Расчет арматуры на монолитную плиту перекрытия калькулятор: Расчет арматуры на монолитное перекрытие. Этапы расчета монолитных перекрытий. Подбор сечения арматуры

Расчет монолитной плиты перекрытия на примере квадратной и прямоугольной плит, опертых по контуру

• Преимущества устройства монолитного перекрытия
• Виды
• Расчет безбалочного перекрытия
• Расчет монолитной плиты, опертой по контуру
• Параметры монолитной плиты
• Как рассчитать наибольший изгибающий момент
• Как выбрать сечение арматуры
• Пример расчета монолитной плиты перекрытия в виде прямоугольника

При создании домов с индивидуальной планировкой дома, как правило, застройщики сталкиваются с большим неудобством использования заводских панелей. С одной стороны, их стандартные размеры и форма, с другой – внушительный вес, из-за которого не обойтись без привлечения подъемной строительной техники.

Для перекрытия домов с комнатами разного размера и конфигурации, включая овал и полукруг, идеальным решением являются монолитные ж/б плиты. Дело в том, что по сравнению с заводскими они требуют значительно меньших денежных вложений как на покупку необходимых материалов, так и на доставку и монтаж.

Почему же при всех очевидных преимуществах не каждый прибегает к бетонированию перекрытия? Вряд ли людей отпугивают более длительные подготовительные работы, тем более что ни заказ арматуры, ни устройство опалубки сегодня не представляет никакой сложности. Проблема в другом – не каждый знает, как правильно выполнить расчет монолитной плиты перекрытия.

Преимущества устройства монолитного перекрытия ↑

Монолитные железобетонные перекрытия причисляют к категории самых надежных и универсальных стройматериалов.

• по данной технологии возможно перекрывать помещения практически любых габаритов, независимо от линейных размеров сооружения. Единственное при необходимости перекрыть больших пространств возникает необходимость в установке дополнительных опор;
• они обеспечивают высокую звукоизоляцию. Несмотря на относительно небольшую толщину (140 мм), они способны полностью подавлять сторонние шумы;
• с нижней стороны поверхность монолитного литья – гладкая, бесшовная, без перепадов, поэтому чаще всего подобные потолки отделывают только при помощи тонкого слоя шпаклевки и окрашивают;
• цельное литье позволяет возводить выносные конструкции, к примеру, создать балкон, который составит одну монолитную плиту с перекрытием. Кстати, подобный балкон значительно долговечнее.

• К недостаткам монолитного литья можно отнести необходимость использования при заливке бетона специализированного оборудования, к примеру, бетономешалок.

Внимание!

Устраивать монолитное перекрытие в доме из газобетона можно исключительно после установки дополнительных опор из бетона или железа. Что же касается деревянных построек, то использование такого типа литья запрещено.

Для конструкций из легкого материала типа газобетона больше подходят сборно-монолитные перекрытия. Их выполняют из готовых блоков, к примеру, из керамзита, газобетона или других аналогичных материалов, после чего заливают бетоном. Получается, с одной стороны, легкая конструкция, а с другой – она служит монолитным армированным поясом для всего строения.

Виды ↑

По технологии устройства различают:

• монолитное балочное перекрытие;
• безбалочное – это один из самых распространенных вариантов, расходы на материалы здесь меньше, поскольку нет необходимости закупать балки и обрабатывать перекрытия.
• имеющие несъемную опалубку;
• по профнастилу. Наиболее часто такую конструкцию используют для создания терасс, при строительстве гаражей и других подобных сооружений. Профлисты играют роль несгибаемой опалубки, на которую заливают бетон. Функции опоры будет выполнять каркас из металла, собранный из колонн и балок.

Обязательные условия получения качественного и надежного монолитное перекрытие по профнастилу:

• чертежи, в которых указаны точнейшие размеры сооружения. Допустимая погрешность – до миллиметра;
• расчет монолитной плиты перекрытия, где учтены создаваемые ею нагрузки.

Профилированные листы позволяют получить ребристое монолитное перекрытие, отличающееся большей надежностью. При этом значительно сокращаются затраты на бетон и стержни арматуры.

На заметку

Все монтажные работы выполняются по специально составленным технологическим картам на устройство монолитного перекрытия. Его еще называют основным технологическим документом, предназначенным как для строительных организаций и проектных бюро, так и для мастеров , непосредственно связанных с выполнением монолитных ж/б работ.

Расчет безбалочного перекрытия ↑

Перекрытие этого типа представляет из себя сплошную плиту. Опорой для нее служат колонны, которые могут иметь капители. Последние необходимы тогда, когда для создания требуемой жесткости прибегают к уменьшению расчетного пролета.

Полезно

Экспериментально было установлено, что для безбалочной плиты опасными нагрузками можно считать сплошную, оказывающую давление на всю площадь и полосовую, распределенную через весь пролет.

Расчет монолитной плиты, опертой по контуру ↑

Параметры монолитной плиты ↑

Понятно, что вес литой плиты напрямую зависит от ее высоты. Однако, помимо собственно веса она испытывает также определенную расчетную нагрузку, которая образуется в результате воздействия веса выравнивающей стяжки, финишного покрытия, мебели, находящихся в помещении людей и другое. Было бы наивно предположить, что кому-то удастся полностью предугадать возможные нагрузки или их комбинации, поэтому в расчетах прибегают к статистическим данным, основываясь на теории вероятностей.

К примеру:

Здесь суммарная нагрузка составляет 775 кг на кв. м.

Одни из составляющих могут носить кратковременный характер, другие – более длительный. Чтобы не усложнять наши расчеты, условимся принимать распределительную нагрузку qв временной.

Как рассчитать наибольший изгибающий момент ↑

Это один из определяющих параметров при выборе сечения арматуры.

Напомним, что мы имеем дело с плитой, которая оперта по контуру, то есть, она будет выступать в роли балки не только относительно оси абсцисс, но и оси аппликат (z), и будет испытывать сжатие и растяжение в обеих плоскостях.

Как известно, изгибающий момент по отношению к оси абсцисс балки с опорой на две стены, имеющей пролет l_n вычисляют по формуле m_n = q_nl_n²/8 (для удобства за ее ширину принят 1 м). Очевидно, что если пролеты равны, то равны и моменты.

Если учесть, что в случае квадратной плиты нагрузки q₁ и q₂ равны, возможно допустить, что они составляют половину расчетной нагрузки, обозначаемой q.  Т. е.

Иначе говоря, можно допустить, что арматура, уложенная параллельно осям абсцисс и аппликат, рассчитывается на один и тот же изгибающий момент, который вдвое меньше, нежели тот же показатель для плиты, которая в качестве опоры имеет две стены. Получаем, что максимальное значение расчетного момента составляет:

Что же касается величины момента для бетона, то если учесть, что он испытывает сжимающее воздействие одновременно в перпендикулярных друг другу плоскостях, то ее значение будет больше, а именно,

Как известно, для расчетов требуется единая величина момента, поэтому в качестве его расчетного значения берут среднее арифметическое от М_а и М_б, которое в нашем случае равно 1472.6 кгс·м:

Как выбрать сечение арматуры ↑

В качестве примера произведем расчет сечения стержня по старой методике и сразу отметим, что конечный результат расчета по любой другой дает минимальную погрешность.

Какой бы способ расчеты вы ни выбрали, не надо забывать, высота арматуры в зависимости от ее расположения относительно осей x и z будет различаться.

В качестве значения высот предварительно примем: для первой оси h₀₁ = 130 мм, для второй – h₀₂ = 110 мм. Воспользуемся формулой А_0n = M/bh²_0nR_b. Соответственно получим:

• А₀₁ = 0.0745
• А₀₂
   = 0.104

Из представленной ниже вспомогательной таблицы найдем соответствующие значения η и ξ и посчитаем искомую площадь по формуле Fan= M/ηh0nRs.

Получаем

• Fa1 = 3,275 кв. см.
• Fa2 = 3,6 кв. см.

Фактически, для армирования 1 пог. м необходимо по 5 арматурных стержня для укладки в продольном и поперечном направлении с шагом 20 см.

Для выбора сечения можно воспользоваться нижележащей таблицей. К примеру, для пяти стержней ⌀10 мм получаем площадь сечения, равной 3,93 кв. см, а для 1 пог. м она будет в два раза больше – 7,86 кв. см.

Сечение арматуры, проложенной в верхней части, было взято с достаточным запасом, поэтому число арматуры в нижнем слое можно уменьшить до четырех.

На заметку

Для расчета подобной плиты в панельном доме согласно имеющимся методикам расчета обычно применяют корректирующий коэффициент для учета также пространственной работы конструкции. Он позволяет примерно на 3–10 процентов сократить сечение. Однако многие специалисты считают, что, в отличие от заводских, для монолитных плит его использование не столь уж обязательно, поскольку при таком подходе возникает необходимость в ряде дополнительных расчетов, к примеру, на раскрытие трещин и прочих. И потом, если центральную часть армировать стержнями большего диаметра, то прогиб посередине будет изначально меньше. При необходимости его можно достаточно просто устранить или скрыть под финишной отделкой.

Пример расчета монолитной плиты перекрытия в виде прямоугольника ↑

Очевидно, что в подобных конструкциях момент, действующий по отношению к оси абсцисс, не может равняться его значению, относительно оси аппликат. Причем чем больше разброс между ее линейными размерами, тем больше она будет похожа на балку с шарнирными опорами. Иначе говоря, начиная с какого-то момента, величина воздействия поперечной арматуры станет постоянной.

На практике неоднократно была показана зависимость поперечного и продольного моментов от значения λ = l2 / l1:

• при λ > 3, продольный больше поперечного в пять раз;
• при λ ≤ 3 эту зависимость определяют по графику.

Допустим, требуется рассчитать прямоугольную плиту 8х5 м. Учитывая, что расчетные пролеты это и есть линейные размеры помещения, получаем, что их отношение λ равно 1.6. Следуя кривой 1 на графике, найдем соотношение моментов. Оно будет равно 0.49, откуда получаем, что m₂ = 0.49*m₁.

Далее, для нахождения общего момента значения m₁ и m₂ необходимо сложить. В итоге получаем, что M = 1.49*m₁. Продолжим: подсчитаем два изгибающих момента – для бетона и арматуры, затем с их помощью и расчетный момент.

Теперь вновь обратимся к вспомогательной таблице, откуда находим значения η₁, η₂ и ξ₁, ξ₂. Далее, подставив найденные значения в формулу, по которой вычисляют площадь сечения арматуры, получаем:

• Fa1 = 3.845 кв. см;
• Fa2 = 2 кв. см.

В итоге получаем, что для армирования 1 пог. м. плиты необходимо:

• продольная арматура:пять 10-миллиметровых стержней, длина 520 -540 см, S_сеч. – 3.93 кв. см;
• поперечная арматура: четыре 8-миллиметровых стержня, длина 820-840 см, S_сеч. – 2.01 кв.см.

© 2022 stylekrov.ru

считаем нагрузку и подбираем материалы для строительства

Монолитная плита перекрытия всегда была хороша тем, что изготавливается без применения подъемных кранов – все работы ведутся прямо на месте. Но при всех очевидных преимуществах сегодня многие отказываются от такого варианта из-за того, что без специальных навыков и онлайн-программ достаточно сложно точно определить такие важные параметры, как сечение арматуры и площадь нагрузки.

В этой статье мы поможем вам изучить расчет плиты перекрытия и его нюансы, а также познакомим с основными данными и документами. Современные онлайн-калькуляторы – дело хорошее, но если речь идет о таком ответственном моменте, как перекрытие жилого дома, советуем вам перестраховаться и лично все пересчитать!

Давайте начнем с того, что монолитная железобетонная плита перекрытия – это конструкция, которая лежит на четырех несущих стенах, т.е. опирается по своему контуру.

И не всегда плита перекрытия представляет собой правильный четырехугольник. Тем более, что сегодня проекты жилых домов отличаются вычурностью и многообразием сложных форм.

В этой статье мы научим вас рассчитывать нагрузку на 1 кв. метр плиты, а общую нагрузку вам нужно будет вычислять по математическим формулам. Если сложно – разбейте площадь плиты на отдельные геометрические фигуры, рассчитайте нагрузку каждой, затем просто суммируйте.

Теперь рассмотрим такие основные понятия, как физическая и проектная длина плиты. Т.е. физическая длина перекрытия может быть любой, а вот расчетная длина балки уже имеет другое значение. Ею называют минимальное расстояние между наиболее удаленными соседними стенами. По факту физическая длина плиты всегда длиннее, чем проектная длина.

Вот хороший видео-урок о том, как производится расчет монолитной плиты перекрытия:

Важный момент: несущий элемент плиты может быть как шарнирная бесконсольная балка, так и балка жесткого защемления на опорах. Мы будем приводить пример расчета плиты на бесконсольную балку, т.к. такая встречается чаще.

Чтобы рассчитать всю плиту перекрытия, нужно рассчитать один ее метр для начала. Профессиональные строители используют для этого специальную формулу. Так, высота плиты всегда значится как h, а ширина как b. Давайте рассчитаем плиту с такими параметрами: h=10 см, b=100 см. Для этого вам нужно будет познакомиться с такими формулами:

Плиту перекрытия легче всего рассчитать, если она имеет квадратную форму и если вы знаете, какая нагрузка запланирована. При этом какая-то часть нагрузки будет считаться длительной, которую определяет количество мебели, техники и этажности, а другая – кратковременной, как строительное оборудование во время стройки.

Кроме того, плита перекрытия должна выдерживать и другого рода нагрузки, как статистические и динамические, при этом сосредоточенная нагрузка всегда измеряется в килограммах или в ньютонах (например, нужно будет ставить тяжелую мебель) и распределительная нагрузка, измеряемая в килограммах и силе. Конкретно сам расчет плиты перекрытия всегда нацелен на определение распределительный нагрузки.

Вот ценные рекомендации, какой должна быть нагрузка на плиту перекрытия в плане расчета на изгиб:

Еще один немаловажный момент, который тоже нужно учитывать: на какие стены будет опираться монолитная плита перекрытия? На кирпичные, каменные, бетонные, пенобетонные, газобетонные или из шлакоблока? Вот почему так важно рассчитать плиту не только с позиции нагрузки на нее, но и с точки зрения ее собственного веса. Особенно если ее устанавливают на недостаточно прочные материалы.

Сам расчет плиты перекрытия, если мы говорим о жилом доме, всегда нацелен на нахождение распределительной нагрузки. Она рассчитывается по формуле: q1=400 кг/м². Но к этому значению добавьте вес самой плиты перекрытия, а это обычно 250 кг/м², а бетонная стяжка и чистовой пол дадут еще дополнительные 100 кг/м². Итого имеем 750 кг/м².

Учитывайте при этом, что изгибающее напряжение плиты, которая по своему контуру опирается на стены, всегда приходится на ее центр.

Именно монолитную плиту перекрытия, в отличие от деревянных или металлических балок, рассчитывают по поперечному сечению. Ведь бетон само по себе – неоднородный материал, и его предел прочности, текучести и других механических характеристик имеет значительный разброс.

Что удивительно, даже при изготовлении образцов из бетона, даже из одного замеса получаются разные результаты. Ведь здесь много зависит от таких факторов, как загрязненность и плотности замеса, способов уплотнения и других технологических факторов, даже так называемой активности цемента.

При расчете монолитной плиты перекрытия всегда учитывается и класс бетона, и класс арматуры. Само сопротивление бетона принимается всегда на значение, на какое идет сопротивление арматуры. Т.е., по сути, на растяжение работает именно арматура. Сразу оговоримся, что здесь существует несколько расчетных схем, которые учитывают разные факторы. Например, силы, которые определяют основные параметры поперечного сечения по формулам, или расчет относительно центра тяжести сечения.

Разрушение в плитах перекрытия происходит тогда, когда арматура достигает своего предела прочности при растяжении или текучести. Т.е. почти все зависит от нее. Второй момент, если прочность бетона уменьшается в 2 раза, тогда и несущая способность армирования плиты уменьшается с 90 на 82%. Поэтому доверимся формулам:

Происходит армирование при помощи обвязки арматуры из сварной сетки. Ваша главная задача – рассчитать процент армирования поперечного профиля продольными стержнями арматуры.

Как вы наверняка не раз замечали, самые распространенные ее виды сечения – это геометрические фигуры: форма круга, прямоугольника, трапеции. А расчет самой площади сечения происходит по двум противоположным углам, т.е. по диагонали. Кроме того, учитывайте, что определенную прочность плите перекрытия придает также дополнительное армирование:

Если рассчитывать арматуру по контуру, тогда вы должны выбрать определенную площадь и просчитывать ее последовательно. Далее, на самом объекте проще рассчитывать сечение, если взять ограниченной замкнутой объект, как прямоугольник, круг или эллипс и производить расчет в два этапа: с использованием формирования внешнего и внутреннего контура.

Например, если вы рассчитываете армирование прямоугольного монолитного перекрытия в форме прямоугольника, тогда нужно отметить первую точку в вершине одного из углов, затем отметить вторую и произвести расчет всей площади.

Согласно СНиПам 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции» сопротивление растягивающим усилиям в отношении арматуры А400 составляет Rs=3600 кгс/см², или 355 МПа, а вот для бетона класса B20 значение Rb=117кгс/см² или 11.5 МПа:

Согласно нашим вычислениям, для армирования 1 погонного метра понадобится 5 стержней с сечением 14 мм и с ячейкой 200 мм. Тогда площадь сечения арматуры будет равняться 7.69 см². Чтобы обеспечить надежность по поводу прогиба, высоту плиты завышают до 130-140 мм, тогда сечение арматуры составляет 4-5 стержней по 16 мм.

Итак, зная такие параметры, как необходимая марка бетона, тип и сечение арматуры, которые нужны для плиты перекрытия, вы можете быть уверены в ее надежности и качестве.

Будьте в курсе!

Подпишитесь на новостную рассылку

Расчет железобетонного подвесного перекрытия::EPLAN.

Монолитные железобетонные плиты перекрытия , несмотря на большое количество сборных плит, по-прежнему пользуются спросом. Особенно это актуально, если это дом с уникальной планировкой, где все комнаты разного размера или бригада будет производить строительство без подъемных кранов. В таких случаях установка монолитной железобетонной плиты перекрытия позволяет значительно сократить расходы на материалы или доставку и монтаж. Однако больше времени строитель потратит на подготовительные работы, в том числе на опалубку. Однако не это отпугивает людей, приступающих к бетонированию пола. Сделать опалубку, заказать арматуру и бетон теперь не проблема. Проблема в том, как определить, какой бетон и какая арматура для этого требуется.

Эта статья не является руководством к действию, а носит чисто информационный характер. Все тонкости расчета железобетонных конструкций строго стандартизированы.

Расчет любой строительной конструкции вообще и железобетонной плиты перекрытия в частности состоит из нескольких этапов:  

• выбор геометрических параметров сечения;
• определяют класс бетона и класс арматуры, чтобы проектируемая плита не разрушилась при воздействии максимально возможной нагрузки.

Расчет мы будем выполнять для сечения, перпендикулярного оси x.

Не будем проводить расчеты:

1. местное сжатие,
2. продавливание,
3. действие поперечных сил,
4. трещины кручения (предельные состояния первой группы),
раскрытия (предельные состояния для второй группы).

Предполагая заранее, что для обычного плоского подвесного пола в жилом доме такие расчеты не требуются, а, как правило, и требуются. При этом ограничимся только расчетом поперечного (типового) сечения на действие изгибающего момента. Кому не нужны пояснения по определению геометрических параметров, выбору расчетной модели, набору нагрузок и предпосылкам расчета, могут сразу перейти к расчетному примеру.

Этап 1. Определение расчетной длины плиты.

Реальная длина плиты может быть любой, а вот расчетная длина, иначе говоря, пролет балки (а в нашем случае плиты перекрытия) — совсем другое дело. Пролет – это расстояние в свету между несущими стенами. Другими словами, это длина или ширина комнаты от стены до стены. Поэтому определить пролет плиты перекрытия довольно просто. Нужно измерить это расстояние линейкой или другим подручным средством. Конечно, реальная длина плиты будет больше. Монолитная железобетонная плита перекрытия может опираться на несущие стены из кирпича, шлакоблока, камня, керамзитобетона или газобетонных блоков, в нашем случае это не принципиально. Однако допустим, что несущие стены облицованы материалами, обладающими недостаточной прочностью (пенобетон, газобетон, керамзитобетон, шлакоблок). В этом случае материал стены также должен быть рассчитан на соответствующую нагрузку. В данном примере рассмотрим однопролетную плиту перекрытия, опирающуюся на две несущие стены. Расчет железобетонной плиты по контуру, т. е. по четырем несущим стенам, а также многопролетных плит здесь не рассматривается.

Вышеуказанное не остается пустым звуком и лучше усваивается. Примем значение расчетной длины плиты l = 4 м .

Этап 2. Предварительное определение геометрических параметров плиты, класса арматуры и бетона.

Нам пока неизвестны эти параметры, но мы можем настроить их так, чтобы они что-то считали.

Зададим высоту плиты h = 10 см, а условную ширину b = 100 см. В данном случае условность означает, что мы будем рассматривать плиту перекрытия как балку высотой 10 см и шириной 100 см, а значит, полученные результаты следует распространить на все оставшиеся сантиметры ширины плиты. Если предстоит изготовить плиту перекрытия расчетной длиной 4 м и шириной 6 м, то для каждого из этих 6 метров следует принимать параметры, определенные для одного расчетного метра.

Итак принимаем значения высоты h = 10 см , ширины = 100 см , класса бетона В20 , класса арматуры А400

Этап 3. Определение опор.

В зависимости от пролета опоры, материала и веса несущих стен плита перекрытия может рассматриваться:

• шарнирная неконсольная балка,
• или шарнирно-консольная балка,
• или в виде балки с жестким защемлением на опорах.

Почему это важно, описывается отдельно. В дальнейшем мы будем рассматривать шарнирно опертую консольную балку как наиболее распространенный случай.

Этап 4. Определение нагрузки на плиту.

Нагрузки на балки могут быть самыми разнообразными. С точки зрения строительной механики все, что неподвижно лежит на балке, прибито, приклеено или подвешено к плите перекрытия, представляет собой статическую и часто постоянную нагрузку. Все, что ходит, ползает, бегает, едет и даже падает на балку — это все динамические нагрузки. Как правило, динамические нагрузки носят временный характер. Однако в этом примере мы не будем различать временные (активные) и постоянные (статические) нагрузки. Нагрузка также может быть сосредоточенной, равномерно распределенной, неравномерно распределенной и так далее. Однако мы не будем так углубляться во все возможные комбинации нагрузок. Для данного примера ограничимся равномерно распределенной нагрузкой, так как такой вариант нагружения плит перекрытий в жилых домах является наиболее распространенным. Мы измеряем сосредоточенную нагрузку в Паскалях (или фунтах на квадратный фут (psf) для имперских единиц) или в ньютонах, а распределенную нагрузку — в Н/м.

Здесь мы опускаем детали сбора нагрузок на плиту перекрытия. Допустим, что обычно плиты перекрытий в жилых домах рассчитываются на распределенную нагрузку q1 = 4 кПа. При высоте плиты 10 см вес плиты добавит к этой нагрузке около 2,5 кПа, стяжка и керамическая плитка могут добавить до 1 кПа. Эта распределенная нагрузка учитывает практически все возможные сочетания нагрузок на перекрытия жилых зданий. Тем не менее никто не запрещает рассчитывать конструкции на более высокие нагрузки. Однако ограничимся этим значением и на всякий случай умножим полученное значение распределенной нагрузки на коэффициент запаса γ = 1,2, если вдруг мы еще что-то упустили:

q = (4 + 2,5 +1) 1,2 = 9 кПа

Поскольку мы будем рассчитывать параметры плиты шириной 100 см, эту распределенную нагрузку можно считать линейной нагрузкой, действующей на плиты перекрытия по оси Y и измеряется в кН/м.

Этап 5. Определение максимального изгибающего момента, действующего на поперечное (правильное) сечение балки.

Максимальный изгибающий момент для консольной балки на двух шарнирных опорах, а в нашем случае плиты перекрытия, опирающейся на стену, на которую действует равномерно распределенная нагрузка, будет в середине балки:

М _max = (q х l ² ) / 8 (5.1)

Почему так, достаточно подробно описано в другой статье.

для пролета L = 4 M Mmax = (9 x 4 ² ) / 8 = 18KN

Стадии 6.1. на основе следующих проектных допущений:

— Прочность бетона на растяжение принимается равной нулю. Это предположение сделано на основании того, что предел прочности бетона на растяжение значительно меньше предела прочности арматуры (примерно в 100 раз). Поэтому в растянутой зоне железобетонной конструкции образуются трещины из-за разрыва бетона, и, таким образом, в нормальном сечении на растяжение работает только арматура (см. рис. 1).

— Предполагается, что сопротивление бетона сжатию равномерно распределено по зоне сжатия. Сопротивление бетона сжатию принимается не более расчетного сопротивления R _b .

Для предотвращения эффекта образования пластического шарнира и возможного обрушения конструкции отношение ξ высоты сжатой зоны бетона y к расстоянию от центра тяжести арматуры до вершины балки h ₀ , ξ = y/h _o (6.1), должно быть не более предельного значения ξ _R . Предельное значение определяется по следующей формуле:

\[ \xi_R  = \frac{0.8}{1+\frac{R_s}{700}} , \text{(6.2)} \]

Эта эмпирическая формула основана на опыте проектирования железобетона конструкций, где \(R_s\) — расчетное сопротивление арматуры, МПа. Однако на данном этапе можно вполне обойтись таблицей:

Таблица 220. 1. Boundary values ​​​​of the relative height of the compressed zone of concrete

Reinforcement grade	A240	A300	A400	A500	B500
The value of ξ R	0,612	0,577	0,531	0,493	0,502
Стоимость	0 R	0,425	0,411	0,390	0,372	0,376

Note: When performing calculations by non-professional designers, I recommend underestimating the value of the compressed zone ξ _R by 1.5 times .

где a — расстояние от центра поперечного сечения арматуры до низа балки. Это расстояние необходимо для того, чтобы обеспечить сцепление арматуры с бетоном; больше a , тем лучше обхват арматуры, но при этом полезное значение h ₀ уменьшается. Обычно значение и берется в зависимости от диаметра арматуры. Напротив, расстояние от низа арматуры до низа балки (в данном случае плиты перекрытия) должно быть не менее диаметра арматуры и не менее 10 мм. Дальнейшие расчеты будем производить для а = 2 см.

— При ξ ≤ ξ _Р и отсутствии арматуры в сжатой зоне прочность бетона проверяют по следующей формуле: 92}{2} \quad \text {(6.3.4)} \]

Физический смысл формулы (6.3) ясен. Поскольку любой момент можно представить как силу, действующую с конкретным плечом, для бетона должно выполняться указанное выше условие. Другие формулы получаются путем простейших математических преобразований, цель которых станет ясна ниже.

— Проверку прочности прямоугольных сечений с одинарной арматурой при ξ ≤ ξ _Р проводят по формуле:

M ≤R _s A _s (h ₀ — 0,5у) (6.4)

Согласно расчету, суть этой формулы в следующем: арматура должна выдерживать такую ​​же нагрузку, как бетон так как на арматуру с тем же плечом действует та же сила, что и на бетон.

Примечание: данная расчетная схема, принимая плечо силового действия (h ₀ — 0,5у) , позволяет относительно быстро определить основные параметры поперечного сечения, а именно: покажут формулы, которые логически следуют из формул (6.3) и (6.4). Однако такая конструктивная схема не единственная. Расчет может производиться относительно центра тяжести приведенного сечения. Однако, в отличие от деревянных и металлических балок, расчет железобетона по предельным сжимающим или растягивающим напряжениям в поперечном (нормальном) сечении железобетонной балки довольно затруднителен. Железобетон — композитный, очень неоднородный материал, но это еще не все. Многочисленные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что предел прочности, предел текучести, модуль упругости и другие механические характеристики материалов имеют весьма значительный разброс. Например, при определении предела прочности бетона на сжатие одинаковые результаты не получаются даже при изготовлении образцов из бетонной смеси одной партии. Это объясняется тем, что прочность бетона зависит от многих факторов: крупности и качества (в том числе степени загрязнения) заполнителя, активности цемента, способа уплотнения смеси, различных технологических факторов. Учитывая случайный характер этих факторов, рассмотрим предел прочности бетона со случайным значением.

Аналогичная ситуация и с другими строительными материалами, такими как дерево, кирпичная кладка, полимерные композиционные материалы. Даже для классических конструкционных материалов, таких как сталь, алюминиевые сплавы и др., наблюдается заметный случайный разброс прочностных характеристик. Для описания случайных величин используются различные вероятностные характеристики, которые определяются в результате статистического анализа экспериментальных данных, полученных в ходе массовых испытаний. Самый простой из них математическое ожидание и коэффициент вариации , иначе называемый коэффициент вариации . Последний представляет собой отношение среднеквадратичного разброса к математическому ожиданию случайной величины. Так в нормах проектирования железобетонных конструкций коэффициент изменчивости тяжелого бетона учитывается коэффициентом надежности по бетону.

В связи с этим ни одна расчетная схема не будет идеальной для железобетона. Однако не будем отвлекаться, а вернемся к предпосылкам проектирования данной схемы. 92}   \quad \text{(6.6)} \]

Для a _m < a _R армирование в сжатой зоне не требуется. Значение a _R определяется по таблице 1.

— При отсутствии арматуры в зоне сжатия сечение арматуры определяется по следующей формуле:

\[A_s=\frac {R_b b h_0 (1-\sqrt{1-2a_m})}{R_s} \quad \text{(6.7), } \]

где \( y = h_0 (1 — \sqrt{1 — 2a_m }) \) является результатом решения квадратного уравнения формулы (6.3.4), таким образом, формула (6.7) является результатом простых преобразований формулы (6.5).

Далее, а теперь, если вы еще не утонули в этом море формул, давайте посмотрим, в чем польза этих расчетных предпосылок и формул:

Пример расчета монолитной железобетонной неконсольной плиты перекрытия на навесных опор является равномерно распределенным действием нагрузки.

Этап 7. Выбор сечения арматуры.

Расчетное сопротивление растяжению арматуры класса А400 по таблице 7 Rs = 355 МПа. Расчетная прочность на сжатие для бетона класса В20 по таблице 4 Rb = 11,5 МПа. Все остальные параметры и нагрузки для нашей плиты были определены ранее. Сначала по формуле (6.6) определяем значение коэффициента a _м :

а _м = 18 / (1· 0,08 ²  · 11,5 · 1000) = 0,24038

размеры также удобно подставить в метрах, значение расчетного сопротивления также было уменьшено до кПа для соблюдения размерности.

Это значение меньше предела для данного класса арматуры по таблице 1 (0,24038 < 0,39), что означает, что арматура в сжатой зоне по расчету не нужна. Тогда по формуле (6.8) необходимая площадь сечения арматуры:

А _с  = 11500·100·8(1 — √1 — 2·0,24038) / 355000 = 7,241 см ² .

Примечание: в данном случае для упрощения расчета использовались размеры поперечного сечения в сантиметрах и расчетные значения сопротивления в кПа.

Таким образом, для армирования одного погонного метра нашей плиты перекрытия можно использовать 5 стержней диаметром 14 мм с шагом 200 мм. Площадь поперечного сечения арматуры составит 7,69см ² . Арматуру удобно подбирать по таблице 2:

Таблица 2. Площадь отдельных стержней арматуры

	Площадь отдельных стержней арматуры (см 2 )
φ 8	φ 10	φ 12	φ 14	Φ 20	Φ 22	Φ 25	Φ 28	Φ 32
1	0. 28	0.50	0.79	1.13	1.54	2.01	2.54	3.14	3.80	4.91	6.16	8.04
2	0.57	1.01	1.57	2.26	3.08	4.02	5.09	6.28	7.60	9.82	12.32	16.08
3	0.85	1.51	2.36	3.39	4.62	6.03	7.63	9.42	11.40	14.73	18.47	24.13
4	1.13	2.01	3.14	4.52	6.16	8.04	10.18	12.57	15.21	19.63	24.63	32.17
5	1.41	2. 51	3.93	5.65	7.70	10.05	12.72	15.71	19.01	24.54	30.79	40.21
6	1.70	3.02	4.71	6.79	9.24	12.06	15.27	18.85	22.81	29.45	36.95	48.25
7	1.98	3.52	5.50	7.92	10.78	14.07	17.81	21.99	26.61	34.36	43.10	56.30
8	2.26	4.02	6.28	9.05	12.32	16.08	20.36	25.13	30.41	39.27	49.26	64.34
9	2.54	4. 52	7.07	10.18	13.85	18.10	22.90	28.27	34.21	44.18	55.42	72.38
10	2.83	5.03	7.85	11.31	15.39	20.11	25.45	31.42	38.01	49.09	61.58	80.42

Также для армирования плиты можно использовать 7 стержней Ø12 мм с шагом 140 мм или 10 стержней Ø10 мм с шагом 100 мм.

Прочность бетона проверяем по формуле (6.5)

y = 355 · 7,241 / (11,5 ·100) = 2,374 см

ξ = 2,374 / 8 = 0,29573, это меньше границы 0,531, согласно формулам (6.1) и табл. 1, и меньше рекомендуемое 0,531/1,5 = 0,354, т.е. соответствует требованиям.

11500 · 100 см · 2,374 см · (8 см — 0,5 · 2,374 см)/1000000 = 18,6 кН > М = 18 кН, по формуле (6.3)

355000 · 7,69 см ^{2 9010,5 (8 см · 2,374 см)/1000000 = 18,6 кН > М = 18 кН, по формуле (6. 4)}

Таким образом, мы выполнили все требования.

При повышении класса бетона до В25 нам потребуется меньше арматуры для В25 Rb = 14,5 МПа.

а _м = 18 / (1 · 0,08 ² · 14500) = 0,1940

А _с = 14,5 МПа · 100 см · 8 см (1 — √ 01 — 9) МПа = 6,95 см2

Таким образом, для армирования одного погонного метра нашей плиты перекрытия все равно нужно использовать 5 стержней Ø14 мм с шагом 200 мм или продолжить подбор сечения, но можно не сильно напрягаться, так как эта плита, рассматриваемая шарнирной балки,скорее всего не пройдет расчет на прогиб.Поэтому лучше сразу перейти к оценкам предельных деформаций второй группы,пример определения прогиба приведен отдельно.Здесь скажу,что для плиты для удовлетворения требований по предельно допустимому прогибу высоту плиты придется увеличить до 13-14 см, а сечение арматуры увеличить до 4-5 стальных стержней диаметром Ø16 мм.

Вот и все. Как видим, сам расчет довольно прост и не занимает много времени. Однако формулы не становятся более очевидными. Теоретически любую железобетонную конструкцию можно рассчитать по классическим, т.е. очень простым и наглядным формулам. Пример такого расчета, как уже было сказано, приведен отдельно. Как обеспечить требуемый класс бетона при бетонировании – тоже отдельная тема.

Расчет плоских железобетонных плит, усиленных постнапряженной арматурой в двух направлениях.

 Oleksandr Zhuravskyi ^1*  Ph.D., Associate Professor
 Vladyslav Tymoshchuk ¹  Ph.D., Associate Professor
¹  Кафедра железобетонных и каменных конструкций Киевского национального университета строительства и архитектуры, Воздухофлотский проспект, 31, г. Киев, 03680, Украина;
Получено: 20.11. 2018, Одобрено: 29.12.2018, Доступно онлайн: 29.12.2018.
DOI: https://doi.org/10.32557/useful-2-4-2018-0007
.
*Электронная почта автора для переписки: [email protected]
Под лицензией Creative Commons. Том 2, Выпуск 4, 2018, страницы: 63-69.
Плагиат проверен Grammarly