2. Статический расчет плиты покрытия и общие положения проектирования.

Эксплуатационная нагрузка на плиту покрытия складывается из постоянной нагрузки от веса гидротеплоизоляционного ковра, собственного веса плиты и временной снеговой нагрузки.

По принятой конструкции гидротеплоизоляционного ковра и плит покрытия определяются нормативные и расчетные нагрузки с учетом коэффициента надежности по нагрузке и заносятся в таблицу.

Для покрытий промышленных зданий могут быть применены кровли различных конструкций (рисунок 6).

q₅^H = ,

где q₅^H – нормативная нагрузка от собственного веса плиты,

m_п , b_п, l_п – масса, ширина и длина плиты;

g= 9,81 – ускорение свободного падения;

q₅^H = 1,926

q₆^H = S₀* ,

где q₆^H – нормативная нагрузка от веса снегового покрова, кПа;

S₀ – расчетное значение веса снегового покрова, зависит от района по снеговой нагрузке: VIII = 5,6 кПа;

–коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытии по СНиП 2.01.07-85*.

q₆^H= 5,6*1=5,6 кПа,

Рисунок 6 – Кровля с рубероидной теплоизоляцией (тип 1).

1-три слоя рубероида по битумной мастике; 2- цементная стяжка; 3 – теплоизоляция; 4 – пароизоляция из битумной мастике; 5 – железобетонные плиты.

Панели опираются на ригели¸ балки покрытий и стены. Расчетный пролет панели l₀ принимают равным расстоянию между осями ее опор при опирании по верху ригелий:

l₀=l_п – ,

где l_п – длина плиты (номинальный размер);

b =0,25м

l₀ = 11,960 –

Панели в расчетной схеме представляют собой однопролетные балки, свободно лежащие на опорах, загружены равномерно распределенной нагрузкой. На 1 метр длины панели нагрузка q₁ составляет:

q₁= q*b_п,

где q – нагрузка на 1м² (смотри таблицу 1)

Таблица 1

Наименование элементов и вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке, %	Расчетная нагрузка, кН/м2
Постоянная нагрузка
1.три слоя рубероида на битумной мастике	0,20	1,1	0,22
2.цементная стяжка толщиной 30мм, плотностью 2000 кг/м3	0,60	1,3	0,78
3.утеплители из керамзитового гравия толщиной 120мм, плотностью 600 кг/м3	0,60	1,3	0,78
4.пароизоляция на битумной мастике	0,05	1,1	0,055
5.железобетонная плита покрытия	1,926	1,1	1,1*1,926=2,1186
Итого постоянная нагрузка
Временная нагрузка
6.снеговая нагрузка	0.7*5,6=3,92	0.7	5,6
Всего полная нагрузка	qH =⅀ qiH		q=⅀ qiH

q = = 0.22+0.78+0.78+0.055+1.1*1,926+5.6 = 9,554 кПа

b_п – ширина панели (номинальный размер).

q₁= 9,554*2,98=28,469 кН/м²

Максимальный изгибающий момент в середине пролета:

М=0,125*q₁*l₀²,

M= 0,125*28,469*11,835²=498,447 кН

Максимальная поперечная сила (у опоры):

Q = 0,5*q₁*l_0,

Q= 0.5*28,469*11,835 = 168,465 кН/м.

Требуемую площадь сечения продольной растянутой арматуры определяют из условия прочности по нормальному сечению.

Армирование панелей выполняется согласно эпюре изгибающий моментов. Панели армируют сварными сетками, которые укладывают таким образом, чтобы стержни их рабочей арматуры располагались вдоль пролета и воспринимали растягивающие усилия. Поэтому в пролетах панелей сетки размещают по низу, а в многопролетных панелях также и над промежуточными опорами по верху.

Стержни рабочей арматуры принимают диаметром 3…10мм и располагают с шагом 100…200мм.

Защитный слой бетона для рабочей арматуры должен быть не менее 10мм (в панелях толще 100мм – 15мм).

Поперечные стержни сеток принимают общим сечением не менее 10% сечения рабочей арматуры с шагом 250…300мм, но не реже, чем через 350мм.

На крайних свободных (незащемленных) опорах стержни рабочей арматуры анкеруют.

Насыщение поперечных сечений панелей арматурой оценивают коэффициентом армирования:

А₀ – площадь сечения арматуры,

А – площадь всего бетона в поперечном сечении.

Величина называется процентом армирования.

Предельный процент армирования для панелей определяется:

Выбираем бетон марки В30 тяжелый мелкозернистый.

=17,0 МПа – расчетное сопротивление бетона осевому сжатию;

R_btn и R_btser =1,8 МПа – осевое растяжение;

R_bn и R_bser = 22 МПа – осевое сжатие;

R_bt = 1,2 МПа – растяжение осевое.

Выбираем арматуру класса А-VI

расчетное сопротивление арматуры;

R_sw = 650 МПа – расчетное сопротивление поперечного растяжения;

R_sс = 500 МПа – расчетное сопротивление поперечного сжатия.

– граничная относительная высота сжатой зоны бетона.

w – характеристика сжатой зоны бетоны.

w= 0,85-0,008*

w= 0,85-0,008*17,0=0,714

Минимальный процент армирования в панелях устанавливается из условия равнопрочности армированного сечения с неармированным и принимается равным 0,05% от А_s/А_0.

3. НАЗНАЧЕНИЕ РАЗМЕРОВ ДЛЯ РАСЧЕТА ПАНЕЛЕЙ.

Важнейшей составной частью расчета плит является предварительный подбор размеров его поперечного сечения. Причем расчет ведется не по реальным (заданным) сечениям, а по называемым расчетным или эквивалентным сечениям. Расчетом определяется или проверяется сечение только по рабочей (расчетной) высоте h₀, равной расстоянию от крайней сжатой грани до центра тяжести растянутой арматуры.

Рисунок 7 – Эквивалентное сечение плиты.

1. Общая высота сечения h = 450мм.

2. Рабочая (расчетная) высота определяется по формуле:

h₀= h - (a + ,

а - толщина защитного слоя бетона;

d -диаметр стержня растянутой арматуры.

h₀= 450- (15+ = 430мм.

3. Толщина полки:

h_f^’ = 0,15*h₀

h_f^’ = 0,15*430 = 64,5мм

4. Ширина ребра принимается равной:

b= 0.45*h₀

b= 0.45*430 = 193,5мм

5. Расчетную ширину полки принимают равной ширине панели:

b_f^’ b_п = 2980мм,

так как h_f^’ 0,1*h.

Далее по назначенным расчетным размерам сечения плиты h₀ и b определяется коэффициент:

A₀ =

A₀ =

В зависимости от A₀ находим и определяем площадь сечения арматуры:

А_s=

А_s= =1,526*10^-3 м²

Окончательная величина A_s принимается по приложению 2, одновременно определяются диаметр d и число стержней n, причем число стержней должно быть четным.

Аs=1527мм²

d=18мм

n=6