ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОНОЛИТНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ
Прежде чем выполнять индивидуальное задание необходимо изучить теоретический материал и быть готовым к ответам на следующие простые вопросы:
- Из каких элементов состоит монолитное ребристое перекрытие?
- Какова сущность конструкции монолитного ребристого перекрытия?
- Как компонуются конструктивные схемы ребристых перекрытий с плитами балочного типа и опертыми по контуру?
- Каковы особенности статической работы балочных плит и плит, опертых по контуру?
- Какие бывают схемы армирования монолитных балочных плит?
- Как составляется расчетная схема и определяются усилия во второстепенной балке, особенности расчета сечений в пролетах и на опорах?
- Начертите схему армирования второстепенной балки и объясните назначение каждого вида арматуры.
- Укажите особенности расчета и конструирования главных балок.
Для примера возьмем следующие исходные данные:
Шаг колонн в продольном направлении, м................................................................... 6,00
Шаг колонн в поперечном направлении, м................................................................... 6,30
Временная нормативная нагрузка на перекрытие, кН/м2............................................. 5,00
Постоянная нормативная нагрузка от массы пола, кН/м2............................................ 0,80
Класс бетона монолитной конструкции и фундамента................................................ B15
Класс арматуры монолитной конструкции и фундамента........................................... A-400
Влажность окружающей среды....................................................................................... 70%
Класс ответственности здания......................................................................................... II
Компоновка конструктивной схемы
Методические указания. Главные балки располагаются обязательно в поперечном направлении здания, т. е. по наибольшему шагу колонн. Привязка наружных кирпичных стен должна быть равна 250 мм от разбивочных осей до внутренней грани стены. Расстояния между второстепенными балками назначаются с учетом проектирования плиты балочного типа. Допускается принимать размер крайнего проема плиты меньше среднего не более чем на 20%. Размеры поперечных сечений балок должны соответствовать унифицированным.
Решение. Принимаем конструктивную схему монолитного ребристого перекрытия согласно рис.5.1.
Назначаем предварительно следующие значения геометрических размеров элементов перекрытия:
- высота и ширина поперечного сечения второстепенных балок
h = (1/12÷1/20) l = 1/15 × 6000 = 400 мм, b = (0,3÷0,5) h = 0,5 × 400 = 200 мм;
- высота и ширина поперечного сечения главных балок
h = (1/8÷1/15) l = 1/12 × 7000 = 600 мм, b = 250 мм;
- толщину плиты примем (1/25 ¸ 1/30)lпл= 80 мм при максимальном расстоянии между осями второстепенных балок 2400 мм.
Если заданные размеры сечений элементов перекрытия будут значительно отличаться от оптимальных согласно, то обязательно проконсультируйтесь с преподавателем.
Рис.5. 1. Конструктивная схема монолитного перекрытия:
1 – главные балки; 2 – второстепенные балки;3 – условная полоса шириной 1 м для расчета плиты
Методические указания. Монолитное перекрытие проектируется всегда из тяжелого бетона заданного класса. Плита должна армироваться сварными сетками по ГОСТ 8478-81 с продольной рабочей арматурой, укладываемой по направлению главных балок. Ширина полосы опирания плиты на стену равна 120 мм. При определении нагрузки от массы пола коэффициент надежности по нагрузке должен приниматься равным 1,2; остальные коэффициенты надежности по нагрузке и назначению здания принимаются согласно []. Плотность тяжелого железобетона принимается в пределах 23-25 кН/м3.
Решение. Вычисляем расчетные пролеты и нагрузки на плиту. Согласно рис. 5.1 и 5.2 получим в коротком направлении
мм;
мм;
а в длинном направлении
мм.
Поскольку отношение пролетов 
– плита балочного типа.
Рис. 5.2. К расчету неразрезной монолитной плиты:
а – расчетные пролеты и схема армирования; б – расчетная схема;
в – эпюра изгибающих моментов; г – расчетное сечение плиты
Для расчета плиты в плане перекрытия условно выделяем полосу шириной 1 м (рис.5.1). Плита будет работать как неразрезная балка, опорами которой служит второстепенная балка и наружные кирпичные стены. При этом нагрузка на 1 погонный метр плиты будет равна нагрузке на 1 м2 перекрытия. Подсчет нагрузок дан в табл. 5.1.
Таблица 5.1 -Нагрузки на 1 м2 монолитного перекрытия
| Вид нагрузки | Нормативная нагрузка, кН/м2 | Коэффициент надежности по нагрузке | Расчетная нагрузка, кН/м2 |
| Постоянная: | |||
| от массы плиты h = 0,08 м (ρ = 25 кН/м3) | 0,08×25 = 2,00 | 1,1 | 2,20 |
| от массы пола (по заданию) | 0,80 | 1,2 | 0,96 |
| Итого: | — | — | g = 3,16 |
| Временная (по заданию) | 5,00 | 1,2 | ν = 6,00 |
| Всего: | 7,80 | — | 9,16 |
С учетом коэффициента надежности по назначению здания расчетная нагрузка на 1м плиты q = (g + ν) γn = 9,16 * 0,95 = 8,70 кН/м.
Определим изгибающие моменты с учетом перераспределения усилий (рис. 5.2): в средних пролетах и на средних опорах
кН × м;
в первом пролете и на первой промежуточной опоре
кН × м.
Так как для плиты отношение 
, то в средних пролетах, окаймленных по всему контуру балками, изгибающие моменты уменьшаем на 20%, т. е. они будут равны 0,8 × 2,62 = 2,10 кН × м.
Определим по приложению характеристики прочности бетона с учетом заданной влажности окружающей среды.
Бетон тяжелый, естественного твердения, класса В15, γb 2 = 0,9; Rt = 8,5 × 0,9 = 7,65 МПа; Rbt = 0,75 × 0,9 = 0,675 МПа; Eb = 24000 МПа.
Выполним подбор сечений продольной арматуры сеток.
В средних пролетах окаймленных по контуру балками и на опорах:
мм;
;
По приложению 10 находим ξ = 0,061 < ξR = 0,652, ζ = 0,969, тогда
Н;
по приложению принимаем сетку С1 номер 33 марки 
с фактической несущей способностью продольной арматуры RsAs = 35580 Η > 32087 Η.
В первом пролете и на первой промежуточной опоре
мм;
;
ξ = 0,0982 < ξR; ζ = 0,951;
Н;
дополнительная сетка должна иметь несущую способность продольной арматуры не менее 47700 – 35580 = 12120 Н; принимаем сетку С2 номер 31 марки 
c RsAs = 20040 Η >12120Η.
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Таблица 1 - Минимальный класс бетона элементов с предварительно
напряженной арматурой
| Характеристика напрягаемой арматуры | Класс бетона не ниже |
| Арматура классов: | |
| А540-А800 | В20 |
| А1000 | В30 |
| Арматура классов: | |
| Вр1200, Вр1300 | В30 |
| Вр1400, Вр1500 | В20 |
| К1400,К1500 | В30 |
| Примечание. Классы арматуры приведены ниже |
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Таблица2 - Предельно допустимая ширина раскрытия трещин – acrс,ult
из условия обеспечения сохранности арматуры
Для элементов, к которым не предъявляются требования непроницаемости,
Значенияacrс,ult принимают равными:
| При арматуре | При продолжительном рас- | При непродолжительном | |
| классов | крытии трещин, мм | раскрытии трещин, мм | |
| А240-А600 | 0,3 | 0,4 | |
| В500 | |||
| А800;А1000 | |||
| Вр1200-Вр1400 | 0,2 | 0,3 | |
| К1400;К1500(К-19) | |||
| К1500(К-7)К1600 | |||
| диаметром 12 мм | |||
| Вр1500 К1500(К- | 0,1 | 0,2 | |
| 7),К1600 диамет- | |||
| ром 6 и 9 мм | |||
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Таблица 3 - Нормативные сопротивления бетона Rb,n и Rbt,n
| Расчетные сопротивления бетона на осевое растяжения для предельных состояний первой группы Rbt, МПа (кгс/см2) при классе бетона по прочности на осевое растяжение | ||||||
| В t 0,8 | В t 1,2 | В t 1,6 | В t 2,0 | В t 2,4 | В t 2,8 | В t 3,2 |
| 0,62 (6,3) | 0,93 (9,5) | 1,25 (12,7) | 1,55 (15,8) | 1,85 (18,9) | 2,15 (21,9) | 2,45 (25,0) |
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Таблица 4 - Расчетные сопротивления бетона Rb и Rbt
| Вид сопротивления | Расчетные сопротивления бетона для предельных состояний первой группы Rb и Rbt, МПа (кгс/см2) при классе бетона по прочности на сжатие | ||||||||||
| В10 | В15 | В20 | В25 | В30 | В35 | В40 | В45 | В50 | В55 | В60 | |
| Сжатие осевое, Rb | 6,0 (61,2) | 8,5 (86,6) | 11,5 (117) | 14,5 (148) | 17,0 (173) | 19,5 (199) | 22,0 (224) | 25,0 (255) | 27,5 (280) | 30,0 (306) | 33,0 (33б) |
| Растяжение осевое, Rbt | 0,56 (5,7) | 0,75 (7,6) | 0,90 (9,2) | 1,05 (10,7) | 1,15 (11,7) | 1,30 (13,3) | 1,40 (14,3) | 1,50 (15,3) | 1,60 (16,3) | 1,70 (17,3) | 1,80 (18,3) |
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
Таблица 5 - Значения начального модуля упругости бетона Еь
| Значения начального модуля упругости бетона при сжатии и растяжении Eb ·10-3, МПа (кгс/см2), при классе бетона по прочности на сжатие | ||||||||||
| В10 | В15 | В20 | В25 | В30 | В35 | В40 | В45 | В50 | В55 | В60 |
| 19,0 (194) | 24,0 (245) | 27,5 (280) | 30,0 (306) | 32,5 (331) | 34,5 (352) | 36,0 (367) | 37,0 (377) | 38,0 (387) | 39,0 (398) | 39,5 (403) |
ПРИЛОЖЕНИЕ 6
Таблица 6 - Нормативные значения сопротивления арматуры растяжению Rs,n
| Арматура классов | Номинальный диаметр арматуры, мм | Нормативные значения сопротивления растяжению Rs,n и расчетные значения сопротивления растяжению для предельных состояний второй группы Rs,ser, МПа (кгс/см2) |
| А240 | 6-40 | 240(2450) |
| А300 | 10-40 | 300(3050) |
| А400 | 6-40 | 400(4050) |
| А500 | 6-40 | 500(5100) |
| А540 | 20-40 | 540(5500) |
| А600 | 10-40 | 600(6100) |
| А800 | 10-40 | 800 (8150) |
| А1000 | 10-40 | 1000(10200) |
| В500 | 3-12 | 500(5100) |
| Вр1200 | 1200 (12200) | |
| Вр1300 | 1300(13200) | |
| Вр1400 | 4; 5; 6 | 1400(14300) |
| Вр1500 | 1500(15300) | |
| К1400 (К-7) | 1400(14300) | |
| К1500 (К-7) | 6; 9; 12 | 1500(15300) |
| К1500 (К-19) | 1500(15300) | |
| К 1600 | 6,9, 12, 15 | |
| К1700 | 6, 9 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 7
Таблица 7 - Расчетные значения сопротивления арматуры растяжению Rs исжатию Rsc
| Расчетные значения со- | Расчетные значения со- | |||||
| Арматура | противления арматуры для | Арматура | противления арматуры для | |||
| предельных состояний пер- | предельных состояний пер- | |||||
| классов | классов | |||||
| вой группы, МПа | вой группы, МПа | |||||
| растяжению | сжатию | растяжению | сжатию | |||
| Rs | Rsc | Rs | Rsc | |||
| А240 | Вр1300 | |||||
| А400 | Вр1400 | |||||
| А500 | Вр1500 | |||||
| А600 | Вр1600 | |||||
| А800 | К1400 | |||||
| А1000 | К1500 | |||||
| В500 | К1600 | |||||
| Вр500 | К1700 | |||||
| Вр1200 | ||||||
| Примечание: Значения Rs в скобках используют только при расчете на кратковременное действие нагрузки. | ||||||
ПРИЛОЖЕНИЕ 8
Таблица 7 - Расчетные сопротивления поперечной арматуры Rsw
| ||||||||||||||||
| ПРИЛОЖЕНИЕ 9 | ||||||||||||||||
| Таблица 8 - Значения модуля упругости арматуры Es | ||||||||||||||||
| Класс арматуры | Значения модуля упругости Es, | |||||||||||||||
| МПа | ||||||||||||||||
| Арматура всех классов кроме канатной | ||||||||||||||||
| Канатная классов К1400;К1500;К1600; | ||||||||||||||||
| К1700 | ||||||||||||||||
ПРИЛОЖЕНИЕ 10
Таблица 10 - Значения ξ, ζ, αm
| ξ | ζ | αm | ξ | ζ | αm | ξ | ζ | αm |
| 0,01 | 0,995 | 0,01 | 0,26 | 0,87 | 0,226 | 0,51 | 0,745 | 0,38 |
| 0,02 | 0,99 | 0,02 | 0,27 | 0,865 | 0.234 | 0,52 | 0,74 | 0,385 |
| 0,03 | 0,985 | 0,03 | 0,28 | 0,86 | 0,241 | 0,735 | 0,39 | |
| 0,04 | 0,98 | 0,039 | 0,29 | 0,855 | 0.248 | 0,54 | 0,73 | 0,394 |
| 0,05 | 0,975 | 0,049 | 0,30 | 0,85 | 0,255 | 0,55 | 0,725 | 0,399 |
| 0,06 | 0,97 | 0,058 | 0,31 | 0,845 | 0,262 | 0,56 | 0,72 | 0,403 |
| 0,07 | 0,965 | 0,068 | 0,32 | 0,84 | 0,269 | 0,57 | 0,715 | 0,407 |
| 0,08 | 0,96 | 0,077 | 0,33 | 0,835 | 0,276 | 0,58 | 0,71 | 0,412 |
| 0,09 | 0,955 | 0,086 | 0,34 | 0,83 | 0,282 | 0,59 | 0,705 | 0,416 |
| 0,10 | 0,95 | 0,095 | 0,35 | 0,825 | 0,289 | 0,60 | 0,7 | 0,42 |
| 0,11 | 0,945 | 0,104 | 0,36 | 0,82 | 0,295 | 0,62 | 0,69 | 0,428 |
| 0,12 | 0,94 | 0,113 | 0,37 | 0,815 | 0,302 | 0,64 | 0,68 | 0,435 |
| 0,13 | 0,935 | 0,122 | 0,38 | 0,81 | 0,308 | 0,66 | 0,67 | 0,442 |
| 0,14 | 0,93 | 0,13 | 0,39 | 0,805 | 0,314 | 0,68 | 0,66 | 0,449 |
| 0,15 | 0,925 | 0,139 | 0,40 | 0,8 | 0,32 | 0,70 | 0,65 | 0,455 |
| 0,16 | 0,92 | 0,147 | 0,41 | 0,795 | 0,326 | 0,72 | 0,64 | 0,461 |
| 0,17 | 0,915 | 0,156 | 0,42 | 0,79 | 0,332 | 0,74 | 0,63 | 0,466 |
| 0,18 | 0,91 | 0,164 | 0,43 | 0,785 | 0,338 | 0,76 | 0,62 | 0,471 |
| 0,19 | 0,905 | 0,172 | 0,44 | 0,78 | 0,343 | 0,78 | 0,61 | 0,476 |
| 0,20 | 0,9 | 0,18 | 0,45 | 0,775 | 0,349 | 0,80 | 0,6 | 0,48 |
| 0,21 | 0,895 | 0,188 | 0,46 | 0,77 | 0,354 | 0,85 | 0,575 | 0,489 |
| 0,22 | 0,89 | 0,196 | 0,47 | 0,765 | 0,36 | 0,90 | 0,55 | 0,495 |
| 0,23 | 0,885 | 0,204 | 0,48 | 0,76 | 0,365 | 0,95 | 0,525 | 0,499 |
| 0,24 | 0,88 | 0,211 | 0,49 | 0,755 | 0,37 | 1,00 | 0,50 | 0,50 |
| 0,25 | 0,875 | 0,219 | 0,50 | 0,75 | 0,375 | |||
ПРИЛОЖЕНИЕ 11
Значения ξR, αR
| Таблица 14 | ||||||
| Класс арматуры | А240 | А300 | А400 | А500 | В500 | |
| ЗначениеξR | 0,612 | 0,577 | 0,531 | 0,493 | 0,502 | |
| Значение αR | 0,425 | 0,411 | 0,390 | 0,372 | 0,376 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 12
Таблица 12 - Расчётные площади поперечных сечений и масса арматуры, сортамент горячекатаной стержневой арматуры периодического профиля, обыкновенной и высокопрочной арматурной поволоки
| 2 | Сортамент горячекатаной стержневой | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Диа- | Расчётные площади поперечных сечений, см при числе стержней | Мас- | Диа- | арматуры периодического профиля из стали | Сортамент арматурной проволоки | |||||||||||||||||||||||||||
| метр, | са | метр, | класса | |||||||||||||||||||||||||||||
| мм | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | кг/м | мм | А240 | А400 | А500 | А540 | А600 | А800 | А1000 | В500 | Вр 500 | Вр | Вр | Вр | Вр | Вр 1600 | ||||||
| 1200 | 1300 | 1400 | 1500 | |||||||||||||||||||||||||||||
| 3 | 0.07 | 0.14 | 0.21 | 0.28 | 0.36 | 0.43 | 0.50 | 0.57 | 0.64 | 0.71 | 0.052 | – | – | – | – | – | – | – | X | X | – | – | – | X | X | |||||||
| 4 | 0.12 | 0.25 | 0.38 | 0.50 | 0.63 | 0.76 | 0.88 | 1.01 | 1.13 | 1.26 | 0.092 | – | – | – | – | – | – | – | X | X | – | – | X | – | X | |||||||
| 5 | 0.19 | 0.39 | 0.59 | 0.78 | 0.98 | 1.18 | 1.37 | 1.57 | 1.76 | 1.96 | 0.144 | – | – | – | – | – | – | – | X | X | – | – | X | – | X | |||||||
| 6 | 0.28 | 0.57 | 0.85 | 1.13 | 1.42 | 1.70 | 1.98 | 2.26 | 2.55 | 2.83 | 0.222 | X | X | X | – | – | – | – | X | – | – | – | X | – | – | |||||||
| 7 | 0.38 | 0.77 | 1.16 | 1.54 | 1.93 | 2.31 | 2.69 | 3.08 | 3.47 | 3.85 | 0.302 | – | – | – | – | – | – | – | X | – | – | X | – | – | – | |||||||
| 8 | 0.50 | 1.01 | 1.51 | 2.01 | 2.52 | 3,02 | 3.52 | 4,02 | 4.53 | 5.03 | 0.395 | X | X | X | – | – | – | – | X | – | X | – | – | – | – | |||||||
| 9 | 0.63 | 1.27 | 1.91 | 2.54 | 3.18 | 3.82 | 4.45 | 5.09 | 5.72 | 6.36 | 0.499 | – | – | – | – | – | – | – | X | – | – | – | – | – | – | |||||||
| 10 | 0.78 | 1.57 | 2.36 | 3.14 | 3.93 | 4.71 | 5.50 | 6.28 | 7.07 | 7.85 | 0.617 | X | X | X | – | X | X | X | X | – | – | – | – | – | – | |||||||
| 12 | 1.131 | 2.26 | 3.39 | 4.52 | 5.66 | 6.79 | 7.92 | 9.05 | 10.18 | 11.31 | 0.888 | X | X | X | – | X | X | X | X | – | – | – | – | – | – | |||||||
| 14 | 1.539 | 3.08 | 4.62 | 6.16 | 7.70 | 9.23 | 10.7 | 12.31 | 13.85 | 15.39 | 1.208 | X | X | X | – | X | X | X | – | – | – | – | – | – | – | |||||||
| 16 | 2.011 | 4.02 | 6.03 | 8.04 | 10.06 | 12.07 | 14.08 | 16.09 | 18.10 | 20.11 | 1.578 | X | X | X | – | X | X | X | – | – | – | – | – | – | – | |||||||
| 18 | 2.54 | 5.09 | 7.64 | 10.18 | 12.73 | 15.27 | 17.82 | 20.36 | 22.91 | 25.45 | 1.998 | X | X | X | – | X | X | X | – | – | – | – | – | – | – | |||||||
| 20 | 3.142 | 6.28 | 9.43 | 12.57 | 15.71 | 18.85 | 21.9 | 25.14 | 28.28 | 31.42 | 2.466 | X | X | X | X | X | X | X | – | – | – | – | – | – | – | |||||||
| 22 | 3.801 | 7.60 | 11.4 | 15.2 | 19.01 | 22.81 | 26.6 | 30.41 | 34.21 | 38.01 | 2.984 | X | X | X | X | X | X | X | – | – | – | – | – | – | – | |||||||
| 25 | 4.90 | 9.82 | 14.73 | 19.64 | 24.5 | 29.4 | 34.3 | 39.27 | 44.18 | 49.09 | 3.853 | X | X | X | X | X | X | X | – | – | – | – | – | – | – | |||||||
| 28 | 6.15 | 12.32 | 18.4 | 24.6 | 30.7 | 36.95 | 43.1 | 49.26 | 55.42 | 61.58 | 4.834 | X | X | X | X | X | X | X | – | – | – | – | – | – | – | |||||||
| 32 | 8.04 | 16.08 | 24.1 | 32.1 | 40.21 | 48.25 | 56.2 | 64.34 | 72.38 | 80.42 | 6.313 | X | X | X | X | X | X | X | – | – | – | – | – | – | – | |||||||
| 36 | 10.18 | 20,3 | 30.5 | 40.7 | 50.9 | 61.0 | 71.2 | 81.44 | 91.62 | 101.8 | 7.990 | X | X | X | X | X | – | – | – | – | – | – | – | – | – | |||||||
| 40 | 12.56 | 25.12 | 37.68 | 50.24 | 62.80 | 75.36 | 87.92 | 100.4 | 113.04 | 125.6 | 9.870 | X | X | X | X | X | – | – | – | – | – | – | – | – | – | |||||||
ПРИЛОЖЕНИЕ 13
Таблица 13 - Соотношения между диаметрами свариваемых стержней и минимальные расстояния между стержнями в сварных сетках и каркасах, изготовляемых с помощью контактной точечной сварки
| Диаметр стержня одно- | ||||||||||||||||
| го направления; мм | ||||||||||||||||
| Наименьший допу- стимый диаметр стержня другого направления, мм. | ||||||||||||||||
| Наименьшее допусти- мое расстояние между осями стержней одного направления, мм | ||||||||||||||||
| То же, продольных стержней при двух- рядном их располо- жении, мм | ||||||||||||||||
| - | ||||||||||||||||
