиты……………………………………..

2.4.4. Расчет прочности нормальных сечений плиты………………………….

2.4.5. Армирование плиты сварными сетками…………………………………

2.5. Расчет и конструирование многопролетной второстепенной балки…….

2.5.1. Определение расчетных пролетов и нагрузок…………………………….

2.5.2. Определение изгибающих моментов и перерезывающих сил…………..

2.5.3. Проверка принятой высоты сечения балки……………………………….

2.5.4. Расчет прочности нормальных сечений и подбор арматуры……………

2.5.5. Расчет прочности наклонных сечений……………………………………

 

Библиографический список……………………………………………………

 

 

Общие сведения

Монолитное ребристое перекрытие состоит из плиты, второстепенных балок, являющихся опорой для плиты, главных балок, которые воспринимают нагрузки от второстепенных балок и передают их на колонны или стены. Все элементы перекрытия бетонируются вместе и представляют собой единую конструкцию.

Проектирование монолитного перекрытия включает в себя компоновку конструктивной схемы, расчет плиты, второстепенных и главных балок, а также их конструирование.

В компоновку конструктивной схемы входит выбор сетки и шага колонн, направление главных балок, шаг второстепенных балок. Компоновка производится с учетом назначения сооружения, архитектурно-планировочного решения, технико-экономических показателей и т.д. Направление главных балок может быть поперечным или продольным (вдоль здания). Устройство главных балок поперек здания обеспечивает его повышенную пространственную жесткость в поперечном направлении. Продольное расположение главных балок способствует улучшению освещенности потолка.

Пролет главных балок - 6¸8 м, высота сечения , ширина сечения . Второстепенные балки размещают так, чтобы ось одной из балок совпадала с осью колонны. Пролет второстепенных балок составляет 5¸7 м, высота сечения , ширина сечения . Высоту сечения балок назначают кратной 50 мм, если она не более 600 мм и кратной 100 мм при большей высоте.

Пролет плит (1,5¸2,8) м. Толщина плиты по экономическим соображениям должна быть возможно меньшей, но не менее тех значений, которые указаны в нормах [1], а именно: для междуэтажных перекрытий жилых и общественных зданий – 50 мм; для междуэтажных перекрытий производственных зданий – 60 мм; для покрытий – 40 мм. При временной нагрузке до 15 кПа толщину плит принимают 60¸100 мм.

Пролеты балок и плиты должны приниматься равными или отличающимися не более 10% для балок и 20% для плиты. Глубина опирания на наружные стены составляет не менее 120 мм для плиты и 250 мм для балок.

Привязка внутренней грани наружной стены к разбивочной оси 200 мм.

Перекрытия, как правило, выполняют из бетона класса В15 и армируют арматурной проволокой класса Вр-I и стержневой арматурой классов А-II, А-III.

 

 

Элементы перекрытия рассчитывают и конструируют отдельно для плиты, второстепенной и главной балки. При этом придерживаются следующего порядка:

1) производят компоновку конструктивной схемы перекрытия;

2) принимают высоту и ширину расчетного сечения;

3) устанавливают расчетные схемы и пролеты;

4) вычисляют нагрузки;

5) определяют расчетные усилия – изгибающие моменты и поперечные силы;

6) задаются расчетными параметрами материалов – классом бетона, арматуры, выписывают из соответствующих таблиц их расчетные сопротивления;

7) рассчитывают площадь сечения продольной арматуры по изгибающему моменту;

8) проверяют наклонное сечение на действие поперечной силы и определяют количество поперечной арматуры;

9) производят конструирование рассчитанного элемента;

10) составляют рабочий чертеж.

Рассмотрим расчет и конструирование балочной плиты и второстепенной балки.

Плиты монолитных перекрытий могут быть балочными или опертыми по контуру. Балочные плиты характеризуются соотношением сторон  В них изгибающие моменты, а также кривизна от нагрузки в поперечном направлении значительно больше, чем в продольном. Поэтому изгибом в продольном направлении пренебрегают. В плитах, опертых по контуру, учитывают изгиб в двух направлениях.

Для расчета балочных плит выделяют полосу шириной I м и рассматривают ее как неразрезную многопролетную балку, опертую на второстепенные балки и наружные стены. При числе пролетов свыше пяти, плита рассматривается как пятипролетная балка. Расчетное значение средних пролетов плиты равно расстоянию в свету между гранями второстепенных балок , крайних пролетов (при свободном опирании одного конца плиты на стену) – расстоянию между гранью ребра второстепенной балки и осью опоры на стене

                             .                         

Изгибающие моменты определяют с учетом перераспределения усилий вследствие пластических деформаций [3,4]. Их величины принимаются равными:

В первом пролете и на первой промежуточной опоре

в средних пролетах и на средних опорах

     В плитах, окаймленных по контуру балками, изгибающие моменты в средних пролетах и на средних опорах уменьшают на 20% при выполнении условия .

     Площадь сечения арматуры в расчетных сечениях плиты определяют расчетом прочности нормальных сечений как для балки прямоугольного профиля с одиночной арматурой шириной b = 1000 мм и выстой  равной толщине плиты. Расчет плит по наклонным сечениям не производят, т.к. практически всегда соблюдается условие 3.32 [1]:

     Армирование многопролетных балочных плит производят, как правило, сварными рулонными или плоскими сетками в соответствии с характером эпюры изгибающих моментов. Для плит толщиной 60-100 мм обычно используют непрерывное армирование с продольной рабочей арматурой  мм. При этом основные сетки С1, которые подбирают по наименьшему моменту  раскатывают вдоль главных балок через все пролеты по низу плиты, а над опорами сетки переводятся в верхнюю зону, начиная с ¼ пролета плиты от разбивочной оси в каждую сторону. В первом пролете и над первой промежуточной опорой раскатывают дополнительные сетки С2 с поперечной рабочей арматурой, которая подбирается по разности моментов:

     При толщине плиты мм обычно применяют раздельное армирование плоскими или рулонными сетками с поперечной рабочей арматурой мм.

     При сложной форме плит, при наличии большого количества отверстий, а также при реконструкции перекрытия чаще всего используют вязаные сетки.

     Второстепенная балка рассчитывается как многопролетная неразрезная, опорами которой являются главные балки. При числе пролетов больше пяти второстепенная балка рассчитывается по пятипролетной схеме .

     Расчетные пролеты балки определяются аналогично тому, как это делалось для плиты, т.е. для средних пролетов балки за расчетный пролет принимается расстояние в свету между гранями главных балок, для крайних пролетов расчетным является расстояние от центра опоры на стене до грани крайней главной балки .

     Балка нагружена равномерно распределенной нагрузкой , передаваемой плитой с полосы , равной шагу второстепенных балок и нагрузкой от собственной массы

     Изгибающие моменты и перерезывающие силы определяют с учетом перераспределения усилий [3] по следующим формулам:

     в первом пролете ;

     на первой промежуточной опоре ;

     в остальных пролетах и над опорами .

     Перерезывающие силы у грани опоры:

на крайней опоре

на первой промежуточной опоре слева

на первой промежуточной опоре справа и на всех опорах справа и слева

Для определения отрицательных моментов в пролетах строятся огибающие эпюры моментов. Из огибающей эпюры видно, что начиная со второго пролета в сечениях балки действуют также и отрицательные изгибающие моменты, зависящие от отношения временной и постоянной нагрузок, т.е. .

В месте обрыва надопорной арматуры (на расстоянии 0,25 l от опоры В) этот момент можно определить по формуле

                         где

b - коэффициент, который принимается по таблице 2.4 в зависимости от отношения .

После определения усилий в расчетных сечениях балки производится уточнение размеров поперечного сечения по моменту на первой промежуточной опоре, принимая x = 0,35 [4]. Тогда  Затем размеры сечения унифицируют. Сечение продольной арматуры в растянутых зонах балки определяют по расчетных изгибающим моментам в пролетах и на опорах. При расчете по положительным моментам сечения балки принимаются тавровыми, т.к. плита расположена в сжатой зоне. Расчетная ширина полки таврового сечения  берется в зависимости от соотношения  Если  то согласно [1]  принимается равным меньшему из двух значений:  и  где  - ширина главной балки.

При расчете по отрицательным моментам сечение второстепенной балки принимается прямоугольным с шириной ребра b.

     Производится также расчет прочности второстепенной балки по сечениям, наклонным к продольной оси на действие максимальной перерезывающей силы.

Второстепенные балки армируются в пролете сварными каркасами, которые доводят до опор элемента и соединяют с каркасами следующего пролета стыковыми стержнями  заводимыми за грани балки в каждый пролет на длину не менее .

     На промежуточных опорах балки армируются узкими сетками мм или широкими сетками с поперечной рабочей арматурой, которые раскатываются над главными балками. Если сеток две, то в целях экономии стали они обычно смещаются друг относительно друга .

     Расчет и конструирование главных балок в курсовом проекте не предусмотрены.

 

Расчет и конструирование монолитного ребристого перекрытия с балочными плитами

Ребристое монолитное перекрытие и его применение в частном строительстве

В случае, когда в строящемся доме будет больше одного этажа, вопрос об укладке перекрытий избежать не получится. Ребристое монолитное перекрытие — один из оптимальных вариантов.

Функционально на него возложена задача, разделять этажи и нести полезную нагрузку в виде собственного веса, людей и мебели, находящихся на них. Следовательно, его прочность и несущая способность должна быть достаточной, но при этом крайне желательно снизить их общий вес, поскольку избыточные нагрузки нежелательны ни для стен, ни для фундамента.

Для облегчения веса с сохранением прочностных характеристик используются самые разные конструкции, в том числе и, так называемые, ребристые перекрытия.

Конструкционные особенности ребристого монолитного перекрытия

Давайте разберемся, что из себя представляет данный вид конструкции и каковы перспективы его применения в частном строительстве.

Ребристые монолитные перекрытия состоят из балок, которые могут идти в одном или двух направлениях, и плиты, соединенной с балками в единую конструкцию (т.е. работают балки совместно с опирающейся на них плитой). Применяются такие конструкции при строительстве зданий с большими пролетами (промышленных зданий, торговых центров, метрополитена, водоохранных, хозяйственных сооружений и т.д.).

двунаправленное ребристое перекрытие
опалубка для ребристого перекрытия

Применение взамен плоской ж/б плиты обусловлено уменьшением расхода бетона при возведении перекрытия и, как следствие, снижением нагрузки на несущие стены и фундамент. Снижение нагрузки на несущие конструкции здания позволяет архитекторам создавать более интересные по своему дизайну сооружения.

Не второстепенным фактором является и уменьшение затрат на заливку бетона и армирование. Для создания ребристых перекрытий используют бетон класса В15-В25 и арматуру следующих классов: А240, А300, А400, В500. Выбор класса зависит от реализации конкретной конструктивной задачи.

Изготовление данного вида межэтажных плит ничем не отличается от других железобетонных конструкций, за исключением принципа использования специальной съёмной опалубки. Принципиальную схему и внешний вид конструкции вы можете видеть на рисунке. Именно за счет формы опалубки создаются в итоге «ребра».

ЧИТАТЬ ПО ТЕМЕ

Межэтажные перекрытия по деревянным балкам — экологичность совмещённая с экономией.

С общими понятиями мы разобрались. Теперь поговорим о применимости ребристых монолитных перекрытий при строительстве коттеджей и загородных домов для постоянного проживания. В сети существует достаточно большое количество информации о создании подобных конструкций своими руками. Такое внимание к наличию «ребер» в межэтажном ж/б перекрытии определяется, прежде всего, желанием сэкономить на его строительстве. Однако при этом стоит учитывать следующие моменты:

  • Необходим грамотный расчет конструкции;
  • Строительные компании предлагают в прокат съёмную опалубку и стойки, необходимые для изготовления ребристых плит, однако заказ в аренду такой опалубки обойдется гораздо дороже, чем для классической монолитной плоской плиты, что может в итоге нивелировать экономию на бетоне;
  • Создание опалубки своими руками (например, из досок или плит ОСБ) довольно длительный и трудоемкий процесс, т.е. вам придется учитывать и высокую трудоемкость работы;
  • Кроме того внешний вид потолка с балками впишется не во всякий интерьер. Возможно, его придется впоследствии зашивать гипсокартоном или другими материалами.
двунаправленное ребристое монолитное перекрытие
перекрытие по профнастилу

ЧИТАТЬ ПО ТЕМЕ

Правильно уложенные железобетонные балки перекрытия сделают конструкцию надежной.

Этапы строительства своими руками

Окончательная конструкция ребристого монолитного перекрытия должна представлять собой плиту, совершенно ровную сверху, и в нижней части имеющую балочную усиливающую конструкцию. Причём плита и балки заливаются одновременно, образуя едино-монолитную конструкцию, из-за чего она набирает максимально возможную прочность.

Чаще всего при самостоятельном возведении в качестве опалубки используются специальные короба, изготовленные из ударопрочного пластика. Изготовить опалубку можно и из листов пенопласта, скрепленных между собой. Они укладываются на специально сооружённом настиле, который снизу подпирается стойками – это предотвратит провисание настила с момента залива бетонной смеси и до её полного схватывания.

На настил и стойки с целью экономии можно пустить лес, который впоследствии будет использоваться для строительства кровли. Более дорогим вариантом будет инвентарная опалубка.

Проёмы, которые образуют балки, прокладываются по всей длине арматурным каркасом, состоящим из прутов арматуры диаметром 12-16мм (в зависимости от предполагаемых нагрузок) и обвязки (примерно 6-8мм). Вся верхняя плоская часть усиливается арматурной сеткой (в 2 слоя) с шагом 10-20см.

Арматуру укладывают так, чтобы со всех сторон ее закрывал защитный слой бетона не менее 20 мм в толщину. После того, как все составные части будущего перекрытия уложены и надёжно закреплены стойками, начинается заливка бетона.


Идеальным считается то перекрытие, плоскость которого была залита за один раз, поэтому самостоятельное замешивание раствора в бетономешалке крайне нежелательно. Это приведёт к тому, что плита не будет иметь одинаковую прочность по всей площади а, следовательно, появятся аварийно-опасные места.

Для того, чтобы получить надёжное перекрытие с максимальным запасом прочности используйте покупной бетон, доставляемый на стройплощадку в «миксере» (самостоятельно довольно сложно соблюсти правильную дозировку всех составляющих бетонной смеси). Таким образом, вы сможете залить плиту за один раз, и она получится абсолютно надёжной.

Перекрытия по профнастилу

К типу ребристых монолитных перекрытий относятся и плиты, заливаемые по профнастилу, используемому в качестве несъёмной опалубки. Профнастил также работает как внешняя арматура (при грамотном выполнении сцепления с бетоном). Стоит оговориться, что в таком типе плиты обязательно наличие должного армирования. Поэтому теоретические расчеты и подбор материала рекомендуем доверить специалистам.

Вывод

Ребристое перекрытие позволяет получить прочную конструкцию, разделяющую этажи, при грамотном проектировании и выполнении. Конструкционные особенности позволяют сэкономить строительный материал и облегчить нагрузки на стены и фундамент дома, однако процесс возведения опалубки будет гораздо более трудоемким и дорогим, чем при других вариантах перекрытия, что также стоит учитывать.

Такой вариант перекрытия, выполненный своими руками, подойдет скорее тем, у кого много свободного времени и рабочих рук. В остальных случаях, на наш взгляд, эффективнее будет приобрести заводские ж/б плиты. А на небольшие пролеты более рациональным решением будет просто заливка плоской плиты.

Анализ

ребристой плиты - Скачать бесплатно PDF

Скачать Анализ ребристой плиты ...

C-25 Km 19.00 20.00 21.00 22.00 23.00 24.00 25.00 26.00 27.00 28.00 29.00 30.00 31.00 32.00 33.00 34.00 35.00 36.00 37.00 38.00 39.00 40.00 41.00 42.00 43.00 44.00 45.00 46.00 47.00 48.00 49.00 50.00 51.00 52.00 53.00 54.00 55.00 56.00 57.00 58.00

S-300 Ks 3.95 3,96 3,96 3,97 3,98 3,98 3,99 4,00 4,02 4,03 4,04 4,05 4,06 4,07 4,08 4,09 4,10 4,11 4,12 4,15 4,17 4,18 4,20 4,21 4,24 4,26 4.29 4,31 4,34 4,36 4,39 4,41 4,46 4,49 4,51 4,56 4,62 4,65 4,67 4,73

Конструкция фундамента плиточного мата P1 = P2 = Mx = My = P3 = P4 = Mx = My = S-1 = S-2 = S-3 =

1308.60 1368.00 729.00 849.60 1432.49 982.13 1575.45

P3

P4

P1

P2

B

3.5 A 4 1

2

NB. Для расчета размеров обратитесь к чертежам. ΣP

8245,27 кН

Μ1,2

17597,73

x =

2.13

MA, B

17265,87

y =

2,09

Эксцентриситет относительно центра плиты ex =

0,13 м

ey =

-0,09 м

b) Расчет контактного давления ΣP (1 / A + -ex * y / Ix + -ey * x / Iy) Ix =

126,00 м4

Iy =

171,50 м4

Mx = My =

775,33 1107,19

σ = 277 + -4,82 * y + -4,82 * x σA1 =

247,71

σA2 =

273,54

σB1 = σΒ2 =

226.18 252,00

Mx / Ix =

6,15

My / Iy =

6,46

c)

Расчет изгибающего момента и определение необходимой глубины для удовлетворения напряжения сдвига Разделите их на две эквивалентные балки A1- B1

σ = 236,94

A2-B2

σ = 262,77

MAB =

290,26 В коротком направлении

M12 =

420,43 В длинном направлении

M =

Вертикальный 295,6 будет пробивать ножницы под 1306KN 4x (0.4 + d) dx641,67 = 1306 4x (0,4 + d) d =

2,04

4d2 + 1,6d-2,04 = 0

d = D =

решение квадратного уравнения 0,540 м 0,570 м

Определение армирования I - короткое направление Km = Ks =

31,55 4,06

AS =

2182,31

φ 20140 мм

II - длинное направление Km = Ks =

37,97 4,12

AS =

3207,72

98 мм

III- Консоль Km = Ks =

31,84 4,06

AS =

2222.58

φ 20140 мм

Магазин и офис

Wzr Sewunet

Расчет ребристых плит / с пустотелыми бетонными плитами / Дата проектирования Класс бетона - C-25 fck =

20 МПа

fcd =

11,33 МПа

Марка стали S-300 fy =

300 МПа

fyd =

260,87 МПа

Использовать класс I Качество изготовления HCB Размер γ = Бетон γ = Отделка пола γ = γ = γ = γ =

40x24x20 см 14 кН / м3 24 кН / м3 23 кН / м3 23 кН / м3 16 кН / м3 27 кН / м3

(Цементная стяжка (плитка Terrazzo) (плитка ПВХ) (Marle)

Методика расчета Ребра размещаются на свободном расстоянии 400мм.Глубина покрытия составляет 60 мм, а прочность бетона должна быть того же класса, что и у ребер.

Загрузка Здание предназначено для офиса и магазина (смешанное использование). Следовательно, динамическая нагрузка зависит от конкретного использования полов. Магазин Отделение офисы Офисы Рестораны и столовые Расчет и проектирование конструкций

5,00 кН / м2 5,00 кН / м2 3,00 кН / м2 3,00 кН / м2

Магазин и офис

Wzr Sewunet

Ссылки: EBCS 1, 2, 3, & 8 Анализ плит Цельные плиты предпочтительнее в местах, где проходят трубы для отвода грунта.Плиты для первого и второго этажей

Тип панели Корпус №2. = Fck Fyk

20.00

Fcd

300.00

Fyd

11.33

Fck

1

000

1

βa для 2: 1

βa для 1: 1

Расчет соотношения.

βa calc

1

βa для 2: 1

30,00

40,00

1,14

38,57

1 - Непрерывный

30.00

Lx / 4

0,88

Lx [м]

Ly [м]

βa calc

3,50

4,00

38,57

Отделка пола

9000 0,060002

L (дюйм)

L (на выходе)

1,70

1,70

Название панели Глубина D-нагрузка Нагрузка на стену

0 -Непрерывно

S-1

D [мм]

Название панели

d [ мм]

60,00

Глубина

36.30

200,00

Вес Штукатурка потолка Прочая D. Нагрузка 5,00

0,46

Высота стены Вес стены 2,70

3,30

q

9,17

Покрытие [мм]

Live Load

Live Load

15,00

значения r

0,88 r1

Значения альфа

0,00 αxs 0,05

Момент

Нагрузка на стену

2,50

Общая статическая нагрузка Расчетная нагрузка

D-нагрузка

0.00

r2

19,93 r3

r4

nd

1,33 α ys

1,33 α xf

1,33 α yf

1,00

0,04

0,02 0,02 0,02 0,02 0,04

0,02 0,02 0,02 0,03 Нагрузка Расчетная нагрузка

Mxs

Mys

Mxf

Myf

10.98

9.03

8.30

6.83

β

r значения Alpha значения 280

значение 260

220

ρ

0.13

0,11

0,10

0,08

ρ

Amin [кв.мм]

300

300

300

300

Amin

Ascal [

00020008

00020008

179

147

Ascal

Asfinal [кв.мм]

300

300

300

300

Asfinal

Кол-во стержней

Кол-во стержней

#

Кол-во стержней

стержней

φ

Значение k

φ

10.00

5

5

5

5

10.00

S.max [мм]

400

400

400

400

S.max [мм]

400

S. мм]

260.00

260.00

260.00

260.00

S.calc [мм]

S.final [мм]

260.00

260.00

260.00

260.00

] S.

Передача нагрузки на балки Коэффициент сдвига Нагрузка на балки

βvcx

# DIV / 0! #ЗНАЧЕНИЕ!

βvdx

βvcy

Ly / Lx = 1.14 βvdy

Коэффициент сдвига

0,00 Rdx

0,36 Rcy

0,24 Rdy

Нагрузка на балки

Общая расчетная нагрузка

# DIV / 0!

N.A.

25,11

16,74

Живая нагрузка

# DIV / 0!

N.A.

6,30

4,20

Динамическая нагрузка

Постоянная нагрузка

# DIV / 0!

N.A.

11,56

7,71

Собственная нагрузка

Примечание: -

N.A.-Средство неприменимо Fck для C25 составляет 20 МПа

Расчет конструкции и проектирование

Общая расчетная нагрузка

Магазин и офис

Wzr Sewunet

Анализ и проектирование лестницы Определение глубины d = D = Использование D = d = θ = Собственная нагрузка Наклонная часть

133,52 мм 164,52 мм 200,00 мм 169,00 мм 29,74 o 0,52 рад

Бетонная стяжка Мраморная ступенька + подступенок

4,8 0,69 0,54 0,54 6,57 кн / м2

Всего

5 кн / м2

Живая нагрузка Pdead =

7.57

Plive =

5,00

Pd =

17,84

Посадочная часть Бетонная стяжка Мрамор Всего

Pd =

4,8 0,69 0,54 6,03 кн / м 3 кн / м2

12,64

Живая нагрузка 12,64

12,64

a

b 1,25

2,52

Определение реакции с учетом момента b) Ra = Rb = Mmax = Mmax =

Структурный анализ и проектирование

23,91 57,06 22,01 Kn-m -15,92 Kn-m Km = Кс = 522.81

Ascal = Reinf

12 c / c

1,6

Опора пролета 27,76 4,02 150 мм

Магазин и офис

Wzr Sewunet

x 0 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 2,60 2,60 2,60 2,60 2,60 3,00 3,20 3,40 3,60 3,77 3,80 4,00 4,20 4,40 4,60 4,80 5,00 5,20 5,37

M (x) Mmax (4,53) (8,55) (12,07) (15,08) (17,59) (19,59) (20,06) (19,49) (18,21) (16,21) ) (13,50) (10,08) (5,94) (1,09) 4,47 10,75 17,74 25,44 32,55 30,84 19,76 9,18 (0.89) (10,46) (19,52) (28,07) (36,12) (42,57)

(13,50)

35,00

30,00

25,00

20,00

15,00

10,00

5,00 -

-10.00 0.00

Структурный анализ и проектирование

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

Магазин и офис

Структурный анализ и проектирование

Shop3

Wzr Sewunet

Плиты для третьего и четвертого этажей

Панельный корпус №2.= 20,00

Fcd

11,33

300,00

Fyd

260,87 2,55

1

1,51

βa для 1: 1

Расч.

βa calc

40,00

1,14

38,57

Lx / 4

0,88

0

S-1

1

1 1 0 -Discontinous

мм

S

Lx [м]

Ly [м]

βa calc

3,50

4.00

38,57

d [мм]

60,00

36,30

270,00

Отделка пола 5 см Стяжка Вес Штукатурка потолка Прочее.D. нагрузка 0,06

1,15

6,75

.

Как рассчитать количество стали для сляба?

В этом посте мы объясним, как рассчитать количество стали для сляба? Пример для односторонней и двухсторонней плиты.

Примечание. Для лучшего обзора прочтите этот пост в альбомном режиме, если вы используете мобильное устройство.

Надеемся, вы уже знакомы с

Если вы это пропустили, прочтите эти сообщения.

Краткое описание,

Односторонняя плита Ly / Lx> 2
Двусторонняя плита Ly / Lx

Односторонняя плита Reinfor

.

Процедура строительства вафельной или ребристой плиты и преимущества

Что такое вафельная плита или ребристая плита?

Вафельная плита или ребристая плита - это конструктивный элемент, гладкий сверху и содержащий решетчатую систему на своей нижней поверхности. Верх ребристой плиты обычно тонкий, а нижние линии сетки обычно представляют собой ребра, уложенные перпендикулярно друг другу с одинаковой глубиной. Вафельная плита имеет два направления армирования.

Все ребра направлены от головок колонн или балок.Поддерживаемая глубина ребер такая же, как глубина головки колонны или балки. Благодаря ребрам и двойному армированию он более устойчив и рекомендуется для плит или фундаментов с большим пролетом.

Характеристики вафельных плит

  • Вафельные плиты обычно подходят для плоских поверхностей.
  • Объем используемого бетона намного меньше по сравнению с другими.
  • Армирование в вафельной плите предусмотрено в виде сетки или отдельных стержней.
  • В случае вафельной плиты отдельная выемка для балок не требуется.
  • Нижняя поверхность плиты выглядит как вафля, которая получается при использовании картонных панелей или коробочек и т. Д.
  • Рекомендуемая толщина вафельной плиты составляет от 85 до 100 мм, а общая глубина плиты ограничена от 300 до 600 мм.
  • Ширина балок или ребер в вафельной пластине обычно составляет от 110 до 200 мм.
  • Рекомендуемый шаг ребер от 600 до 1500 мм.
  • Армированные вафельные плиты могут быть изготовлены для пролета до 16 метров, при превышении этой длины сборные вафельные плиты предпочтительнее.
  • Вафельная плита хорошо противостоит усадке и ниже, чем усиленные плоты и плиты фундамента.
  • Вафельная плита требует только 70% бетона и 80% стали из бетона и стали, используемых для усиленного плота.

Порядок изготовления вафельных плит

Конструкция вафельных плит может осуществляться тремя способами следующим образом.

  • На месте
  • Сборные
  • Сборные

Вафельные плиты на месте сооружаются путем заливки бетона на стройплощадке или в поле с соблюдением соответствующих мер.В случае сборной вафельной плиты, плиты перекрытия где-то отливаются, и они соединяются вместе с надлежащей арматурой, и бетон заливается.

Третий вариант, сборные вафельные плиты, является самым дорогостоящим, чем два других метода. В этом случае армирование панелей плиты обеспечивается при заливке с некоторым натяжением. Следовательно, они не нуждаются во внутреннем армировании на участке.

Чтобы построить вафельную плиту на месте, необходима опалубка для поддержки плиты.Но в случае с вафельной плиткой для работы с формой требуются специальные инструменты.

Инструменты для опалубки, необходимые для строительства вафельной плиты:

  • Вафельные стручки
  • Горизонтальные опоры
  • Вертикальные опоры
  • Стеновые соединители
  • Кубические стыки
  • Дырочные пластины
  • Клиты
  • Стальные стержни

Сначала устанавливаются горизонтальные опоры и вертикальные опоры, и они фиксируются в нужном положении с помощью разъемы.По краям стены используются соединители для соединения стены с плитой. Горизонтальные опоры балок соединены небольшими соединителями балок, которые образуют квадратную форму, в которую будут помещены контейнеры.

Стручки обычно изготавливаются из пластика и доступны в разных размерах и различных формах. Выбор размера контейнера зависит от требований и длины пролета. Для более длительного пролета требуется большое количество контейнеров. Один и тот же размер следует использовать для одной полной плиты.

Точно так же соединители балок и кубические переходники также доступны в различных размерах в зависимости от соответствия размеров контейнера.

Кубические стыки используются для крепления углов контейнеров с каркасом. После фиксации опалубки в двух направлениях плиты укладывается арматура, а затем бетон заливается в промежутки, которые после затвердевания называются ребрами.

Тонкая бетонная плита устанавливается сверху, а после ее затвердевания снизу снимаются опоры и каркас.Таким образом, на нижней поверхности появляется вафлеобразная форма.

Преимущества конструкции вафельных плит

  • Вафельные плиты используются для перекрытий или перекрытий с большим пролетом и используются, когда требуется ограниченное количество колонн.
  • Несущая способность вафельной плиты больше, чем у других типов плит.
  • Они обеспечивают хорошую структурную стабильность и эстетичный вид. Следовательно, он построен для аэропортов, больниц, храмов, церквей и т. Д.
  • Вафельная плита может быть сделана из бетона, дерева или стали, из них бетонная вафельная плита предпочтительна для коммерческих зданий, а две другие предпочтительны для гаражей, декоративных залов и т. Д.
  • Она обладает хорошей способностью сдерживать вибрацию из-за двух направленного армирования. Таким образом, в общественных зданиях полезно контролировать вибрации, создаваемые движением толпы.
  • Вафельные плиты легкие, требуют меньшего количества бетона, следовательно, экономичны.
  • Строительство вафельной плиты выполняется легко и быстро при хорошем контроле.
  • Объем бетона и стали невелик, поэтому для вафельной плиты достаточно легкого каркаса.
  • Некоторые услуги, такие как освещение, водопроводные трубы, электрическая проводка, кондиционирование воздуха, изоляционные материалы и т. Д., Могут быть предоставлены в пределах глубины вафельной плиты путем создания отверстий в нижней поверхности вафли. Эта система называется Holedeck.

Недостатки вафельной плиты

  • Необходимые инструменты для опалубки очень дороги из-за необходимости в большом количестве опалубок и некоторых специальных инструментов.
  • Высота этажа должна быть больше, следовательно, количество этажей уменьшено.
  • Услуги по установке вафель без надлежащего обслуживания могут привести к повреждению плиты.
  • При строительстве требуются квалифицированные рабочие.
  • Они не подходят для наклонных участков. Если есть участок уклона, участок необходимо выровнять насыпью или земляным путем. Для засыпки следует использовать хороший грунт.
  • Они не подходят против сильных ветров или циклонических явлений из-за своего небольшого веса.

Подробнее:

Калькулятор бетона - расчет бетона для перекрытий, балок, колонн и опор
Конструкция с плавающими перекрытиями - применения и преимущества
Типы экономичных систем перекрытий для железобетонных зданий
Типы строительных нагрузок на композитные перекрытия и расчет
Причины чрезмерных прогибов железобетонных плит

.

Конструкция вафельных плит | Ребристая плита перекрытия Дизайн

Ребристые полы делаются с равномерно расположенными ребрами жесткости. Столбцы используются для непосредственной поддержки. Ребра делятся на ребристые и вафельные. У ребристой плиты односторонний пролет, у вафельной плиты - двухсторонняя ребристая система.

Из-за высокой стоимости опалубки и пониженной огнестойкости этот тип строительства обычно не рекомендуется.Плита толщиной 120 мм с минимальной толщиной ребра 125 мм для непрерывных ребер необходима для достижения 2-часового огнестойкости. Толщина ребра, превышающая 125 мм, обычно необходима для регулировки арматуры на растяжение и сдвиг. Ребристые плиты идеально подходят для средних и тяжелых нагрузок. Они могут увеличивать разумные расстояния. Они очень негибкие и могут использоваться именно там, где потолок открыт.

Глубина плиты обычно составляет от 75 до 125 мм, а ширина ребра - от 125 до 200 мм.Расстояние между ребрами составляет от 600 до 1500 мм. Полная глубина перекрытия обычно варьируется от 300 до 600 мм с габаритными размерами до 15 м при усилении и расширении при последующем натяжении.

Применение ребер к нижней части плиты сводит к минимуму количество бетона и арматуры, а также вес пола. Сложность опалубки и устройства арматуры компенсирует экономию материала. Применение стандартной модульной перерабатываемой опалубки позволяет снизить сложность опалубки.Обычно они изготавливаются из полипропилена или стекловолокна и имеют конические стороны для облегчения снятия изоляции.

Для ребер с шагом 1200 мм (для соответствия стандартным формам) экономичный пролет железобетонного перекрытия «L» составляет примерно D x 15 для одинарного пролета и D x 22 для многопролетного, где D обозначает общую глубину перекрытия. Односторонние ребра обычно представляют собой тавровые балки, часто вытянутые в длинном направлении. Бетонная откидная панель необходима на колоннах и несущих стенах в плане сопротивления сдвигу и моменту.

Плюсов:

  • Экономия веса и материалов
  • Длинные пролеты
  • Красивый внешний вид потолка в открытом состоянии
  • Экономия при использовании многоразовой опалубки
  • Плавные вертикальные проходы между ребрами.

Минусы:

  • Глубину плиты между ребрами можно проверить на огнестойкость
  • Требуется специальная или собственная опалубка
  • Увеличенная высота от пола до пола
  • Становится сложно управлять большими вертикальными проходками


Ссылка: civildigital.com & Изображение предоставлено: alibaba.com

.

Смотрите также