Монолитные участки по металлическим балкам с плитой сверху. Монолитная балка
Балочный монолитный участок
Последний тип монолитных участков – балочный. Когда участок слишком большой или слишком нагружен, и плиты перекрытия не справляются с его весом, можно сделать независимый от плит перекрытия монолитный участок балочного типа, который точно так же как и плиты перекрытия опирается на две несущие стены.
В балочном участке есть два варианта расположения: с плитой сверху и с плитой снизу. Если это междуэтажное перекрытие, то плиту лучше расположить сверху, на низ зашить конструкцией потолка. А если этаж последний, то плиту рациональней сделать снизу. Выбирать конструкцию нужно по ситуации.
Почему в монолитном участке нужны балки? Казалось бы, он одинаковой длины с плитой перекрытия, на него действует та же нагрузка (несколько больше только собственный вес из-за отсутствия пустот как в плитах). Почему бы не сделать его в виде плоской плиты такой же толщины, как соседние сборные плиты? Секрет в том, что плиты заводского изготовления армируются предварительно напряженной арматурой, и их несущая способность намного больше, чем у плит без предварительного напряжения – таких, как монолитный участок. Конечно, если расстояние между несущими стенами небольшое (метра три), то можно рассчитать и плоский монолитный участок. Но нужно очень тщательно выполнить расчет, особенно по второй группе предельных состояний (на трещиностойкость и прогибы).
Как рассчитать балочный монолитный участок?
Прежде всего, нужно собрать нагрузки – точно так же, как описано для монолитного участка, опирающегося на две сборные плиты. Задавшись габаритами плиты и балок, нужно посчитать их собственный вес, если вы планируете считать вручную. Затем расчет проходит в два этапа:
1) выполняется расчет плиты, опирающейся по краям на балки. Эта плита считается не как шарнирно опирающаяся, а как защемленная (т.к. связь с балками у нее жесткая), поэтому следует обратить внимание, что формула нахождения моментов и поперечных сил для этой плиты будет отличаться от формулы для шарнирно опирающегося плоского монолитного участка. Расчетная длина плиты равна расстоянию между балками в свету плюс 2/3 ширины балки. Плиту нужно рассчитать по первому и второму предельному состоянию. Также необходимо учесть, что из-за защемления в плите нужна как нижняя (пролетная), так и верхняя (надопорная) арматура. Считать плиту можно по тому плану, который приведен в расчете плоского монолитного участка выше. В ней так же условно вырезается 1 метр, и расчет ведется для этой плиты метровой ширины, опирающейся по двум сторонам на балки.
2) выполнить расчет балки, на которую опирается плита. Балки в монолитном участке располагаются по краям и опираются на две стены. На каждую балку приходится нагрузка от половины плиты монолитного участка. Но собирать нагрузки повторно не нужно. При расчете плиты мы получили реакции на опоре, которые и будут равны нагрузке на балку. Также необходимо учесть крутящий момент от того, что плита опирается на балку лишь с одной стороны. Рассчитывается балка по тому же алгоритму, который описан выше. Опирание у балки – шарнирное.
Армирование балочного монолитного участка
Когда расчет выполнен, следует законструировать балочный монолитный участок. Балки в нем армируются нижней рабочей арматурой (количество стержней – по расчету), верхней продольной арматурой и поперечной арматурой в виде плоских сварных каркасов или вязаных открытых хомутов. Если выбирается вариант армирования в виде плоских сварных каркасов, и если позволяет сварочное оборудование (сварка должна быть только контактной, ручная дуговая запрещена), то можно объединить нижнюю и верхнюю продольную с поперечной в один плоский каркас, как это показано на рисунке.
Плита армируется двумя сетками – нижней и верхней.
Главное – выдержать защитные слои бетона до рабочей арматуры, не менее 25 мм.
Ниже на рисунке показаны два балочных монолитных участка одинаковой ширины, но разной длины. Первый участок имеет длину (расстояние в свету между несущими стенами) 3,4 м, а второй – 6,0 м. Как видите, высота балок при этом очень отличается – 310 мм для первого и 530 мм для второго. Эти размеры получились по результатам расчета по второму предельному состоянию – чтобы прогиб балок не превышал максимально допустимый. Обратите внимание на важность расчета по второму предельному состоянию.
Балки этого монолитного участка армируются плоскими каркасами КР-1 (нижняя рабочая арматура – десятка), которые объединены в пространственные каркасы с помощью установки стержней диаметром 8 мм вверху и внизу.
Плита армируется двумя сетками из гладкой шестерки. Стержни верхней сетки нужно завести до края участка, нижние достаточно завести на 50 мм.
Каркас сваривается контактной сваркой. Если оборудование не позволяет сваривать стержни разных диаметров, можно сварить весь каркас из шестерки, а при установке арматуры просто подвязать внизу рабочую десятку (для данного каркаса).
Этот балочный монолитный участок значительно массивнее из-за приличной длины в 6 метров. Высота балок у него 530 мм, ширина тоже больше – 200 мм. Армируется он по тому же принципу, что и первый участок. Только арматура в нем большего диаметра – 16 вместо 10 мм.
Если нет возможности сделать сварные каркасы, можно пойти классическим путем устройства вязаной арматуры: два стержня внизу, два вверху – и все это обвязывается хомутами из гладкой шестерки с нужным шагом. Хомуты желательно делать открытыми вверху, хотя замкнутые тоже допускается.
Вообще, балочные монолитные участки крупногабаритные, массивные и сложные в исполнении. Их делают редко, но если возникла такая необходимость, то они послужат надежно и долговечно.
Содержание:
Виды монолитных участков в сборном перекрытии.
Монолитный участок между двумя сборными плитами.
Как рассчитать монолитный участок, опирающийся на две плиты?
Монолитный участок между сборной плитой и стеной.
Балочный монолитный участок.
Монолитные участки по металлическим балкам с плитой сверху.
Монолитные участки по металлическим балкам с плитой снизу.
Расчет монолитных участков по металлическим балкам.
class="eliadunit">Добавить комментарий
Расчет монолитной балки и колонны
Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Югорский государственный университет
Кафедра «Строительные технологии и конструкции»
Курсовая работа
по дисциплине
Строительные конструкции
на тему:
Расчет монолитной балки и колонны
Вариант №10
Выполнила:
студентка группы 5460
О.В. Ермакова
Проверил:
преподаватель Н.И. Парьева
г. Ханты-Мансийск 2010
Содержание
Задание по курсовому проекту
Введение
1. Сбор нагрузок
1.1 На покрытие, на 1 м2
1.2 На перекрытие, на 1 м2
1.3 Нагрузка от железобетонной колонны
1.4 Нагрузка от монолитных балок
1.5 Нагрузка на низ колонны
2. Расчет средней монолитной балки покрытия и перекрытия
2.1.1 Начальные данные
2.1.2 Расчет изгибающего момента
2.1.3 Расчет рабочей высоты сечения
2.1.4 Расчет коэффициентаam
2.1.5 Расчет площади поперечного сечения продольной арматуры
2.1.6 Уточняющий расчет
2.2 Расчет прочности балки по наклонным сечениям
2.3 Расчет на действие поперечной силы по наклонной полосе между наклонными трещинами
2.3.1 Проверка соблюдения условия
3. Расчет колонны
3.1 Начальные данные
3.2 Расчетная схема колонны
3.3 Определение площади сечения арматуры
3.3.1 Расчет
3.3.2 Вычисление коэффициента h
3.3.3 Значение e с учетом прогиба
3.3.4 Определение требуемой площади сечения арматуры
3.3.5 Назначение диаметра и шага постановки поперечных стержней
3.3.6 Конструирование сечения колонны
3.3.7 Конструирование колонны
Список используемой литературы
Задание по курсовой работе
10 вариант
Сборное перекрытие с продольным расположением монолитных балок и колонн
Здание 2-х этажное, административное.
Район строительства г. Ханты-Мансийск.
Выполнить:
1. Схему расположения пустотных плит перекрытия, монолитных балок и колонн.
2. Рассчитать и законструировать среднюю монолитную балку и крайнюю колонну
В-20, А-II, защитный слой а = 16мм,колонны bxh = 400x400м,
Введение
Данная курсовая работа выполняется с целью закрепления теоретических знаний основ расчета строительных конструкций: железобетонных колонн и монолитных балок.
В процессе выполнения курсового проекта определяется нагрузка (нормативная и расчетная), устанавливается расчетная схема колонны и балки, задаются материалы и устанавливаются их расчетные характеристики, конструируется средняя монолитная балка и крайняя колонна.
Все расчёты производятся в соответствии с требованиями нормативно-технической литературы (СНиП, ГОСТ, и др.).
1. Сбор нагрузок
1.1 На покрытие, на 1м2 :
1.2 На перекрытие, на 1м2 :
1.3 Нагрузка от железобетонной колонны
Н= 6,8 + 0,29= 7,09 – высота колонны;
bЧh=400Ч400;
; 
= b ∙ h ∙ H ∙ 
= 2722,5 . 1,1= 2995 кг. 1.4 Нагрузка от монолитных балок
С учетом расчета крайней колонны сбор нагрузок от монолитных балок снимаем с длинны балки 3 м (6м /2) предварительным размером 0,25х 0,5 (b. h),
. 
= 3м . 0,25 . 0,5 . 2400 кг/м3 = 900 кг. 
= 900 ∙ 1,1= 990 кг. 1.5 Нагрузка на низ колонны
;
= 882 ∙ 9 + 679 ∙ 9+ 2* 900 + 2722,5= 18571,5 кг;
; Np = 1061 ∙ 9 + 780∙ 9 + 2* 990+ 2995 = 21544 кг.
перекрытие монолитный балка колонна
2. Расчет средней монолитной балки покрытия и перекрытия
2.1.1 Начальные данные: принимаем сечение монолитной балки 250х500(h), мм. Бетон тяжелый класса В20. Расчетное сопротивление тяжелого бетона класса В20 Rb =11,5 МПа (табл.13, СНиП 2.03.01-84). Рабочая арматура класс А-II. Расчетное сопротивление арматуры Rs =280 МПа (табл. 22 [5]).
2.1.2 Расчет изгибающего момента
(1)
где: М – изгибающий момент, Н. м;
q – распределенная нагрузка, Н/м2 ;
s – площадь приложения распределенной нагрузки, м2 ;
l – длина монолитной балки, м.
Минимально допустимая толщина защитного слоя для балок
[5]. Принимаем толщину защитного слоя бетона для балок 
. 2.1.3 Расчет рабочей высоты сечения:
h0 = h – a=500-26=474 мм (2)
где h0 – высота рабочего сечения, мм;
a - защитный слой бетона до оси арматуры,
; h – высота поперечного сечения балки, мм.
2.1.4 Расчет коэффициента am :
(3)
По табл. 20 [4] находим коэффициенты
=0,49 и 
=0,75. По табл. 18 [4] определяем R =0.65, Так как =0,49R =0.65, то размеры принятого сечения достаточны для нормального армирования. 2.1.5 Расчет площади поперечного сечения продольной арматуры:
(4) Принимаем 3 стержня диаметром 32 А-II (АS = 2413 мм2 ). [7] В связи с уточнением размера
2.1.6 Уточняющий расчет:
h0 = h – a=500-32=468 мм.
Дальнейшие результаты аналогичны ранее полученным.
2.2 Расчет прочности балки по наклонным сечениям
Рабочая распределительная арматура на приопорных участках балки длинной 1420 мм. армируется хомутами - арматура Ш8 А-Ic шагом 150мм;
Центральная часть хомутами – арматура Ш8 А-Ic шагом 350мм;
Монтажная арматура принимаем: 2 Ш10 А-II.
2.3 Расчет на действие поперечной силы по наклонной полосе между наклонными трещинами
2.3.1 Проверяем соблюдение условия:
(5)
Где Q – поперечная сила от внешней расчетной нагрузки:
mirznanii.com
Монолитная железобетонная балка - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Монолитная железобетонная балка
Cтраница 1
Монолитные железобетонные балки днища бункеров и балки, несущие надбункер-ную часть, армируются несущими армобло-ками и бетонируются в подвесной опалубке. При бетонировании стен оставляются проемы для пираний балок днища. [2]
Вторая конструкция предусматривает устройство кольцевой монолитной железобетонной балки треугольного поперечного сечения, ее опирание через равномерно установленные по периметру стойки на фундаментную плиту. Этот вариант позволяет обеспечить надежное сопряжение воронки с балкой и разгрузить узел сопряжения воронки со стенкой. Арматурный каркас сваривают внизу, затем поднимают на отметку усиления, приваривают к воронке. Стойки выполняют сборными железобетонными с выпусками арматуры, заводимыми в кольцевую балку. Между стойками устанавливают инвентарную опалубку нижней плоскости балки, демонтируют защитный фартук воронки и в зазор между ней и стеной или через вырезы в воронке осуществляют бетонирование. [3]
Перекрытия из сборных шлакобетонных вкладышей или керамических блоков по монолитным железобетонным балкам подсчитывают по плошали перекрытия, измеренной между капитальными стенами. Монолитные балки отдельно не подсчитывают. [4]
Наибольшее распространение получили лобовые неподвижные опоры ( рис. 195, а), состоящие из пластин-упоров с ребрами, и неподвижные щитовые опоры ( рис. 195, б) с опорными кольцами. В канале, где расположена неподвижная опора, устанавливается монолитная железобетонная балка, сквозь которую проходят трубопроводы теплотрассы. Пластина или опорное кольцо с ребрами располагается вплотную к железобетонной балке и приваривается к трубе. Между пластиной и поверхностью балки прокладывается паронит толщиной 3 мм. [5]
При этом столбы первой нитки пути соединяются короткими ба-лочками с фундаментной плитой батареи для передачи на нее горизонтального усилия и снятия его со свай фундаментов пути. Фундаменты под пути коксовыталкивателя с трамбовочной машиной выполняются из монолитных железобетонных балок, опирающихся на столбы. [6]
Опоры второстепенных балок усиливают сетками с поперечным расположением рабочей арматуры. Для усиления отдельных участков сборных перекрытий применяют сборно-монолитную систему, состоящую из сборных панелей перекрытия и монолитных железобетонных балок. Панели перекрытия раздвигают на расстояние 15 - 20 см и между ними устраивают монолитные железобетонные балки, армированные плоскими арматурными каркасами. Монолитные балки опираются на полки сборных ригелей каркаса здания. Совместная работа сборных панелей и монолитных ребер осуществляется за счет шпонок в продольных гранях панелей. [7]
Опоры второстепенных балок усиливают сетками с поперечным расположением рабочей арматуры. Для усиления отдельных участков сборных перекрытий применяют сборно-монолитную систему, состоящую из сборных панелей перекрытия и монолитных железобетонных балок. Панели перекрытия раздвигают на расстояние 15 - 20 см и между ними устраивают монолитные железобетонные балки, армированные плоскими арматурными каркасами. Монолитные балки опираются на полки сборных ригелей каркаса здания. Совместная работа сборных панелей и монолитных ребер осуществляется за счет шпонок в продольных гранях панелей. [8]
При усилении многопролетных неразрезных балок или в случае невозможности установить анкеры на торцах балки анкеры приваривают к арматуре усиливаемой балки. Для этого в приопорных зонах, где напряжения в продольной арматуре незначительны, на небольшом участке балки отбивают защитный слой. Затем к обнаженной арматуре приваривают коротыши, диаметр которых несколько превышает толщину защитного слоя. К коротышам приваривают, дополнительные стержни усиления балки, подвергаемые предварительному напряжению. Во избежание выпучивания арматуры балки при натяжении стержней усиления коротыши следует приваривать к стержням, отгибаемым у опоры. В случае усиления монолитных железобетонных балок, при проектировании которых, как правило, предусматривались отгибы арматуры, дополнительные стержни усиления необходимо приваривать к средним стержням арматуры балки у вутов. При применении шпренгельных стержней необходимо предусматривать установку прокладок или стоек в местах перегибов стержней. [9]
Страницы: 1
www.ngpedia.ru
Монолитные участки по металлическим балкам с плитой сверху
Намного чаще, когда нужно сделать монолитный участок с балками, балки в нем делают из металлических прокатных профилей: швеллера, двутавра. Металлические балки съедают меньше пространства, чем монолитные железобетонные, монтируются они также проще, поэтому зачастую такое решение оказывается предпочтительным.
В зависимости от ширины монолитного участка и от нагрузки на него, балки могут располагаться только по краям или с определенным шагом. Обычно участки делают не очень широкими – до 1,5-2 м – в таком случае, в основном, достаточно двух балок по краям. Но если, допустим, посередине участка есть значительная сосредоточенная нагрузка (например, опирается лестница на чердак), то возникает необходимость установки еще одной балки.
Конструкция монолитного участка довольно проста. Балки (швеллеры или двутавры) устанавливаются параллельно сборным плитам перекрытия и опираются на стены.
Если балки сделаны из швеллеров, нужно вварить в них ребра жесткости из пластины толщиной 6мм с шагом 300-500 мм. Устанавливать швеллеры лучше стенкой в сторону опирания плиты (как показано на рисунке выше), тогда они более устойчивы, т.к. нагрузка от железобетонного монолитного участка приходится на стойку, а не на гибкую полку.
Монолитная плита опирается на металлические балки. Так как ширина полок швеллеров и двутавров узкая и не обеспечивает достаточной глубины опирания для монолита, нужно приварить к балкам с шагом 600 мм специальные арматурные отгибы, которые зайдут в бетон плиты. Армируются тонкие однопролетные монолитные участки (толщиной от 60 до 120 мм) вязаной или сварной арматурной сеткой. Рабочая арматура в монолитных участках устанавливается в направлении от балки к балке. В перпендикулярном направлении поверх рабочей укладывается конструктивная гладкая арматура с шагом 250-300 мм. Арматуру в монолитном участке нельзя класть на балки, нужно обеспечить защитный слой бетона снизу до рабочей арматуры 25-30 мм. Если толщина плиты 100 мм и более, нужно установить в верхней зоне монолитной плиты противоусадочную сетку из арматуры или проволоки тонкого диаметра, которая воспрепятствует растрескиванию бетона во время набора прочности.
Содержание:
Виды монолитных участков в сборном перекрытии.
Монолитный участок между двумя сборными плитами.
Как рассчитать монолитный участок, опирающийся на две плиты?
Монолитный участок между сборной плитой и стеной.
Балочный монолитный участок.
Монолитные участки по металлическим балкам с плитой сверху.
Монолитные участки по металлическим балкам с плитой снизу.
Расчет монолитных участков по металлическим балкам.
class="eliadunit">Добавить комментарий
svoydom.net.ua
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Нажми для просмотра
Нажми для просмотра
Нажми для просмотра
Нажми для просмотра
Нажми для просмотра
Нажми для просмотра
Нажми для просмотра
Нажми для просмотра
Нажми для просмотра
Нажми для просмотраfuner.ru
Особенности работы монолитного балочного перекрытия под нагрузкой Текст научной статьи по специальности «Строительство. Архитектура»
ВЕСТНИК 11/2013
МГСУ_11/2013
УДК 624.07
А.Н. Малахова
ФГБОУ ВПО «МГСУ»
ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ МОНОЛИТНОГО БАЛОЧНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ ПОД НАГРУЗКОЙ
Рассмотрено монолитное перекрытие в виде сплошной плиты с межколонными балками в двух направлениях и с размерами ячейки 5,7*8,0 м. Приведено конструктивное решение, показано армирование конструктивных элементов перекрытия. Выполнен приближенный расчет плиты перекрытия по упругой стадии и методу предельного равновесия, а также компьютерный расчет перекрытия. Объяснены причины расхождения результатов. Выявлены особенности работы плиты перекрытия, связанные с параметрами жесткости контурных балок.
Ключевые слова: сплошная плита перекрытия, межколонные балки в двух направлениях, конструктивное решение, расчет перекрытия, расчет плиты, упругая стадия, метод предельного равновесия, компьютерный расчет перекрытия, сравнительный анализ, распределение напряжения в плите.
Монолитные железобетонные перекрытия находят широкое применение при проектировании современных зданий различного назначения. И хотя работа монолитных железобетонных перекрытий достаточно хорошо изучена, исследования их поведения под нагрузкой в нашей стране [1—3] и за рубежом [4—6] в настоящее время продолжаются.
Одним из видов монолитного балочного перекрытия зданий является монолитное перекрытие с контурными балками.
При выполнении упрощенного расчета таких перекрытий система балок считается основной несущей конструкцией, а плиты опираются на систему балок. Расчет монолитных балочных перекрытий с использованием программного комплекса для проектирования строительных конструкций учитывает совместную работу конструктивных элементов перекрытия и может показать иное распределение усилий в элементах монолитного балочного перекрытия под нагрузкой.
В качестве примера монолитного балочного перекрытия с контурными балками в статье рассматривается перекрытие, приведенное на рис. 1, где показана схема расположения и армирования конструктивных элементов монолитного балочного перекрытия и опор-колонн. Монолитная железобетонная плита перекрытия толщиной к, равной 200 мм, опирается на межколонные балки, расположенные в двух направлениях, с размерами поперечного сечения Ь*к = 300*500 мм. В свою очередь, контурные балки опираются на железобетонные колонны с размерами поперечного сечения 300*300 мм. Многослойные наружные стены здания устанавливаются поэтажно на перекрытия.
По современной классификации, приведенной в СП1, рассматриваемое здание является зданием с колонной конструктивной системой, плиты перекрытия сплошные с межколонными балками в двух направлениях.
1 СП 52-103—2007. Железобетонные монолитные конструкции зданий. М., 2007. 18 с.
Рис. 1. Схема расположения и армирования конструктивных элементов монолитного балочного перекрытия и опор-колонн
Расчетная схема плиты при выполнении приближенных расчетов представлена на рис. 2, а, б. Плита рассматривается как жестко заделанная по четырем сторонам. Расчетный пролет плиты, равный расстоянию в свету между балками, в коротком направлении составляет I = 5700 мм, в длинном — I = 7700 мм. Отношение сторон 7,7/5,7 = 1,35 < 2,0, поэтому плита рассматривается как работающая в двух направлениях. Равномерно распределенная нагрузка на плиту принята: q = (£+У) = 11,04 кН/м2, дп = 9,21 кН/м2, дп1 = 9,21 кН/м2 (соответственно расчетное, нормативное и нормативное длительное значения суммарной нагрузки).
ВЕСТНИК
МГСУ-
11/2013
Рис. 2. Расчетная схема и результаты расчета плиты: а — по упругой стадии; б — по методу предельного равновесия; в — с использованием программного комплекса ЛИРА
При расчете плиты по упругой стадии в соответствии с методикой, приведенной в справочнике2, сначала определяется суммарная нагрузка Р = qxl.xl = 11,04x5,7*7,7 = 484,5 кН. Затем с использованием табличных значений коэффициентов определяются моменты в рассчитываемой плите.
М. = 0,0209x484,5 = 10,13 кНм/м;
М. = 0,0115x484,5 = 5,57 кНм/м;
Мj = М = 0,0474x484,5 = 22,96 кНм/м;
Мп = Мп' = 0,026x484,5 = 12,60 кНм/м.
При этом в таблице выбираются коэффициенты для плиты, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой, жесткой заделанной по контуру, с отношением сторон l = l2/l. = 1,35.
В основу расчета по упругой стадии работы конструкции положено рассмотрение двух выделенных из плиты полос, взаимно пересекающихся в середине пролета. В месте пересечения полосы имеют общий прогиб. При выделении полос ближе к балкам-опорам прогиб полос уменьшается, поэтому этот способ определения моментов в плите носит приближенный характер и дает их завышенные величины.
2 Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений. Расчетно-теоретический : в 2 кн. Кн. 2 / под ред. А.А. Уманского. М. : Стройиздат, 1973. С. 48—49.
При расчете плиты по методу предельного равновесия усилия, действующие в плите, определяются с учетом их перераспределения вследствие развития пластических деформаций бетона и арматуры.
При действии равномерно распределенной нагрузки (д = 11,04 кН/м2) величины моментов определяются из условия равенства работ внешних нагрузок и внутренних моментов.
Сумма пролетных и опорных моментов для прямоугольных плит, работающих в двух направлениях, определяется по формуле 2
П(3/2 -11) = (2Щ + 2М1 + М!) + (2М2 + Мп + М;т),
где п — коэффициент, учитывающий влияние распора на несущую способность плиты.
Считается, что контурные балки стесняют горизонтальные перемещения плит. С возникновением распора несущая способность плит увеличивается на 20 % против расчета без учета влияния распора.
Коэффициент п = 1, если высота поперечного сечения плиты Н < (1/30)/0 и если рассчитывается плита, расположенная в крайних ячейках монолитного перекрытия с контурными балками3.
Для рассчитываемого перекрытия п = 1.
Первоначально вычисляется погонный изгибающий момент М1 кНм/м, для определения которого предварительно задаются значения коэффициентов ортотропии армирования у, у = у:', уп = уп'. Так как М = А-Я-2, то коэффициенты ортотропии армирования характеризуют не только соотношение арматуры, но также соотношение изгибающих моментов в пролетных и опорных сечениях плиты.
Коэффициенты у, у = у:', уп = уп' назначаются по X =7,7/5,7 = 1,35, с учетом способа защемления плиты по четырем сторонам. В рассматриваемом примере приняты коэффициенты ортотропии армирования у = 0,58; у = у = 1,53; Уц = Уп = 1, определенные по рекомендациям, приведенным в пособии по проектированию жилых зданий4.
М ==--'-' = 29,89 *
12 2 + у ! ! ) + 2 + у II +УII )
3,05 91,16 Н
= 9,96 кНм / м.
6,83 + 2,32 9,15 Моменты:
М2 = 0,58х М1 = 0,58x9,96 = 5,78 кНм/м; М = М; = 1,53хМ1 = 1,53x9,96 = 15,24 кНм/м; Мп = Мп' = 1,0хМ = 9,96 кНм/м.
На рис. 2 приведены значения опорных и пролетных моментов в плите, рассчитанных по упругой стадии (а), по методу предельного равновесия
3 Руководство по расчету статически неопределимых железобетонных конструкций. М. : Стройиздат, 1975. С. 16—59.
4 Пособие по проектированию жилых зданий. Вып. 3. Конструкции жилых зданий (к СНиП 2.08.01—85). М. : Стройиздат, 1989. С. 166—168.
ВЕСТНИК
МГСУ-
11/2013
(б). Минимальные значения усилий в плите получены при расчете по методу предельного равновесия, который учитывает перераспределение усилий в конструктивном элементе вследствие развития пластических деформаций бетона и арматуры.
Расчет плиты, опертой (защемленной) по контуру, с использованием программного комплекса ЛИРА (см. рис. 2, в) был предпринят как для сравнения с двумя предыдущими расчетами, так и для сравнения с расчетом плиты в составе монолитного балочного перекрытия.
При компьютерном расчете монолитного балочного перекрытия (см. рис. 1) плита моделировалась пластинчатыми элементами, а балки перекрытия — стержневыми. Равномерно распределенная нагрузка на плиту принята: q = 11,04 кН/м2, qn = 9,21 кН/м2, qnl = 9,21 кН/м2 (соответственно расчетное, нормативное и нормативное длительное значения нагрузки). Толщина плиты перекрытия — 200 мм, размеры поперечного сечения контурных балок — 300*500 (к) мм.
Расчет выполнялся с использованием программного комплекса ЛИРА (программа ЛИР-ВИЗОР). На рис. 3 представлены изополя напряжений по Мх (а) и изополя напряжений по М (б) в плите с учетом деформации контурных балок для средней ячейки перекрытия, приведены на рис. 1.
а б
Рис. 3. Результаты расчета плиты, опертой на контурные балки с размерами поперечного сечения 300*500 (к) мм: а — изополя напряжений по Мх, кНм/м; б — изополя напряжений по М, кНм/м
Величины напряжений и картина их распределения на рис. 3 и 2, в, существенно отличаются. Различия прежде всего обусловлены учетом при компьютерном расчете податливости опор — контурных балок перекрытия, в то время как при упрощенных методах расчета предполагается жесткое защемление плиты по четырем сторонам при отсутствии смещения опор.
Кроме того, для прямоугольных в плане плит изгибающие моменты М > М, что не имеют место на изополях напряжений по М , М на рис. 3, и свя-
у х г х ' у ^ '
зано с несоблюдением при проектировании перекрытия конструктивных требований в отношении назначения размеров поперечного сечения контурных балок.
Размеры поперечного сечения контурных балок назначаются в зависимости от приложенной нагрузки и перекрываемого пролета. На плане монолитного балочного перекрытия (см. рис. 1) показаны пролеты контурных балок и грузовые полосы, с которых собирается нагрузка на балки. Балки, расположе-ные вдоль цифровых осей, менее нагружены и перекрывают меньший пролет,
однако, размеры поперечного сечения балок обоих направлений были приняты одинаковыми, что оказало влияние на работу монолитного перекрытия под нагрузкой: пролетный изгибающий момент вдоль длинной стороны оказался
больше момента вдоль короткой стороны М > М. Увеличение при расчете вых у
соты поперечного сечения балок, расположенных вдоль буквенных осей, привело к перераспределению напряжений в плите. На рис. 4 показаны результаты расчета плиты, опертой на контурные балки с размерами поперечного сечения 300x500 (И) мм и 300x750 (И) мм. Изгибающие моменты в плите М > М.
a б
Рис. 4. Результаты расчета плиты, опертой на контурные балки с размерами поперечного сечения 300x500 (h) мм и 300x750 (h): а — изополя напряжений поМ, кНм/м; б — изополя напряжений по М, кНм/м
При обследовании технического состояния монолитного балочного перекрытия, представленного на рис. 1, были выявлены трещины, свидетельствующие о недостаточном армировании плиты вдоль длиной стороны. Было также установлено, что армирование плиты у нижней грани производилось отдельными стержнями 08А400 в виде вязаных сеток. Причем арматура, идущая вдоль короткой стороны, устанавливалась с шагом 200 мм, вдоль длиной — 300 мм, что, как показали расчеты, противоречило реальной картине распределения напряжений в плите (М>Му) и привело к дефектам в плите монолитного перекрытия.
Таким образом, особенности работы монолитного балочного перекрытия под нагрузкой могут быть связаны с параметрами жесткости контурных балок перекрытия.
Библиографический список
1. Тамразян А.Г. О влиянии снижения жесткости железобетонных плит перекрытий на несущую способность при длительном действии нагрузки // Промышленное и гражданское строительство. 2012. № 7. С. 30—32.
2. Яров В.А., Коянкин А.А., Скрипальщиков К.В. Экспериментальные исследования участка монолитного перекрытия многоэтажного здания // Вестник МГСУ 2009. № 3. С. 150—153.
3. Железобетонные перекрытия с плитой, опертой по контуру / Ю.Б. Потапов, А.В. Васильев, И.В. Федоров, В.П. Васильев // Промышленное и гражданское строительство. 2009. № 3. С. 40—41.
4. Russo G., PaulettaM. Seismic Behavior of Exterior Beam-Column Connections with Plain Bars and Effects of Upgrade. ACI Structural Journal. 2012, March, vol. 109, no. 2, pp. 225—233.
ВЕСТНИК 11/2013
МГСУ_11/2013
5. Lips S., Ruiz M.F., Muttoni A. Experimental Investigation on Punching Strength and Deformation Capacity of Shear-Reinforced Slabs. ACI Structural Journal. 2012, November, vol. 109, no. 6, pp. 889—900.
6. Torsten Welsch, Markus Held. Zur Geschichte der Stahlbetonflachdecke. Beton- und Stahlbetonbau. 2012, vol. 107, no. 2, pp. 106—115.
Поступила в редакцию в сентябре 2013 г.
Об авторе: Малахова Анна Николаевна — кандидат технических наук, доцент, профессор кафедр архитектурно-строительного проектирования и железобетонных конструкции, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), г. Москва, Ярославское шоссе, д. 29, 8(495)583-07-65 вн. 17-65, 8(495)287-49-14 вн. 30-35, [email protected], [email protected].
Для цитирования: МалаховаА.Н. Особенности работы монолитного балочного перекрытия под нагрузкой // Вестник МГСУ. 2013. № 11. С. 50—57.
A.N. Malakhova
FEATURES OF MONOLITHIC BEAM FLOOR OPERATION UNDER LOAD
The article deals with a monolithic floor in the form of a solid slab with intercolumn beams arranged in two directions, with cell dimensions 5,7*8,0 m. The article presents a constructive solution: floor slab having a thickness (h) 200 mm is based on contour beam cross-section with the dimensions of 300*500 (b*h) mm. The reinforcement of structural elements of a slab is shown.
The results of simplified floor slab calculation in the elastic stage and by limit equilibrium method are presented. The simplification of the floor calculation due to the separate calculation of beams (the main supporting structure of the floor) and slabs, supported by a system of beams, is offered. It is considered that slabs are firmly fastened on four sides with no displacement of supports.
Also the results of computer calculation of monolithic beam floors are presented, which take into account the operation of structural elements of the floor. In the process of computer calculation of monolithic beam floor the slab was modeled by plate members and floor beams — by axial elements.
The author gives a comparative analysis of the results of simplified calculations and computer calculations of a monolithic beam floor made on the basis of the final stress distribution in the slab. Special features of a monolithic beam slab under the load depend on the parameters of stiffness of contour floor beams.
Key words: solid floor slab, intercolumn beams arranged in two directions, constructive solution, floor calculation, slab calculation, elastic stage, limit equilibrium method, computer calculation of the floor, comparative analysis, distribution of stresses in a slab.
References
1. Tamrazyan A.G. O vliyanii snizheniya zhestkosti zhelezobetonnykh plit perekrytiy na nesushchuyu sposobnost' pri dlitel'nom deystvii nagruzki [On the Influence of Reducing the Stiffness of Reinforced Concrete Floor Slabs on their Bearing Capacity under Long-term Load]. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo [Industrial and Civil Engineering]. 2012, no. 7, pp. 30—32.
2. Yarov V.A., Koyankin A.A., Skripal'shchikov K.V. Eksperimental'nye issledovaniya uchastka monolitnogo perekrytiya mnogoetazhnogo zdaniya [Experimental Investigations of a Section of the Monolithic Floor of a Multi-storey Building]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2009, no. 3, pp.150—153.
3. Potapov Yu.B., Vasil'ev A.V., Fedorov I.V., Vasil'ev V.P. Zhelezobetonnye perekrytiya s plitoy, opertoy po konturu [Reinforced Concrete Floors with a Slab Supported on a Contour]. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo [Industrial and Civil Engineering]. 2009, no. 3, pp. 40—41.
4. Russo G., Pauletta M.. Seismic Behavior of Exterior Beam-Column Connections with Plain Bars and Effects of Upgrade. ACI Structural Journal. 2012, March, vol. 109, no. 2, pp. 225—233.
5. Lips S., Ruiz M.F., Muttoni A.. Experimental Investigation on Punching Strength and Deformation Capacity of Shear-Reinforced Slabs. ACI Structural Journal. 2012, November, vol. 109, no.6, pp. 889—900.
6. Torsten Welsch, Markus Held. Zur Geschichte der Stahlbetonflachdecke. Beton- und Stahlbetonbau. 2012, vol. 107, no. 2, pp. 106—115.
About the author: Malakhova Anna Nikolaevna — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Professor, Department of Reinforced Concrete Structures, Department of Architectural and Structural Design, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; asp@mgsu. ru; [email protected].
For citation: Malakhova A.N. Osobennosti raboty monolitnogo balochnogo perekrytiya pod nagruzkoy [Features of Monolithic Beam Floor Operation under Load]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2013, no. 11, pp. 50—57.
cyberleninka.ru
Балочный монолитный участок - строительство
Балочный монолитный участок
Последний тип монолитных участков – балочный. Когда участок слишком большой или слишком нагружен, и плиты перекрытия не справляются с его весом, можно сделать независимый от плит перекрытия монолитный участок балочного типа, который точно так же как и плиты перекрытия опирается на две несущие стены.
В балочном участке есть два варианта расположения: с плитой сверху и с плитой снизу. Если это междуэтажное перекрытие, то плиту лучше расположить сверху, на низ зашить конструкцией потолка. А если этаж последний, то плиту рациональней сделать снизу. Выбирать конструкцию нужно по ситуации.
Почему в монолитном участке нужны балки? Казалось бы, он одинаковой длины с плитой перекрытия, на него действует та же нагрузка (несколько больше только собственный вес из-за отсутствия пустот как в плитах). Почему бы не сделать его в виде плоской плиты такой же толщины, как соседние сборные плиты? Секрет в том, что плиты заводского изготовления армируются предварительно напряженной арматурой, и их несущая способность намного больше, чем у плит без предварительного напряжения – таких, как монолитный участок. Конечно, если расстояние между несущими стенами небольшое (метра три), то можно рассчитать и плоский монолитный участок. Но нужно очень тщательно выполнить расчет, особенно по второй группе предельных состояний (на трещиностойкость и прогибы).
Как рассчитать балочный монолитный участок?
Прежде всего, нужно собрать нагрузки – точно так же, как описано для монолитного участка, опирающегося на две сборные плиты. Задавшись габаритами плиты и балок, нужно посчитать их собственный вес, если вы планируете считать вручную. Затем расчет проходит в два этапа:
1) выполняется расчет плиты, опирающейся по краям на балки. Эта плита считается не как шарнирно опирающаяся, а как защемленная (т.к. связь с балками у нее жесткая), поэтому следует обратить внимание, что формула нахождения моментов и поперечных сил для этой плиты будет отличаться от формулы для шарнирно опирающегося плоского монолитного участка. Расчетная длина плиты равна расстоянию между балками в свету плюс 2/3 ширины балки. Плиту нужно рассчитать по первому и второму предельному состоянию. Также необходимо учесть, что из-за защемления в плите нужна как нижняя (пролетная), так и верхняя (надопорная) арматура. Считать плиту можно по тому плану, который приведен в расчете плоского монолитного участка выше. В ней так же условно вырезается 1 метр, и расчет ведется для этой плиты метровой ширины, опирающейся по двум сторонам на балки.
2) выполнить расчет балки, на которую опирается плита. Балки в монолитном участке располагаются по краям и опираются на две стены. На каждую балку приходится нагрузка от половины плиты монолитного участка. Но собирать нагрузки повторно не нужно. При расчете плиты мы получили реакции на опоре, которые и будут равны нагрузке на балку. Также необходимо учесть крутящий момент от того, что плита опирается на балку лишь с одной стороны. Рассчитывается балка по тому же алгоритму, который описан выше. Опирание у балки – шарнирное.
Армирование балочного монолитного участка
Когда расчет выполнен, следует законструировать балочный монолитный участок. Балки в нем армируются нижней рабочей арматурой (количество стержней – по расчету), верхней продольной арматурой и поперечной арматурой в виде плоских сварных каркасов или вязаных открытых хомутов. Если выбирается вариант армирования в виде плоских сварных каркасов, и если позволяет сварочное оборудование (сварка должна быть только контактной, ручная дуговая запрещена), то можно объединить нижнюю и верхнюю продольную с поперечной в один плоский каркас, как это показано на рисунке.
Плита армируется двумя сетками – нижней и верхней.
Главное – выдержать защитные слои бетона до рабочей арматуры, не менее 25 мм.
Ниже на рисунке показаны два балочных монолитных участка одинаковой ширины, но разной длины. Первый участок имеет длину (расстояние в свету между несущими стенами) 3,4 м, а второй – 6,0 м. Как видите, высота балок при этом очень отличается – 310 мм для первого и 530 мм для второго. Эти размеры получились по результатам расчета по второму предельному состоянию – чтобы прогиб балок не превышал максимально допустимый. Обратите внимание на важность расчета по второму предельному состоянию.
Балки этого монолитного участка армируются плоскими каркасами КР-1 (нижняя рабочая арматура – десятка), которые объединены в пространственные каркасы с помощью установки стержней диаметром 8 мм вверху и внизу.
Плита армируется двумя сетками из гладкой шестерки. Стержни верхней сетки нужно завести до края участка, нижние достаточно завести на 50 мм.
Каркас сваривается контактной сваркой. Если оборудование не позволяет сваривать стержни разных диаметров, можно сварить весь каркас из шестерки, а при установке арматуры просто подвязать внизу рабочую десятку (для данного каркаса).
Этот балочный монолитный участок значительно массивнее из-за приличной длины в 6 метров. Высота балок у него 530 мм, ширина тоже больше – 200 мм. Армируется он по тому же принципу, что и первый участок. Только арматура в нем большего диаметра – 16 вместо 10 мм.
Если нет возможности сделать сварные каркасы, можно пойти классическим путем устройства вязаной арматуры: два стержня внизу, два вверху – и все это обвязывается хомутами из гладкой шестерки с нужным шагом. Хомуты желательно делать открытыми вверху, хотя замкнутые тоже допускается.
Вообще, балочные монолитные участки крупногабаритные, массивные и сложные в исполнении. Их делают редко, но если возникла такая необходимость, то они послужат надежно и долговечно.
По материалам сайта: http://svoydom.net.ua
fix-builder.ru
