Расчетный пролет плиты перекрытия: Расчет железобетонной плиты перекрытия

Расчет пустотной плиты перекрытия пример

Расчет железобетонной пустотной плиты

Произведем расчет и конструирование железобетонной многопустотной плиты перекрытия жилой комнаты пролетом 6,0 м и шириной 1,5 м. Она опирается на поперечные стены здания короткими сторонами и рассчитывается как балка двутаврового профиля, свободно лежащая на двух опорах.

Предварительно уточняем размеры поперечного сечения плиты и приводим его к эквивалентному двутавровому.

Расчетный пролет плиты l _{при перекрываемом пролете 5690 мм, ширине опирания 420 мм можно определить из выражения:}

Высота сечения плиты h

h = 18· 590· 3650· (2· 570 + 100)/2000000· 570 =35 см

h = l_{/30 = 590/30 = 20 см}

Принимаем плиту h = 220 мм

Статический расчет плиты

Расчетные нагрузки на 1 м 2 плиты определяют в табличной форме.

Нормативная нагрузка от веса перегородок на 1 м 2 перекрытия принята 1,5 кПа.

Расчетные нагрузки на 1 м 2 плиты

Расчетная нагрузка на 1 м при ширине плиты 1,5 м с учетом коэффициента надежности по назначению здания γ_n = 0,95

· постоянная q = 6,266·1,5 = 9,399 kH/м

· временная p = 0,98 ·1,5 = 1,47 kH/м

· полная q + p = 7,246·1,5 = 10,869 kH/м

Нормативная нагрузка на 1м

· постоянная q n = 5,399·1,5 = 8,099 kH/м

· временная p n = 0,7·1,5 = 1,05 kH/м

· полная q n + p n = 6,099·1,5 = 9,149 kH/м

Максимальные расчетные изгибающий момент и поперечная сила от расчетных нагрузок:

М =

Максимальные расчетные изгибающий момент и поперечная сила от нормативных нагрузок:

М =

Постоянная и длительная:

q n + p n _дл= 8,099 + 0,3·0,95·1,5 = 8,527 kH/м

М = 8,527·5,7 2 /8 = 34,63 kH·м

Установление размеров сечения плиты

Высота сечения многопустотной предварительно напряженной плиты по конструктивным соображениям:

принимаем h = 0,22м

Рабочая высота сечения:

Рис. 2. Поперечное сечение многопустотной панели

Приведение сечения плиты к двутавровому осуществляют путем вычитания суммы ширины квадратных пустот, эквивалентных по площади круглым (

¾ высота верхней и нижней полки —

¾ ширина ребра — b = b’_f — n 0,9d = 452мм, где n — число пустот.

Рис.3. Компоновка двутаврового сечения

Характеристики прочности бетона

Пустотную предварительно напряженную плиту армируют стержневой арматурой класса Ат–V с электротермическим напряжением на упоры форм.

К трещиностойкости плиты предъявляются требования III категории. Изделия подвергаются тепловой обработке при атмосферном давлении.

Бетон класса В25 тяжелый, соответствующий напрягаемой арматуре. Согласно СНиП призменная прочность нормативная R_bn = 18,5 МПа, расчетная R_br = 14,5 МПа. Коэффициент условий работы бетона γ_br = 0,9.

Нормативное сопротивление при растяжении R_bt = 1,6 Мпа, расчетное R_bt.r = 1,05 Мпа. Начальный модуль упругости бетона R_bp устанавливаем так, чтобы при обжатии отношения напряжений σ_bp/ R

Расчет монолитной плиты перекрытия

Невзирая на высокий ассортимент готовых плит, железобетонные монолитные плиты не утратили своей актуальности, продолжая пользоваться спросом. Особенно актуальным их применение является при строительстве малоэтажной загородной недвижимости, которой характерна индивидуальная планировка с различным размером комнат или в тех случаях, когда для строительства не используются подъемные краны. Такой вариант возведения зданий позволит сэкономить средства на доставке материалов и сократить затраты на монтаж. При этом возрастет время на осуществление подготовительных работ, которые будут связаны с возведением опалубки. Впрочем, этот факт не отпугивает застройщиков, которые не видят трудности в покупке бетона и арматуры. Гораздо сложнее произвести правильный расчет плит перекрытий, определить марку необходимого бетона, вид арматуры, значение действующей нагрузки и прочие связанные с прочностью и надежностью характеристики.

Принцип расчета

Монолитная плита перекрытия представляет собой один из компонентов каркаса здания, который воспринимает на себя вертикальные нагрузки, вступая одновременно в качестве элемента жесткости всей конструкции. Расчет параметров железобетонных конструкций осуществляется в соответствии с регламентом строительных норм и правил СП 52-101-2003 и СНиП 52-01-2003. Процесс ручного расчета конструкций представляет собой ряд этапов, в ходе которых производится подбор таких параметров, как класс бетона и арматуры, поперечного сечения, достаточного для того чтобы избежать разрушения при воздействии максимальных сил нагрузки. В случае использования ПЭВМ находят применение специализированные программные комплексы.

Как показывает практика применения железобетонных плит перекрытия, для упрощения задачи можно пренебречь сложными вычислениями таких величин, как расчет на раскрытие трещин и деформацию, сил кручения и поперечных сил, а также продавливания и местного сжатия. При обычном строительстве в этом нет необходимости, сосредоточив свое внимание на вычислении изгибающего момента, действующего на поперечное сечение.

Характеристики монолитной плиты

Реальная длина плиты может отличаться от расчетного значения пролета, которым принято считать расстояние между стенами, выступающими в виде опор. Стены выполняют функцию поддержки плиты. Таким образом, пролет – это размер помещения в длину и в ширину. Для его измерения можно использовать простую рулетку, с помощью которой можно измерить расстояние между стенами. При этом реальное значение длины монолитной плиты должно быть обязательно больше. В качестве опор для плиты выступают стены, материалом для которых может послужить распространенный кирпич или шлакоблок, камень, керамзитобетон, газо- или пенобетон.

Геометрические размеры толщины и ширины плиты задаются. Как правило, наиболее часто в загородном строительстве применяют плиты толщиной 0,1 м с условной шириной равной одному метру. Принимаем за основу конструкцию с армированием плиты перекрытия при помощи арматуры марки А400 при заливке бетона В20. В дальнейшем плита при расчете рассматривается как балка.

Выбор типа опоры

Во время расчета плита перекрытия может по-разному опираться на несущие стены, в зависимости от типа использованного при их возведении материала. Различают следующие варианты опоры:

• жестко защемленная на опорах балка;
• балка консольного типа шарнирно-опертая;
• бесконсольная шарнирно-опертая балка.

Вид опоры определяет принцип расчета. Рассмотрим пример расчета для наиболее распространенного вида конструкции плиты перекрытия с шарнирно-опертой балкой бесконсольного типа.

Определение нагрузки

В процессе строительства, а впоследствии при эксплуатации на балку воздействую различные виды нагрузок. При расчете нас интересуют, прежде всего, динамические и статистические нагрузки, возникающие вследствие передвижения или давления сил временного характера, вызванного перемещением людей, транспорта, работы механизмов и постоянные составляющие, обусловленные массой строительных элементов. При проведении расчета, для получения необходимого запаса прочности, можно пренебречь разницей между данными видами нагрузок.

По характеру нагрузки дифференцируются на:

• распределенные хаотически и неравномерно;
• точечные;
• равнораспределенные.

При расчете плиты перекрытия достаточно ориентироваться на равномерные нагрузки. Для сосредоточенной нагрузки усилия измеряются в ньютонах, килограммах (кг), либо килограммсилах (кгс).

В случае с равным распределением актуально апеллировать данными о нагрузке, воздействующей на метр. Для жилых домов параметр равнораспределенной нагрузки составляет в среднем 400 Н/м2. При толщине плиты в 10 см ее масса создаст нагрузку около 250 кг/м2, а с учетом стяжки или использовании керамической плитки она может возрасти до 350 кг/м2. Таким образом, нагрузка рассчитывается с коэффициентом запаса в 20%, составляя:

Q = (400+250+100)*1.2 = 900 Н/м

Данная величина нагрузочной способности обеспечит прочность при различных вариациях статических и динамических нагрузок. При наличии лестниц или бетонных маршей опирающихся на плиту перекрытия, необходимо брать в расчет их массу и не упускать из виду динамическую нагрузку во время эксплуатации. Проектировка загородных домов должна предусматривать инсталляцию крупных объектов на плите, например, каминов, масса которых может варьироваться от 1 до 3 тонн. Для обеспечения прочности в таких случаях используется местное усиление – армирование или предусматривается отдельная балка.

Расчет изгибающего момента

Для бесконсольного типа балки при наличии равномерно распределенной нагрузки, которая сосредоточена на опорах шарнирного вида показатель максимально изгибающего момента определяется по формуле:

Мmax = (Q * L²) / 8, где

При расчете имеем:

Мmax = (900*5²) / 8 = 225 кг/м.

Основания для расчета

Для бетонных плит перекрытий сопротивление материала растяжению практически равно нулю. Такой вывод можно сделать на основании анализа и сопоставления нагрузок на растяжение, которые испытывает арматура и бетон. Разница между этими данными составляет три порядка, что свидетельствует о том, что всю нагрузку берет на себя арматурный каркас. С нагрузками на сжатие ситуация обстоит иначе: силы равномерно распределяются вдоль вектора силы. Как следствие, сопротивление на сжатие принимаем равным расчетному значению.

Для выбора арматуры необходимо определить значение по формуле:

ER = 0,8/ 1+RS/700 , где

RS – расчетное значение сопротивления арматуры, МПа.

Имея значение данные о расстоянии между нижней частью балки и центром окружности, сформированной плоскостью поперечного сечения арматуры, ее марку выбирают исходя из таблицы.

Правильный подбор арматуры обеспечит надежное сцепление с бетоном, которое гарантирует предел прочности без деформаций и растрескиваний. При этом максимальное растягивающее усилие арматуры не должно превышать полученное расчетным путем значение.

При армировании на один погонный метр, как правило, уходит не менее чем пять стержней, которые располагаются равномерно на одинаковых расстояниях. Точное число стержней зависит от нагрузки и определяется по СНиП 52-01-2003. Формируется каркас чаще всего из нескольких слоев стержней, которые могут иметь различное сечение. Сетка скрепляется заранее хомутами или фиксируется при помощи сварки. В качестве элементов армирования чаще всего применяется ненапрягаемая арматура Ат-IIIС и Ат-IVС с наличием термического упрочнения.

Таким образом, расчет железобетонной конструкции плиты перекрытия включает в себя следующие стадии:

• составление схемной реализации перекрытия с компоновкой элементов. При возведении многоэтажек расстояния между колоннами должны быть кратные 3000 мм в диапазоне величин от 6 до 12 метров. Значение высоты одного этажа может находиться в пределах от 3,6 до 7,2 метра с дискретностью 600 мм. Данные условия помогут упростить вычисление и обеспечить стандартный автоматический расчет;
• прочностный конструкционный расчет монолитной плиты. К расчетной части должна прилагаться графическая часть в виде составленного подробного чертежа, который можно составить самостоятельно или доверить его реализацию специалистам из проектных организаций. При этом необходимо произвести расчет элементов перекрытия и главной балки. Выбор бетона при проектировании осуществляется по классу материала на сжатие по заданной прочности, исходя из норм и табличных значений. Как правило, балка и монолит проектируются из одной марки бетона;
• в зависимости от архитектурных особенностей строения может понадобиться расчет колонны, а также ригеля или второстепенной балки;

• на основании всех произведенных расчетов, полученных масс и нагрузок формируется фундамент. Монолитное основание представляет собой подземную конструкцию, с помощью которого нагрузка от здания передается на грунт. Общий чертеж должен отображать конструкцию здания в целом с учетом изображения положения плит перекрытий, несущих стен и основания.

Расчетная часть строительного проекта для любого здания является необходимой документаций, которая содержит информацию о размерах архитектурного объекта, его особенностях, технологии возведении. При этом именно на основе проекта составляется строительная расходная ведомость, в которую включаются необходимые для возведения здания материалы, определяются трудозатраты. А основе расчета осуществляется планирование материалов, этапов выполнения строительных работ, их объемов и сроков. Прочность и надежность здания во многом зависят от правильности расчетов, качества используемых материалов и соблюдения технологии строительства на каждом из отдельно взятых этапов.

Преимущества применения плит перекрытий

Технология возведения перекрытий в виде армированных бетонных плит обладает целым рядом преимуществ, среди которых:

• возможность сооружения перекрытий для зданий и сооружений с практически любыми габаритами, независимо от линейных размеров. Единственным нюансом являются конструктивные особенности зданий. При слишком большой площади покрытия для устойчивости перекрытий, отсутствия провисаний устанавливаются дополнительные опоры. Для домов и сооружений, стены которых выполнены на основе газобетона для установки плиты железобетонного перекрытия осуществляют монтаж дополнительных опор, изготовленных из стали или бетона;
• отсутствие необходимости масштабных отделочных работ на внутренней части поверхности, которая, как правило, благодаря технологии монолитного литья имеет гладкую и ровную форму;
• высокая степень звукоизолирующих свойств. Принято считать, что плита перекрытия толщиной 140 мм обладает высокой степенью шумоподавления, обеспечивающего комфортность проживания в доме для человека;
• конструктивно данная технология обладает гибкими инструментами для строительства различных архитектурных форм и объектов. Так, например, загородный дом можно с легкостью оборудовать балконом на втором этаже, который будет иметь необходимые размеры и конфигурацию;
• высокий уровень прочности и долговечности строительной конструкции перекрытии в целом, который обусловлен набором прочностных характеристик армированного бетона.

Расчёт многопустотной плиты перекрытия

В зависимости от метода возведения железобетонные конструкции могут быть сборными, монолитными и сборно-монолитными. По видам арматуры различают железобетон с гибкой

Расчёт многопустотной плиты перекрытия

Другие курсовые по предмету

Идея создания железобетона из двух различных по своим механическим характеристикам материалов заключается в реальной возможности использования работы бетона на сжатие, а стали – на растяжение.

Совместная работа бетона и арматуры в железобетонных конструкциях оказалась возможной благодаря выгодному сочетанию следующих свойств:

1)сцеплению между бетоном и поверхностью арматуры, возникающему при твердении бетонной смеси;

2)близким по значению коэффициентом линейного расширения бетона и стали при t£100°С, что исключает возможность появления внутренних усилий, способных разрушить сцепление бетона с арматурой;

)защищённости арматуры от коррозии и непосредственного действия огня.

В зависимости от метода возведения железобетонные конструкции могут быть сборными, монолитными и сборно-монолитными. По видам арматуры различают железобетон с гибкой арматурой в виде стальных стержней круглого или периодического профиля и с несущей арматурой. Несущей арматурой служат профильная прокатная сталь – уголковая, швеллерная, двутавровая и пространственные сварные каркасы из круглой стали, воспринимающие нагрузку от опалубки и свежеуложенной бетонной смеси.

Наиболее распространён в строительстве железобетон с гибкой арматурой.

фундамент колонна плита перекрытие

1. Расчёт многопустотной плиты перекрытия

1.1 Исходные данные

Таблица 3. Исходные данные

Район строительства:г. ГродноРазмеры, м B x L:12,4 м х 36 мЧисло этажей:5Высота этажа, м:2,8 мКонструкция пола:дощатыйСетка колонн, м:6,2 м х 3,6 мТип здания:БольницаГрунтсуглинокПеременная нагрузка на перекрытие1,5 кПаКласс по условиям эксплуатацииXC1

1.2 Расчет нагрузок на 1 м2 плиты перекрытия

Дощатый настил δ = 28 мм, ρ = 5кН/м³

Лаги 80мм х 40мм, ρ = 5 кН/м³

Звукоизоляция δ = 15 мм, ρ = 7 кН/м³

Керамзит δ = 150мм, ρ = 5 кН/м³

Ж/б плита перекрытия δ = 220мм, ρ = 25 кН/м³

Рис.3. Конструкция пола

Таблица 4. Сбор нагрузок на 1 м2 перекрытия

№Наименование нагрузкиНормативное значение кН/м2 I. Постоянная нагрузка1Дощатый настил 0,028∙50,142Лаги 0,08⋅0,04∙5∙20,0323Звукоизоляция 0,015⋅0,12∙70,01264Керамзит 0,15⋅50,755Ж/б пустотная плита 0,12⋅25(t=120мм)3,0Итогоgsk = 3,93II. Переменная нагрузка6Переменная1,5Итогоqsk = 1,5Полная нагрузкаgsk+qsk=5,43

.3 Расчет пустотной плиты перекрытия

.3.1 Расчётная нагрузка на 1 м. п. плиты при В=1,4 м

Погонная нагрузка на плиту собирается с грузовой площади шириной, равной ширине плиты B=1,4 м.

Расчетная нагрузка на 1 м.п. плиты перекрытия при постоянных и переменных расчетных ситуациях принимается равной наиболее неблагоприятному значению из следующих сочетаний:

первое основное сочетание

g = (∑ gsk,j⋅ γG,j+∑gsk,j⋅ ψO,i⋅ γQ,i)⋅B= (3,93⋅1,35+1,5⋅0,7⋅1,5) ⋅1,4 = 8,39 кН/м2

второе основное сочетание

g = (∑ ξ ⋅ gsk,j ⋅ γG,j+gsk,j⋅ γQ,i) ⋅B= (0,85⋅3,93⋅1,35+1,5⋅1,5) ⋅1,4 = 9,46 кН/м2

При расчете нагрузка на 1 погонный метр составила 9,46 кН/м2

.3.2 Определение расчётного пролёта плиты при опирании её на ригель таврового сечения с полкой в нижней зоне

Рис.4. Схема опирания плиты перекрытия на ригели

Конструктивная длина плиты:

к = l − 2 ⋅150 − 2 ⋅ 5 − 2 ⋅ 25 = 3600 − 300 − 10 − 50 =3240 мм

eff = l − 300 −10 − 2 ⋅ 25 − 2 ⋅100/2=3600 − 310 − 50 − 100 = 3140 мм

1. 3.3 Расчётная схема плиты

Рис.5. Расчетная схема плиты. Эпюры усилий

.3.4 Определение максимальных расчетных усилий Мsd и Vsd

МSd =9,46 ⋅ (3,14)2 / 8 = 11,66 кН⋅м

VSd =9,46 ⋅ 3,14 / 2 = 14,85 кН⋅м

.3.5. Расчётные данные

Бетон класса С 16/20

= 16 МПа = 16 Н/мм2, γc =1,5, fcd = fck / γc = 16 / 1,5= 10,67 МПа

Рабочая арматура класса S500:

d = 435 МПа = 435 Н/мм2

.3.6 Вычисляем размеры эквивалентного сечения

Высота плиты принята 220мм. Диаметр отверстий 159мм. Толщина полок: (220-159) / 2=30,5мм.

Принимаем: верхняя полка hв =31мм, нижняя полка hн =30мм. Ширина швов между плитами 10мм. Конструктивная ширина плиты bк= В -10=1400-10=1390мм.

Ширина верхней полки плиты beff = bк – 2⋅15 = 1390 – 2⋅15 = 1360 мм. Толщина промежуточных ребер 26 мм. Количество отверстий в плите:

Принимаем: 7 отверстий.

Отверстий: 7 · 159 = 1113 мм. Промежуточных ребер: 6 · 26 = 156 мм. Итого: 1269 мм.

На крайние ребра остается: (1390-1269)/2=121 мм. = 0,9 d = 0,9⋅159 = 143 мм – высота эквивалентного квадрата.= (220 −143) / 2 = 38.5 мм – толщина полок сечения.

Приведённая (суммарная) толщина рёбер: bw = 1360 − 7 ⋅ 143 = 359 мм.

Рис.6. Определение размеров для пустотной плиты

1.3.7 Рабочая высота сечения

= h − c = 220 − 25 =195 мм

где c = a + 0.5⋅ ∅ , a=20 мм – толщина защитного слоя бетона для арматуры (класс по условиям эксплуатации XC1).

с=25 мм – расстояние от центра тяжести арматуры до наружной грани плиты перекрытия.

Определяем положение нейтральной оси, предполагая, что нейтральная ось проходит по нижней грани полки, определяем область деформирования

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

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. К тому же у них значительно выше несущая способность, а бесшовная поверхность плит очень качественная.

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.

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.

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.

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.

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.

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. Таким путем получают величину распределенной нагрузки.

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_n 2 /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_{n = M/bh 2 nRb. 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.

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. Тогда для нижней части площадь, согласно таблице составит 3,14 кв. см.

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.

Максимально допустимая нагрузка на плиту перекрытия

Для обустройства перекрытий между этажами, а также при строительстве частных объектов применяются железобетонные панели с полостями. Они являются связующим элементом в сборных и сборно-монолитных строениях, обеспечивая их устойчивость. Главная характеристика – нагрузка на плиту перекрытия. Она определяется на этапе проектирования здания. До начала строительных работ следует выполнить расчеты и оценить нагрузочную способность основы. Ошибка в расчетах отрицательно повлияет на прочностные характеристики строения.

Виды пустотных панелей перекрытия

Панели с продольными полостями применяют при сооружении перекрытий в жилых зданиях, а также строениях промышленного назначения.

Железобетонные панели отличаются по следующим признакам:

• размерам пустот;
• форме полостей;
• наружным габаритам.

В зависимости от размера поперечного сечения пустот железобетонная продукция классифицируется следующим образом:

• изделия с каналами цилиндрической формы диаметром 15,9 см. Панели маркируются обозначением 1ПК, 1 ПКТ, 1 ПКК, 4ПК, ПБ;
• продукция с кругами полостями диаметром 14 см, произведенная из тяжелых марок бетонной смеси, обозначается 2ПК, 2ПКТ, 2ПКК;
• пустотелые панели с каналами диаметром 12,7 см. Они маркируются обозначением 3ПК, 3ПКТ и 3ПКК;
• круглопустотные панели с уменьшенным до 11,4 см диаметром полости. Применяются для малоэтажного строительства и обозначаются 7ПК.

Панели для межэтажных оснований отличаются формой продольных отверстий, которая может быть выполнены в виде различных фигур:

• круга;
• эллипса;
• восьмигранника.

По согласованию с заказчиком стандарт допускает выпуск продукции с отверстиями, форма которых отличается от указанных. Каналы могут иметь вытянутую или грушеобразную форму.

Круглопустотная продукция отличается также габаритами:

• длиной, которая составляет 2,4–12 м;
• шириной, находящейся в интервале 1м3,6 м;
• толщиной, составляющей 16–30 см.

По требованию потребителя предприятие-изготовитель может выпускать нестандартную продукцию, отличающуюся размерами.

Основные характеристики пустотных панелей перекрытий

Плиты с полостями пользуются популярностью в строительной отрасли благодаря своим эксплуатационным характеристикам.

Главные моменты:

• расширенный типоразмерный ряд продукции. Габариты могут подбираться для каждого объекта индивидуально, в зависимости от расстояния между стенами;
• уменьшенная масса облегченной продукции (от 0,8 до 8,6 т). Масса варьируется в зависимости от плотности бетона и размеров;
• допустимая нагрузка на плиту перекрытия, равная 3–12,5 кПа. Это главный эксплуатационный параметр, определяющий несущую способность изделий;
• марка бетонного раствора, который применялся для заливки панелей. Для изготовления подойдут бетонные составы с маркировкой от М200 до М400;
• стандартный интервал между продольными осями полостей, составляющий 13,9-23,3 см. Расстояние определяется типоразмером и толщиной продукции

Раздел 2. Расчет и конструирование сборной плиты перекрытия

2.1 Расчетный пролет, нагрузки и внутренние усилия

Все нагрузки, действующие на здание, подразделяются на постоянные и временные. Постоянные: собственный вес ограждающих конструкций (плит перекрытия и покрытия, ригелей, колонн, стен, пола и покрытия) и давлений грунта обратной засыпки. Временные: длительные — вес стационарного оборудования, вес складируемых материалов; кратковременные — вес людей, вес ремонтных материалов, снеговая нагрузка и обозначаются они υ_н — нормативные временные нагрузки. В величине υ_н подавляющее значение имеет вес стационарного оборудования и вес складируемых материалов, поэтому всю υ_н будем считать временной длительной нагрузкой.

,

где — шаг ригелей, численно равный 7,8 м;

— ширина ригеля, численно равный 0,2 м;

— расчетный пролет плиты перекрытия и покрытия.

Конструктивная схема плиты перекрытия является стержень, расположенный на двух шарнирных опорах:

Сбор нагрузок на 1 м² плиты перекрытия осуществляется в табличной форме.

Таблица 1.

Расчетная нагрузка на 1 погонный метр длины при её ширине 1,1 м с учетом коэффициента надежности при назначении :

— полная:

в том числе:

— постоянная

-временная

— кратковременная

-длительновременная

Нормативная нагрузка на 1 погонный метр длины:

— полная:

в том числе: постоянная и временнодлительная длительнодействующая:

— кратковременная

Усилия от расчетных и нормативных нагрузок:

— от полной расчетной нагрузки:

— от полной нормативной нагрузки

— от нормативной кратковременной нагрузки

— от нормативной постоянной и временнодлительной

2. 2 Прочностные и деформативные характеристики материала

Ребристая предварительно напряженная плита арматура классом А800 с электротермическим способом натяжения на упоры форм. Она имеет следующие характеристики:

— модуль упругости напрягаемой арматуры, равен .

Диаметр искомой напрягаемой арматуры в плите должен находиться в пределе от 10 до 32 мм. Каркасы в продольных ребрах и сетки в полке плиты выполняются из холоднотянутой проволоки класса В500. Она имеет следующие характеристики:

— расчетное сопротивление растяжению;

— расчетное сопротивление растяжению в поперечном направлении;

— расчетное сопротивление сжатию;

— модуль упругости арматуры, равен .

Максимальное допустимое значение предварительного напряжения класса арматуры А800 составляет:

В дальнейших расчетах принимаю:

,

принимаем его кратно 5 МПа в меньшую сторону;

— предварительное напряжение с учетом всех потерь

, принимаем кратно 5 МПа в меньшую сторону;

Бетон, который используется в плитах, имеет класс В30, он имеет следующие характеристики:

— расчетное сопротивление бетона сжатию;

— расчетное сопротивление бетона растяжению;

— нормативное сопротивление бетона сжатию;

— нормативное сопротивление бетона растяжению;

— модуль упругости бетона, равен .

— коэффициент условия работы бетона на длительное действие нагрузки, равен 1.

Установление размеров и расчетного пролета плиты

Предварительно задаемся сечением ригеля (рис. 3.1). Высота сечения h=600 мм, ширина сечения понизу b=600 мм, ширина сечения ребра (поверху) b’_f=300мм, вылет полки с=150 мм.

Номинальная длина плиты L_п, конструктивная длина l_п и расчетный пролет l₀ определяются в соответствии с рис. 3.2.

Здесь – ширина ригеля поверху, а-зазор между торцом плиты и ригеля, принимаем, а=1 см, с-вылет полки ригеля, с=150 мм, с₁-длина площадки опирания плиты, принята 14 см.

Конструктивная длина плиты

Высота плиты Принимаем 30 см, ширину продольных ребер понизу 7 см; поверху 9 см; ширину верхней полкиb’_f = 161см; толщину сжатой полки = 5 см. Толщина ребра расчетного таврового сечения без учета заделки швов между плитами принята 14 см. Сечение плиты показано на рис. 3.3.

Расчетная ширина свеса полки в каждую сторону от ребра при отсутствии поперечных ребер должна быть:

• не более 1/6 пролета плиты, 554/6 =92,33≈92см,

• не более половины расстояния в свету между продольными ребрами (161 – 14)/2 = 73,5см, при h_f / h = 5/30 = 0,167 > 0,1.

Таким образом, ширина полки, в расчете, равна 73,5·2+7·2 = 161 см.

• Сбор нагрузок и определение усилий в плите

Таблица 1.

Сбор нагрузок на один квадратный метр плиты перекрытия

Расчетная нагрузка вычисляется на 1м длины плиты с учетом коэффициента надежности по ответственности здания γ_n = 0,95 при ширине плиты 1,65 м.

• Постоянная нагрузка g = 5363·0,95·1,65 = 8406,5 Н/м ≈ 8,41 кН/м.

• Временная нагрузка v = 7200·0,95·1,65 = 11286 Н/м = 11,286 кН/м.

• Полная q = 12563·0,95·1,65 = 19692,5 Н/м ≈ 19,7 кН/м.

Нормативная нагрузка на 1погонный метр плиты

• постоянная g_n = 4,51·0,95·1,65 ≈ 7,07 кН/м;

• полная q_n = g_n +v_n = 10,51·0,95·1,65 ≈ 16,47 кН/м;

• постоянная и длительная 9,01·0,95·1,65 ≈ 14,12 кН/м.

Моменты и поперечные силы от расчетных и нормативных нагрузок вычисляются в соответствие с расчетной схемой и нагрузками.

Усилия для расчетов по предельным состояниям первой группы.

От расчетных нагрузок

кНм,

кН.

Усилия для расчетов по предельным состояниям второй группы.

От полной нормативной нагрузки

кНм

От постоянной и длительно-действующей части нормативной нагрузки

кНм.

Расчет параметров плиты перекрытия

Несмотря на изобилие готовых плит, монолитные железобетонные плиты по-прежнему пользуются спросом. Особенно, если цель постройки – частный дом, которому присуща своя планировка, с комнатами разных размеров или же в процессе строительства не используются подъемные краны. В подобных случаях монтаж монолитных железобетонных плит перекрытия позволит существенно уменьшить затраты на материалы, их установку или доставку. Однако стоит учитывать, что при этом подготовительные работы, в том числе связанные с опалубкой, займут больше времени. Но не это отпугивает энтузиастов, замышляющих бетонирование перекрытия, ведь изготовление опалубки, заказ арматуры и бетона в наше время не представляют трудностей, гораздо сложнее определить тип необходимого для строительства бетона и арматуры.

Схема монолитного перекрытия своими руками.

Не стоит воспринимать данную статью как руководство к действию, а лишь как носящую сугубо информативный характер.

Все тонкости процесса расчета конструкций из железобетона строго определены нормами СНиП 52-01-2003 и СП 52-101-2003.

Со всеми вопросами, связанными с расчетом железобетонных конструкций, необходимо обратиться за помощью к этим документам. Далее будет рассмотрен расчет железобетонной конструкции – плиты, согласно этим двум приведенным выше нормам и правилам.

Самостоятельный расчет каких-либо строительных конструкций в целом и железобетонных плит в частности делится на несколько этапов, назначение которых заключается в подборе оптимальных параметров, таких как поперечное сечение, класс арматуры или класс бетона, чтобы избежать разрушения железобетонной плиты под действием максимальной нагрузки.

Вычисления будут производиться для поперечного сечения, перпендикулярного оси X. Расчет местного сжатия, продавливания, расчет действия поперечных сил, сил кручения (которые носят название предельных состояний первой группы), расчет на деформацию и раскрытие трещин (называемые еще предельными состояниями второй группы) в данном руководстве производиться не будет, исходя из предположения, подтверждающегося практикой, что для обычной железобетонной плиты перекрытия в условиях жилого дома в таком расчете нет необходимости. Исходя из вышесказанного, стоит ограничиться лишь расчетом, где на поперечное (нормальное) сечение действует изгибающий момент.

Расчетная длина плиты

Размеры плиты –  это расстояние от стены до стены.

Действительная длина железобетонной плиты может иметь любые значения, тогда как значение расчетной длины или же, выражаясь техническим языком, пролета балки (плиты перекрытия) будет совершенно другим. Пролетом называется расстояние между двумя стенами, поддерживающими плиту. То есть пролет представляет собой длину или ширину помещения. Определить его довольно просто: достаточно измерить рулеткой это расстояние, меряя от стены и до стены. Реальная длина монолитной железобетонной плиты, разумеется, будет больше. Опорой для плиты перекрытия могут служить стены из кирпича, камня, шлакоблока, пено-, газо- или керамзитобетона. Учитывая характер наших расчетов, материал стен кажется не столь важным, но если прочность материалов недостаточная для плиты (в случае шлакоблока, керамзитобетона, пенобетона и газобетона), то стены должны быть рассчитаны для соответствующих нагрузок. Ниже будет рассмотрена однопролетная длина перекрытия, опорой для которой служат две стены. Расчет плиты, опирающейся на четыре несущие стены (по контуру), в этой части рассматриваться не будет.

Чтобы лучше усвоить всю приведенную выше информацию, примем какое-то конкретное значение длины, например, 4 м.

Геометрические параметры плиты, класс бетона и арматуры

Для расчета перекрытия нужно определить ее геометрические параметры: класс бетона и арматуры

Вышеперечисленные параметры пока являются неизвестными для нас, но с целью проведения расчета можно их предварительно задать.

Пусть высота плиты будет h = 0.1 м, а условная ширина b = 1 м. Условность в рассматриваемом случае будет означать, что плита перекрытия расценивается как балка высотой 0,1 м и шириной 1 м и получившиеся результаты расчета будут применяться для всей ширины плиты. То есть если расчетная длина плиты будет 4 м и ширина 6 м, то для каждого ее метра будут применяться параметры, которые определялись для нашего расчетного 1 метра.

Итак, принимаемое значение высоты – 0.1 м, ширины – 1 м, класс арматуры – A400, класс бетона – В20.

Выбор опоры

Железобетонные балки служат для поддержания всей конструкции перекрытия.

В зависимости от того на какую ширину плита перекрытия опирается на стену, а кроме того, от типа материала, из которого состоит несущая стена, ее веса, существуют такие методы рассматривания железобетонной плиты перекрытия: шарнирно-опертая бесконсольная балка, шарнирно-опертая консольная балка или балка с жестким защемлением на опорах. Тип опоры играет огромную роль при расчетах.

Ниже будет рассмотрена шарнирно-опертая бесконсольная балка, так как это самый распространенный случай инсталляции.

Нагрузка на балку

Существуют самые разнообразные виды нагрузок на балку. Через призму строительной механики любой объект, который лежит, приклеен, прибит или подвешен на плите, представляет собой статическую нагрузку, и нагрузка эта чаще всего постоянная. Все же объекты, способные ходить, ползать, бегать, ездить и даже падать на поверхность балки, представляют собой динамические нагрузки, которые, как правило, являются временными. При произведении расчета в данном примере разницей между динамической и статической нагрузкой можно будет пренебречь.

Кроме того, нагрузки делятся на равномерно распределенные, сосредоточенные, неравномерно распределенные и т.д., но тем не менее нет нужды настолько сильно углубляться в подробное рассмотрение, как именно сочетаются всевозможные нагрузки. В примере расчета достаточно будет ограничиться равномерным распределением нагрузки. Этот тип нагрузки железобетонных плит наиболее часто встречается в жилых домах. Сосредоточенную нагрузку измеряют в килограммах, или в ньютонах и кг-силах (кгс).

Схема распределения нагрузки на балки.

Равномерно распределенную нагрузку измеряют в Н/м. Стоит заметить, что в жилых домах плиты перекрытия обычно рассчитаны на величину распределенной нагрузки, равную 400 Н/м². Если высота плиты равна 0.1 м, ее собственный вес прибавит около 250 кг/м² к приведенной выше нагрузке, керамическая плитка и стяжка способны добавить еще 100 кг/м². Такая величина распределенной нагрузки учитывает практически все возможные сочетания конструктивных нагрузок на бетонные перекрытия в жилых помещениях, но, конечно, никто не запретит рассчитывать перекрытия на большие нагрузки, тем не менее пока что ограничимся таким значением. Можно на всякий случай умножить его на так называемый коэффициент надежности ?, равный 1.2, если все-таки, выполняя расчет, что-то упустим:

q = (400 Н/м + 250 Н/м +100 Н/м)1.2 = 900 Н/м

так как рассчитываются параметры для плиты шириной 0.1 м, то эту распределенную нагрузку можно рассматривать как плоскую нагрузку, действующую на плиту вдоль оси у и измеряемую в Н/м.

Максимальный изгибающий момент на поперечное сечение

Нагрузка на балки достаточно большая, около 2000 кг.

Для нашей бесконсольной балки с действующей на нее равномерно распределенной нагрузкой и, как уже было обусловлено, находящейся на опорах шарнирного типа, в данном случае плиты перекрытия, положенной на стены, значение максимального изгибающего момента:

М_max = (q * l²) / 8

и прикладываться он будет посередине балки. Для пролета длиной 4 м он равен:

М_max = (900 * 4²)/ 8 = 1800 кг.м

Основы расчета

Схема сборно-монолитного перекрытия СМП-200

Основой для расчета железобетонных плит перекрытия в согласованности с СП 52-101-2003 и СНиП 52-01-2003 служат такие расчетные предпосылки:

Сопротивление бетона силам растяжения считается равным нулю. Подобное допущение сделано на том основании, что, по сравнению с сопротивлением к растяжению арматуры, сопротивлением бетона к растяжению можно пренебречь (разница между сопротивлениями этих двух элементов порядка 100). По этой причине в зоне, на которую действуют растягивающие силы, из-за разрыва бетона появляются трещины, поэтому в поперечном сечении балки на растяжение может работать только арматура (схема 1).

Сопротивление, которое бетон оказывает сжатию, принимаем распределяющимся равномерно вдоль зоны сжатия. В итоге для сопротивления бетона к сжатию принимаем значение не больше R_b – расчетного сопротивления.

Для максимального, растягивающего в арматуре напряжения также принимается значение, не превышающее расчетное сопротивление R_s;

В качестве основания для подобных предпосылок используется такая расчетная схема:

Схема 1. Распределение усилий, действующих на прямоугольное поперечное сечение железобетонной плиты

Для избегания возможного обрушения конструкции в результате эффекта образования пластического шарнира, существующее соотношение между ?, высотой зоны сжатия бетона y и расстоянием между центром тяжести арматуры и верхом балки h₀, ? = у/h_o (6.1) не должно превышать определенное предельное значение ?_R, которое можно определить по такой формуле:

Приведенная формула является эмпирической, основанной на опыте, полученном при проектировании конструкций из железобетона, где R_s – сопротивление арматуры, полученное расчетным путем, измеряемое в мПа, хотя на данном этапе можно ограничиться табличными значениями параметров:

Важно: Если расчет выполняют проектировщики, не обладающие достаточным опытом, рекомендуется использовать заниженное в 1. 5 раза значение ?_R.

Где а_R – расстояние между центром окружности, образованной плоскостью поперечного сечения арматуры и нижней частью балки. Необходимость в этом расстоянии продиктована обеспечением надежного сцепления арматуры с материалом бетона. Чем больше значение а, тем лучший обхват у прутьев арматуры, но стоит заметить, что при этом полезное значение параметра h₀ уменьшается.

Принимаемые значения а обычно тесно связаны с диаметром арматуры, причем расстояние между низом балки (в нашем случае представленной в качестве плиты перекрытия) и нижней частью арматуры не должно быть меньше диаметра арматуры и не менее 0.01 м, в случае если диаметр арматуры меньше этой величины. Для дальнейших расчетов примем значение а, равное 0.02 м.

При условии ? ? ?_R и если арматура отсутствует в зоне действия сил сжимания, то прочность бетона следует проверять по этой формуле:

M < R_bbу (h₀ – 0.5у)

Полагаем, что физический смысл вышеприведенной формулы ясен. Любой момент можно представить как силу, действующую с определенным плечом, поэтому необходимо, чтобы для бетона соблюдалось условие, описанное в приведенной выше формуле.

– Прочность прямоугольных сечений при ? ? ?_R и наличии одиночной арматуры проверяется по формуле:

M ?R_sA_s (h₀ – 0.5у)

Перекрытие армируют для большей несущей способности.

Пояснение формулы: опираясь на расчет, арматура должна выдержать нагрузку, идентичную той, что выдерживает бетон, так как к арматуре приложена та же сила с тем же плечом, что и к бетону.

Примечание: приведенная выше расчетная схема предполагает, что сила действует вдоль плеча, равного (h₀ – 0.5у), дает возможность сравнительно легко и просто определить основные параметры, характерные для поперечного сечения, как будет показано в последующих формулах, логичным путем выведенных из M < R_bbу (h₀ – 0.5у) и M ?R_sA_s (h₀ – 0,5у). Однако это не единственная расчетная схема, ниже будет рассмотрен также альтернативный расчет по отношению к центру тяжести приведенного сечения, но, в отличие от балок из дерева и металла, расчет железобетона по предельным растягивающим или сжимающим напряжениям, локализованным в нормальном (поперечном) сечении балки, довольно сложен. Сам по себе железобетон как материал сложный, обладающий неоднородной структурой, и даже это еще не все сложности. Данные, полученные в результате многочисленных экспериментов, показали, что такие параметры, как предел текучести, модуль упругости, предел прочности и другие, обладают весьма значительным разбросом.

К примеру, в ходе определения такого параметра бетона, как предел прочности на сжатие, оказалось, что результаты различались между собой, даже когда бетон был представлен образцами одного замеса. Единственное объяснение этому факту заключается в том, что прочность бетона зависит от большого количества факторов: активности цемента, качества (учитывая и степень загрязнения), крупности, способа уплотнения и других технологических факторов. Принимая все вышесказанное во внимание, необходимо понимать, что предел прочности железобетона, будучи результатом случайных факторов, тоже по своей природе будет обладать определенной случайностью.

Ситуация с другими стройматериалами: древесиной, кирпичной кладкой или полимерными композитными материалами – будет аналогичной. Даже в случае таких, казалось бы, классических материалов, как алюминиевые сплавы или сталь, есть хорошо заметный разброс для различных прочностных параметров. Для того чтобы описать такие случайные величины, используют разнообразные вероятностные характеристики, определяемые в результате проведения статистического анализа данных многочисленных опытов. Самые простые из них – это коэффициент вариации, который еще называют коэффициентом изменчивости и математическое ожидание. Коэффициент вариации – это результат от деления среднеквадратического разброса на математическое ожидание случайной величины. Согласно нормам проектирования конструкций из железобетона, коэффициент вариации учитывается при расчете коэффициента надежности для бетона. В связи с этим сложно найти идеальную схему расчета для железобетона, но тем не менее вернемся к дальнейшим расчетам.

Высота сжатой зоны для бетона при условии отсутствия в ней арматуры определяется согласно следующей формуле:

Чтобы определить сечение арматуры, предварительно определяем коэффициент a_m:

Если выполняется условие а_m < a_R , то в сжатой зоне нет необходимости использовать арматуру, значение а_R можно определить, используя значения из приведенной выше таблицы.

При условии, что в сжатой зоне нет арматуры, ее сечение определяется исходя из следующей формулы:

Альтернативный пример расчета железобетонной конструкции

Выполняя расчет железобетонных плит и других конструкций, могут оказаться полезными такие предпосылки:

Для упрощения расчетов момент сопротивления арматуры по отношению к своему же центру тяжести, ввиду своей незначительности по сравнению с таким же моментом сопротивления, но взятым относительно общего центра масс. Тем не менее, попробуем учесть его в наших расчетах. Итого, формула для расчетов будет выглядеть следующим образом:

W_p = W_a + F_a. (h₀-y) = MR_a

Когда производился расчет по предельным напряжениям для прямоугольного сечения, расчетное сопротивление делилось на 2, однако, если учесть максимально близкое расположение арматуры к нижней части сечения, в делении на 2 нет необходимости, так как только одна единица арматуры работает на растяжение и, учитывая относительно большое расстояние между центром сечения арматуры и центром тяжести самого сечения, все возникающие в арматуре нормальные напряжения, растягивающие арматуру, можно рассмотреть как равномерно распределяющиеся.

К примеру, используемый класс арматуры – А400 и ее расчетное сопротивление напряжению – R_р , все чаще обозначаемое как R_s= 0.36 кг/ м². Тем не менее будем придерживаться обозначения R_a – для ясности, что относится оно к арматуре.

W_рR_а = М / 2

Исходя из этого:

W_a + F_a. (h₀-y) = М /2R_а

F_a = М /(2R_а(h₀ -y)) – W_a /(h₀ – y)

Если при необходимости изменить значения исходных параметров для арматуры, сохраняя при этом основные параметры, изменится размещение центра тяжести данного сечения. По мере увеличения диаметра арматуры соответственно изменится площадь ее поперечного сечения, а центр тяжести будет смещаться ниже, в результате чего высота сжатой зоны бетона уменьшится. Увеличивая класс арматуры и тем самым смещая центр тяжести ее сечения ниже, мы увеличиваем высоту сжатой зоны бетона. И напротив, уменьшая класс арматуры, мы сместим центр тяжести сечения выше, и, соответственно, уменьшится высота сжатой зоны бетона. В случае если по каким-то конструктивным соображениям поперечное сечение арматуры гораздо больше требуемого (на 1/3 и больше), то необходимо повторно выполнить расчет для сечения. Возможно, нужно будет уменьшить класс бетона. Наоборот, уменьшая необходимую площадь сечения для арматуры, необходимым средством будет увеличение класса бетона, притом что остальные параметры останутся без изменений.

Отношение пролета к глубине для бетонных балок и плит

Инженер-строитель Vol. 61A № 4, апрель 1983 г.

Отношение пролета к глубине для бетонных балок и плит

А. Н. Бил Бакалавр (Eng) CEng MICE, R.H. Thomason & Partners

Сводка

В то время как обработка прогиба в CP110 в целом приветствуется как улучшение довольно грубых правил пролета / глубины и в CP114, применять их на практике очень сложно.Проектировщик не может проверить соотношение пролета / глубины до тех пор, пока проектирование секции не будет почти завершено, и, если возникает проблема, у него / нее мало указаний относительно того, какие возможности существуют для ее решения путем перепроектирования с уменьшением напряжения стали.

Изменяя коэффициенты модификации CP110 в единицах M / bd², а не As / bd², можно значительно упростить представление и отделить влияние фронта расчетных напряжений стали от различных M / bd². Это позволяет заранее проверить соотношение пролета / глубины при расчете, а также проясняет влияние проектирования на различные напряжения стали.Представлены таблицы для определения отношений пролета / глубины для конструкций по CP114 и CP110, а также таблица приблизительных соотношений пролета / глубины для предварительного проектирования плит.

Введение

Контроль прогиба бетонных балок и плит — это приблизительный бизнес, который традиционно охватывался применением соотношений пролета / глубины. В CPI 14 [1] это простой вопрос — для соответствующее соотношение пролета / общей глубины выбирается из таблицы 13 в зависимости от концевых или краевых условий, напряжения стали и бетона и от того, проектируется ли балка или плита.Такой подход в большинстве случаев дает удовлетворительные результаты; однако при определенных обстоятельствах возникали проблемы, и в результате в CP110 [2] был предложен новый, более сложный подход. В CP110 по-прежнему указываются отношения базового пролета к эффективной глубине (таблицы 8 и 9), но затем они изменяются с помощью ряда факторов, которые относятся к напряжению в стали и количеству стали. Существует дополнительная таблица факторов, учитывающих влияние любой присутствующей компрессионной стали (Таблица 11).

Подход CP110 обычно приветствуется как более правильный, но это очень громоздкий процесс для использования при проектировании.В идеале, требуемый пролет / эффективная глубина должна быть доступна в начале расчета, чтобы можно было выбрать правильный размер сечения в самом начале, а конструкция была быстрой и экономичной. За счет довольно грубой готовности — и — , CP114 действительно этого достигает. Однако в CP110 допустимый пролет / эффективная глубина известна только тогда, когда известны предоставленная площадь стали и напряжение стали — , поэтому его можно проверить только после того, как проектирование секции практически завершено. На практике это означает, что проектировщик работает над двумя или тремя модификациями секции для достижения оптимальных результатов или же следует излишне консервативному подходу — сейчас довольно часто можно увидеть плиты, спроектированные без надобности с пролетом / эффективной глубиной из 20 просто для того, чтобы избежать проблем, возникающих позже при проектировании.Поскольку уменьшенное напряжение стали увеличивает допустимое соотношение, но сопутствующее увеличение площади стали снижает допустимое соотношение, разработчику также далеко не ясно, какие возможности (если таковые имеются) существуют для решения проблемы прогиба путем проектирования с использованием стали с уменьшенным содержанием. стресс.

Подход, позволяющий определять глубину сечения на ранних этапах расчета и проясняющий взаимосвязь между расчетным напряжением стали и допустимым пролетом / эффективной глубиной, будет явным улучшением.

Как соотношение пролета / глубины контролирует отклонение?

Для симметричной упругой балки, поддерживающей распределенную нагрузку, прогиб может быть рассчитан исключительно на основе экстремального напряжения изгиба волокна, глубины сечения и пролета. Если допустимое напряжение изгиба известно, а предел прогиба составляет некоторую часть пролета (например, L / 360), то можно установить постоянное соотношение пролета / глубины, которое обеспечит соблюдение этого предела. Предел пролета / глубины напрямую зависит от напряжения изгиба.

, и соответствующие соотношения пролета / глубины приведены в таблице в BCSA / Constrado Handbook [3] (таблица, стр. 16). Однако в железобетоне ситуация сложнее:

* не ведет себя строго эластично;

* глубина нейтральной оси не постоянна, но зависит от количества арматуры;

* Хотя бетон в зоне растяжения мало влияет на предел прочности, он может значительно уменьшить прогиб.

В этих обстоятельствах коэффициенты, приведенные в CP114, Таблица 13, могут рассматриваться как очень приблизительные; переменные коэффициенты в таблице 10 CP110 предназначены для более полного охвата возможных вариаций. Однако, как указывалось ранее, это достигается только за счет больших неудобств конструкции.

Упрощенное отношение пролета CP110 к эффективной глубине

Коэффициенты, указанные в таблице 10 CP110, зависят от напряжения стали и площади стали.Для прямоугольного сечения их можно пересчитать и представить в единицах M / bd², а не 100As / bd для заданного напряжения стали. (Коэффициенты рассчитываются по формуле 1 / (0,225 + 0,00322fs — 0,625 log (bd / 100As)) с примененным пределом 20, где fs — растягивающее напряжение стали.) Результаты приведены в таблице 1 для 140N. / мм² (низкоуглеродистая сталь CP114), 145 Н / мм² (низкоуглеродистая сталь CP110), 230 Н / мм² (высокопрочная сталь CP114) и 267 Н / мм² (высокопрочная сталь CP110). M — рабочий (неучтенный) момент, но конечное (факторное) значение можно принять равным 1.В 5 раз больше.

Если мы вычтем коэффициенты 1,25, 1,24, 1,04 и 0,96 из значений для 140 Н / мм², 145 Н / мм², 230 Н / мм² и 267 Н / мм², соответственно, результаты будут такими, как в Таблице 2.

Можно видеть, что один набор коэффициентов можно использовать для всех напряжений стали с небольшой ошибкой, при этом базовые отношения пролета / глубины указаны для основных расчетных напряжений стали.Это позволит выбрать сечение перед проектированием арматуры и четко покажет влияние изменения расчетного напряжения стали.

Компрессионная арматура редко используется для контроля прогиба; он почти всегда используется как средство увеличения момента сопротивления секции при тяжелой арматуре. CP110 Таблицы 10 (сталь на растяжение) и 11 (сталь на сжатие) показывают, что когда присутствует сталь с высоким пределом текучести на растяжение более 0,75%, любое снижение коэффициента, вызванное увеличением стали на растяжение, будет приблизительно отменено, если соответствующее количество сжатия была представлена ​​сталь.Таким образом, для стали с растяжением 0,75% при 238 Н / мм² (fy = 410 Н / мм²) коэффициент равен 1,09; для 2% стали на растяжение плюс 1,25% стали на сжатие коэффициент будет 0,84 x 1,29 = 1,08. Аналогично, для стали 1,5% при 238 Н / мм² коэффициент равен 0,9; для 2% стали на растяжение и 0,5% стали на сжатие коэффициент будет 0,84 x 1,14 = 0,96. Когда мы вспомним, что использование компрессионной стали в качестве средства контроля прогиба очень редко (и дорого!), Можно видеть, что в этих случаях было бы вполне достаточно рассчитать эффективное M / bd² для прогиба как (M- Mc) / bd ², где Mc — моментное сопротивление сжатой стали.Это достаточно быстро и точно для всех обычных целей, при условии, что результирующее эффективное значение M / bd² не будет меньше 1,5. CP110 Table 11, конечно, может использоваться вместо нее, если это более удобно.

Второе соображение, связанное с компрессионной сталью, заключается в том, что любая сильно армированная балка обязательно будет иметь звенья и, следовательно, несколько резьбовых стержней в зоне сжатия. Таким образом, несмотря на то, что соотношение пролета / глубины для одинарной армированной балки с M / bd² = 4 было представлено, оно представляет только академический интерес и может быть исключено из практических таблиц.Тем не менее, это может быть необходимо, если эффект сжатия стали рассчитывается с использованием таблицы 11 CP110, и поэтому он включен в скобки в следующих таблицах.

Изложенный подход дает результаты, которые полностью согласуются с требованиями CP110, и поэтому таблицы 3 и 4 могут использоваться непосредственно для проектирования вместо CP110, таблиц 8, 9, 10 и 11, с определенными преимуществами в удобстве и скорости для проектировщика.

ПРИМЕЧАНИЕ. Для пролетов более 10 м они должны быть уменьшены в 10 м / пролет.

ПРИМЕЧАНИЕ: Если присутствует компрессионная сталь, ее момент сопротивления можно вычесть при расчете Mu / bd² для прогиба, при условии, что результирующее значение Mu / bd² не меньше 2,5. В качестве альтернативы можно использовать таблицу 11 CP110.

CP114 быстро и легко применить в существующем виде, но в некоторых случаях они считаются подозрительными, а в других могут быть чрезмерно ограничительными. Таблицы 5 и 6 предоставляют удобные средства проверки конструкции CP114 на соответствие критериям CP110.

ПРИМЕЧАНИЕ: Для пролетов более 10 м их следует уменьшить в 10 м / пролет.

ПРИМЕЧАНИЕ: Если присутствует компрессионная сталь, ее момент сопротивления можно вычесть при расчете M / bd² для прогиба, при условии, что результирующее M / bd² будет не менее 1,5. В качестве альтернативы можно использовать таблицу 11 CP110.

Т- Балки и ребристые плиты

Поскольку вышеизложенное состоит только из пересмотренного представления данных в CP110, оно может применяться непосредственно для проектирования этого Кодекса.Однако есть еще один аспект конструкции отклонения, который следует учитывать — , и здесь можно улучшить подход CP110. Это касается балки Т- и оребрения.

требует, чтобы допустимое отношение пролета к эффективной глубине было уменьшено до 0,8 от нормального значения для балок с шириной ребра br менее 0,3 ширины полки b. Это постоянное уменьшение вряд ли будет полностью правильным как для балок с легким армированием (где важна жесткость бетона), так и с балками с сильным усилением (где это не так).

На отклонение влияют три вещи:

• смещение нейтральной оси при разном% стали;
• кривизна усадки;
• жесткость из-за бетона в зоне растяжения.

(1) и (2) более или менее независимы от br / b (при условии, что нейтральная ось находится во фланце). (3) можно считать прямо пропорциональным br / b. Таким образом, если значения сведены в таблицу для br / b = 0 и br / b = 1, промежуточные значения могут быть получены линейной интерполяцией.

В статье, где были получены таблицы пролета / глубины CP110, Биби [4] вычислил эффект игнорирования жесткости зоны растяжения бетона. В результате множители уменьшаются в диапазоне от 0,75 (0,25% стали) до 0,98 (3% стали). Благодаря упрощенному представлению, приведенному здесь, они теперь могут быть включены в практические таблицы вместе с рассчитанными ранее. Они представлены в таблице 7.

Ширина промежуточных ребер может быть интерполирована.

Как можно видеть, коэффициент уменьшения CP110, равный 0,8 для br / b = 0,3, является разумным для нижнего диапазона значений, но чрезмерно консервативным для высоких значений (M / bd²> 1.0). С более простым представлением, приведенным здесь для коэффициентов модификации, довольно легко представить и использовать эту более точную трактовку. Казалось бы, это улучшение метода, приведенного в CP110.

Отношение пролета к эффективной глубине для предварительного проектирования

Прогиб влияет на конструкцию балок только в некоторых случаях, и для них указанные базовые коэффициенты должны быть удовлетворительными для предварительного проектирования.Однако конструкция плит почти всегда определяется прогибом, и очень важно иметь возможность оценить толщину плиты на ранней стадии подготовки схемы. Хотя подход, изложенный в этой статье, более удобен для проектирования, чем в CP110, ему все еще не хватает простой непосредственности отношения пролета плиты к толщине в CP114 для подготовки структурной схемы. Толщина плиты зависит от расчетного напряжения стали, а также от приложенной нагрузки.

В таблице 8 приведены приблизительные отношения пролета к эффективной глубине для различных форм конструкции и нагрузки для целей предварительного проектирования.Толщина плиты, определенная на основе этих данных, не потребует небольшой корректировки в окончательном проекте. Они были рассчитаны для пролетов до 10 м, как для «легкой» нагрузки 2,5 кН / м² (эквивалент внутренней нагрузки плюс легкие перегородки на непосредственно обработанной плите), так и для «тяжелой» нагрузки 10 кН / м² (эквивалент нагрузки складского помещения 7,5 кН / м² плюс стяжка 5 кН / м² плюс легкие перегородки). Значения для непрерывных плит основаны на моментах из таблицы 15 CP114, а значения для двухсторонних плит и плоских плит основаны на моментах из таблиц 12, 13 и 18 CP110.Предполагается, что (а) прочность стали составляет 460 Н / мм² или 425 Н / мм² в зависимости от размера стержня и (b) покрытие составляет 15 мм или размер стержня, в зависимости от того, что больше. Значения были рассчитаны для плит толщиной 100 мм, 200 мм и 300 мм, и представленные результаты представляют собой округленные средние значения отношения допустимого пролета к эффективной глубине, определенного в соответствии с таблицами 3, 4, 5 и 6 настоящего документа. Принимая во внимание разницу между общей и эффективной глубиной, можно видеть, что отношения довольно близки к значениям CP114, немного ниже для простых опор и выше для непрерывных плит.

ПРИМЕЧАНИЯ:

• Двусторонние плиты рассчитаны для квадратной панели. Для панели 2 x 1 следует использовать значение односторонней панели и значения интерполировать для промежуточных пропорций.
• Конструкция плоской плиты должна основываться на размерах большего пролета. Для наружных панелей, примыкающих к стенам, используйте 85% — 90% от указанного соотношения.
• Для ребристых плит используйте 85% — 90% от указанных соотношений.
• Для расчетов с напряжениями из низкоуглеродистой стали коэффициенты могут быть увеличены на 15%.

Благодарности

Выражаем благодарность доктору А. В. Биби из Ассоциации цемента и бетона за его сотрудничество и помощь, а также господину В. Е. Скиннеру.

Список литературы

1. CP114 Использование железобетона в конструкциях зданий, Лондон, Британский институт стандартов, 1969.

2. CP110 Использование бетона в конструкциях: Часть 1, Лондон, Британский институт стандартов, 1972 г.

3. Справочник по металлоконструкциям — свойства и таблицы допустимых нагрузок , BCSA & Constrado, Лондон, 1978.

4. А. В. Биби: «Модифицированные предложения по контролю прогибов с помощью отношения пролета к эффективной глубине», Технический отчет, Ассоциация цемента и бетона, апрель 1971 г.

«Верулам», инженер-строитель, Vol.62А № 3, март 1984 г.

Контроль прогиба в железобетоне

Короткая статья г-на Аласдера Била «Отношения пролета / глубины для бетонных балок и плит», опубликованная в журнале «Structural Engineer» за апрель 1983 г., посвящена обработке прогиба в CP 110 и 114. Г-н Фрэнсис Бил написал нам, выражая Большой интерес к этому документу и предположение, что в Таблицу 8 потребовались некоторые изменения. В своем письме, которое цитируется ниже, г-н Бил представил пересмотренную таблицу, показывающую в целом более низкие значения рекомендуемых соотношений пролета / глубины, вместе с некоторыми дополнительными комментариями:

Я воспользовался возможностью изменить некоторые рисунки, чтобы отразить состояние торцевых панелей или угловых панелей во всех случаях, так что доступен готовый инструмент для проектирования, а в случае плоских перекрытий я предположил, что они опираются на колонны.

Мое внимание было привлечено к необходимости значимого сравнения между CP114 и CP110 из-за кажущейся невозможности спроектировать плоские плиты для CP110 и получить те результаты, к которым привыкли. Плоская плита, разработанная для CP114, требует плиты 250, но для требований CP110 будет иметь толщину 300 при использовании стали 460.

Я использовал нагрузку 10 кН / м² для сравнения, потому что она достаточно распространена, разрешена CP114 (то есть любая нагрузка) и устраняет искажение при более низких нагрузках, вызванное точкой отсечки таблиц CP110.

Следует отметить, что во всех случаях CP110 является более обременительным, и эффект может быть очень большим (увеличение толщины плиты на 25%) для двухсторонних плит с простой опорой .

Во время написания, я думаю, настало время упомянуть о практическом эффекте Таблицы 19 «Номинальное покрытие до усиления» CP110. Чтобы получить прочное покрытие в плитах (15 мм), необходимо использовать бетон марки 30, фактически как минимальную марку бетона, независимо от того, требуется ли это по другим соображениям или нет.Можно спроектировать очень большое количество рабочих мест с использованием бетона 21 Н / мм². Если принять во внимание другие соображения, это означает, что в типичном контракте на плоскую плиту будет использоваться примерно на 40 Н / мм² больше цемента при проектировании по CP110.

Мистер Бил завершает свое письмо вопросом, не пора ли выбросить CP114. Мы передали поднятые вопросы г-ну Билу для комментариев. Он ответил следующее:

(1) Более низкие отношения пролета к глубине, вычисленные г-ном Билом, в основном связаны с использованием им условий «концевого пролета» и «углового пролета» для непрерывных плит.На значения для более низких нагрузок также влияет тот факт, что таблица 10 CP110 дает значения множителя только до процентного содержания стали 0,25%, хотя предел множителя 2,0 достигается только при гораздо меньшем процентном содержании, чем это для стали с высокой текучестью. Использование истинных значений для стали менее 0,25% во многих случаях дает гораздо лучшие результаты.

(2) Это хороший вопрос, должны ли соотношения для непрерывных плит основываться на внутренних или краевых отсеках. Испытательные расчеты показывают, что соответствующие соотношения для концевых и угловых пролетов непрерывных плит составляют от 87% до 93% от соотношения для внутренних пролетов.Лучшим решением может быть табулирование значений внутренних пролетов с учетом того, что соотношения для концевых пролетов и угловых пролетов непрерывных плит могут быть приняты равными 90% от этих значений с незначительной ошибкой.

(3) При сравнении CP110 с CP114, нагрузка г-на Билла в 10 кН / м² является высокой, а соотношение толщина / эффективная глубина 1,15 является более подходящим.

(4) Вероятно, было бы лучше, если бы, как предполагает г-н Бил, можно было указать точное, а не приблизительное соотношение пролета / глубины.Это можно сделать, если таблица представлена ​​с точки зрения общей, а не наложенной нагрузки на плиту; Биби [1] представил предложения такого рода, и они были включены в проект пересмотренной CP110 [2]. Однако ими все еще довольно неудобно пользоваться. Лучшим решением может быть таблица отношений пролета / глубины для общих (постоянных + динамических) нагрузок (скажем) 5, 10, 20 кН / м² при предпочтительном рабочем напряжении стали. Рассчитанные значения представлены в Таблице Vl.

Примечания:

(i) Двусторонние плиты были рассчитаны для квадратной панели.Для панели 2 x 1 следует использовать значение односторонней панели и значения, интерполированные для промежуточных пропорций.

(ii) Коэффициенты для всех непрерывных плит указаны для внутренних пролетов. Для концевых и угловых проемов передаточные числа должны быть уменьшены до 90% от заявленных значений.

(iii) Для конструкции с напряжениями из низкоуглеродистой стали коэффициенты могут быть увеличены на 15%. Для стали с пределом текучести 425 Н / мм², с рабочим напряжением 210 Н / мм² (CP114), 247 Н / мм² (CP110), соответствующие соотношения могут быть увеличены на 3%.

(iv) Для ребристой плиты это соотношение следует уменьшить на 85– 90%, в зависимости от ширины ребра.

(v) Конструкция плоских перекрытий должна основываться на размерах более длинных панелей.

(vi) Для не предусмотренных нагрузок и схем конструкция должна быть основана на таблицах 3 или 5 и 7 в исходном документе.

(5) Если мы возьмем общую (постоянную + приложенную) нагрузку на плиту 10 кН / м² в качестве типовой и соотношение толщины / эффективной глубины 1,15 и рассмотрим угловые пролеты и концевые пролеты, как предлагает г-н Бил, тогда сравнение с CP114, Напряжение из низкоуглеродистой стали (140 Н / мм²) дает результаты, показанные в Таблице V2 для отношений пролета / толщины.

Как видно, отличия небольшие. Если, как обычно, значения CP114 для высокопрочной стали приняты равными 85% от значений для низкоуглеродистой стали, разница здесь также будет небольшой. (Плоские плиты для CP114 являются аномалией, где, по-видимому, не делались поправки на повышенные напряжения стали.) Однако, как указывает г-н Бил, значения CP110 становятся более консервативными при больших нагрузках.

(6) Влияние CP110 на толщину плиты, покрытие и бетонные смеси, упомянутые г-ном Билом, поднимают несколько новых вопросов, некоторые из которых выходят за рамки данной статьи.Некоторые изменения в CP110 понятны, а другие нет — , поэтому его увеличение толщины сляба в основном требуется для уравновешивания влияния повышенных эксплуатационных напряжений стали на прогиб. Эти повышенные эксплуатационные нагрузки стали также увеличивают покрытие, необходимое для соответствующей огнестойкости — , таким образом, экономия стали CP110 в некоторой степени компенсируется увеличением количества бетона. Однако требование CP110 о повышенном номинальном укрытии с использованием бетона 21 Н / мм², используемого внутри помещений, трудно понять ввиду отсутствия наблюдаемых проблем с обслуживанием (вероятно, большинство используемых плит имеют бетон 1: 2: 4 (21 Н / мм²), с крышкой ½ дюйма (13 мм).Проект пересмотра CP110 пошел дальше — было указано, что это фактически запретит бетон 1: 2: 4 в строительных работах!

Следует ли выбросить CP114? Это гораздо более широкая дискуссия, включающая множество вопросов, некоторые из которых обсуждались в другом месте [3]. Если представленные здесь предложения будут приняты, они могут быть использованы как в CP110, так и в CP114.

Список литературы

1. Биби, A.W .: «Отношения пролета / эффективной глубины: преобразование метода CP110», Concrete, 13, No.2 февраля 1979 г.

2. CSB / 39 Использование бетона в конструкциях, Лондон, Британский институт стандартов, февраль 1982 г.

3. Бил, А. Н .: «Что не так с расчетом коэффициента нагрузки?», Proc. ICE, Часть 1, ноябрь 1979 г.

— калькулятор

Часть 2 Проектирования жилых домов

На этой странице мы объясним, как проектировать с помощью таблиц перекрытия балок. Внизу страницы вы найдете калькулятор пролета балок.Содержание этой страницы объяснит, как интерпретировать результаты калькулятора.

Если вы только начинаете, вы можете начать с нашей предыдущей страницы, страницы проектирования жилых зданий, на которой объясняется основная структура дома.

См. Карту нашего учебного сайта «Создай свой собственный дом», чтобы пройти обучение по порядку или прыгать по нему по своему усмотрению.

Использование таблиц пролета балок перекрытия

Продолжая часть 1: Конструктивное проектирование жилых домов Вертикальные структурные силы, мы собирались начать изучение таблиц пролетов перекрытий.

Не волнуйтесь, вам не нужно будет проделывать много вычислений при определении размера и размещения несущего каркаса в вашем доме. Однако вам нужно будет ознакомиться с чтением ваших местных таблиц перекрытий перекрытия для балок перекрытия, балок перекрытия, оконных и дверных перемычек, балок перекрытий, балок крыши, стропил крыши и балок конька крыши, а также размеров и расстояния между ними. столы с деревянными гвоздиками.

Прежде чем переходить к таблицам пролетов, давайте сначала рассмотрим породы и сорта древесины.Как правило, все пиломатериалы штампуются производителем возле конца пиломатериала.

Штамп отображает несколько типов информации. Отображаемая информация варьируется в зависимости от лесных ассоциаций. Но большинство будет отображать:

• Порода древесины — часто сокращается
• Марка древесины — может быть числом или описанием
• Ассоциация производителей пиломатериалов, членом которой является производитель пиломатериалов
• Способ выдержки древесины — это дает представление о влажности
• Идентификация мельницы — указывается по названию или номеру мельницы.

Породы древесины

На штампе выше в треугольнике указано, что это дерево Дугласова пихта (D FIR).Другие распространенные обозначения:

• S-P-F (или Ель — Сосна — Пихта)
• Hemlock — Fir (N) (или Hemlock — Fir)
• D.Fir-L (N) (или Douglas Fir — Larch)
• N. Породы (красный кедр, некоторые сосны, бальзам и тополя)

Пиломатериалы Сорт

Приведенный выше штамп указывает на то, что сорт пиломатериала является стандартным или лучше (STAND & BTR), это то же самое, что и номер 3 или шпилька. К общепринятым обозначениям сортов пиломатериалов относятся:

• SEL STR (Выбрать структурные)
• №1, № 2
• № 3 / Штифт / Подставка и Btr. (или Standard & Better)

Эти обозначения и числа станут важными при чтении структурных таблиц, поскольку прочность древесины зависит от ее обозначений.

Теперь посмотрим, как читать эти таблицы. Начнем с простого, очень маленького дома шириной 12 футов и длиной 13 футов. Дом будет иметь двускатную крышу и будет обрамлен деревянными шпильками.

В таблице ниже показан максимальный пролет перекрытия перекрытия со следующими обозначениями:

• Пихта дугласская-Лиственница (порода пиломатериалов)
• №1 и №2 (сорт пиломатериалов)
• Все балки мостовые

Образец таблицы пролетов перекрытия

Приведенный выше отрывок из таблицы является просто образцом и может не подходить для вашего региона.

Глядя на эту таблицу, вы увидите, что существует возможность выбора размера балок перекрытия (2 X 6, 2 X 8, 2 X 10 или 2 X 12), а также выбор расстояния между балками (12 дюймов, 16 дюймов). или 14 дюймов). Расстояние между балками пола — это расстояние между центрами любых двух установленных балок.На изображении ниже показан пример балок, расположенных на расстоянии 16 дюймов по центру (16 дюймов).

Поскольку примерный дом, для которого мы проектируем, имеет ширину 12 футов, нам нужно найти в таблице пролета балок перекрытия размер и центрирование балок, которые могут перекрывать 12 футов или больше. Читая таблицу, вы увидите, что 2 х 8, установленные на расстоянии 16 дюймов по центру, могут занимать 12 футов 4 дюйма.

Итак, наш дом будет выглядеть, как на картинке ниже (все перекрытия перекрытия 2 «X 8»). На картинке ниже показан вид сверху, то есть вид сверху дома.Внешние серые стены — это бетонные фундаментные стены, которые поддерживают балки пола. Узкие двойные линии показывают сами балки перекрытия.

С трехмерной точки зрения балочный каркас пола будет выглядеть так:

Имейте в виду, что в приведенной выше таблице пролетов указаны только допустимые пролеты для пихты Дугласа или лиственницы, существуют разные таблицы для всех видов строительных пиломатериалов.

Next Tutorial Раздел

Теперь давайте сделаем дом шире, чтобы у него была центральная опора для балок перекрытия.Чтобы узнать о проектировании с использованием таблиц пролета балок, перейдите к следующей части документа «Проектирование жилых зданий»:

Часть 3: Проектирование с использованием таблиц пролета деревянных балок.

Калькулятор пролета перекрытия

Чтобы использовать приведенный ниже калькулятор пролета балок, сначала выберите из раскрывающегося списка породу пиломатериалов, которые вы будете использовать для своего строительного проекта.

Затем с помощью кнопок в таблице выберите максимальную длину в футах (или в метрах в скобках), которую должны перекрывать балки перекрытия.

Значения, отображаемые в итоговой таблице, показывают три возможных размера и расстояния балок в зависимости от используемого метода удержания.

Если вы используете очень маленький экран или смартфон, поверните устройство в альбомную ориентацию, чтобы использовать калькулятор, указанный ниже.

Ель, сосна или пихта Дугласовая пихта или лиственница Семян или пихта Северные породы

Данные взяты из таблиц CMHC деревянного каркасного дома
Примечания:
1.Эта таблица предназначена только для жилищного строительства и предназначена только для целей первоначальной оценки. Вы должны проконсультироваться с местными таблицами пролета балок пола, чтобы убедиться, что размер балок соответствует вашему району.
2. Максимальные пролеты указаны с шагом 6 дюймов (150 мм). Для более точных пролетов вам необходимо обратиться к таблицам пролетов.

Никакая часть этого веб-сайта не может быть воспроизведена или скопирована без письменного разрешения. Нелегальные копии в Интернете будут обнаружены Copyscape.

Проектирование двухсторонней перекрытия перекрытия

Будапештский технологический университет и экономический факультет гражданского строительства Кафедра структурной инженерии

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДВУХСТОРОННЕЙ ПЕРЕКРЫТИЯ ПОЛ-ПЛИТ Manuel v1.11 Корис, Клмн Д-р дор, Птер Пчели, Аттила Д-р Штробл, Андрс Д-р Варга, Lszl

Budapest, 2005.

1

Это не окончательная версия. Его можно загрузить с веб-сайта http: /www.vbt.bme.hu/oktatas/vb2

Двусторонняя плита — v1.1

Content

1. Размер ………… ………………………………………….. ………………………………………….. ………………… 3 1.1. Данные ………………………………………………………………………………… ………………………………. 3 1.2. Расчет балок ……………………………………….. ………………………………………….. …………… 4 1.3. Подбор толщины плит L1 и L2 …………………………………. …………………….. 4 1.3.1. Эффективная глубина ……………………………………….. ………………………………………….. … 4 1.3.2. Покрытие ……………………………………………………… ………………………………………….. …….. 4 1.3.3. Соответствующее покрытие ………………………………………… ………………………………………….. …. 4 1.3.4. Конечная толщина плиты: ……………………………………. ………………………………… 5 1.4. Материалы …………………………………………. ………………………………………….. ………………….. 5 1.5. Характерное значение нагрузок ……………………………………… ………………………………….. 5 1.6. Расчетная (предельная) нагрузка: ……………………………………. ………………………………………….. . 5 1.7. Примерный анализ толщины плиты ……………………………………. …………………. 5 1.8. Плиты L1 и L2 ……………………………………….. ………………………………………….. …………….. 6 1.9. Размах …………………………………………. ………………………………………….. ……………………….. 6 2. Расчет моментов ………….. ………………………………………….. …………………………… 8 2.1. Максимум положительных и отрицательных моментов …………………………………….. ………………. 8 + 2.2. Расчет момента mmax в направлении x и y в точке …………………………………… 9+ 2.3. Расчет момента mmax по осям x и y в точке ………………………………… …. 9 2.4. Отрицательный изгибающий момент в точке ……………………………………… ………………………….. 9 2.5. Изгибающие моменты на практике ………………………………………. ……………………………………. 10 + + 2.6. Изгибающие моменты mx, max s my, max в точке плиты L1 ……………………………… …….. 10 2.7. Изгибающий момент mmax в точке

(над опорой)……………………………………… 11

2.8. Изгибающий момент mmax в точке (над опорой) …………………………………. ….. 12 2.9. Диаграмма изгибающего момента ………………………………………. ………………………………….. 13 2.10. Перераспределение моментов ……………………………………….. ……………………………………. 15 2.11. Измененная диаграмма изгибающего момента ……………………………………… ……………………. 16

3. Анализ сечений ………………. ………………………………………….. ………………………………. 17 3.1. Эффективная толщина сляба и требуемая площадь стали ………………………………….. ……… 17 3.2. Момент сопротивления ………………………………………. ………………………………………… 18 3.3 . Требуемое минимальное усиление ………………………………………………………………….. 18 3.4. Длина анкеровки ……………………………………….. ………………………………………….. …. 18 4. Правила армирования …………………………………. ………………………………………….. …………. 19 5. 5. Чертеж ………………………… ………………………………………….. ……………………………… 19 6. A trteher szmtsa …….. …………………………………………………………………………. ……….. 20 6.1. Энергия МДСЗЕР ………………………………………… ………………………………………….. ……….. 20 6.2. Egyenslyi mdszer ………………………………………… ………………………………………….. ….. 22 7. ПРИЛОЖЕНИЕ ………………………………….. ………………………………………….. ………………………… 24 7.1. Столы для стержней для моментов двухсторонней перемычки………………………………………….. 24

2

Двусторонняя плита перекрытия — v1.1

1. Размер 1.1. Datax G1 y O1 r G1

L2

G2

L1

h3

h2 G1 30 l0x, 2 b2 O1 l0x, 1 lh 30 h h3 G1 b1

lx, 2

h2

h2 9000

Интервал можно рассчитать согласно паспорту. Ширина пучка G2 в направлении 1 2 l0 y y приблизительно равна b x. Исходя из этого значения, длина пролета может быть 2 3 11, определенная в направлении x:

l 0 y = c 2 l 0 x1 = 1, 2 6,0 = 7, 2 м 1 2 1,05 l 0 x1 bx = 280 380 мм 11 2 3 скажем: bx = 350 мм.Пролет (в направлении y) двухсторонней перекрывающей плиты можно рассчитать, используя соотношение, указанное в паспорте (в случае l0y / l0x = 1,2): l0 x2 = l 0 x1 6, 0 = = 5, 45 m 1, 1 c1

l = 5, 45 + 0, 35 + 6, 0 = 11, 80 l0 y 1 <2 l0 x

3

l0y

b1

Двусторонняя плита перекрытия — v1.1

1.2. Размер

балок

В случае обычной нагрузки и нагруженная площадь для балки имеет высоту (согласно практическому правилу):

hx hy

lx 6,00 = 545,5 мм 550 мм 10 12 11ly10 12 7,20 = 654,5 мм 650 мм 11

bx

650 = 382,4 мм 350 мм 1,5 2 1,7 hx 550 by = 323,5 мм 300 мм 1,5 2 1 , 7 Размер луча bx в направлении y следует рассчитывать из hy, а размер луча в направлении x следует рассчитывать из hx.

hy

Примечание:

1.3. Подбор толщины плит L1 и L2. 1.4. Эффективная глубинная плита l короткая; но минимальная толщина dmin = 50 мм. 20 40

d плита

1,056,0 = 180,0 мм 180 мм 35

1.5. Минимальное покрытие (1 класс): увеличивается из-за погрешности: 15 мм га <32 мм мин. c [мм] ha 32 мм 5 мм c 10 мм

Для нижней ячейки может быть рекомендовано c = 5 мм, для верхней ячейки c = 10 мм из-за протектора вниз при сборке.

1.6. Соответствующее покрытие Для нижнего слоя армирования: cl = nom. c = мин. c + c = 15 + 5 = 20 мм Для верхнего слоя армирования: cu = ном. c = мин. c + c = 15 + 10 = 25 мм

4

Двусторонняя плита перекрытия — v1.1

1.7. Конечная толщина плиты: h = d + ca + 14 = 180 + 20 + = 207 мм h = 210 мм 2 2cu d / 2 cl

1.8. Материалы Марка бетона: Марка стального стержня: C20 / 25 fck = 20,0 Н / мм2 Коэффициент безопасности c = 1,5 Ecm = 28,8 кН / мм2 B 60,40 fyk = 400 Н / мм2 Коэффициент безопасности s = 1,15

1.9. Характерное значение нагрузок Масса: (слои перекрытия) Толщина материалов [мм] 10 20 40 60 210 15 Плотность [кН / м3] 23,00 22,00 22,00 1,50 25,00 20,00 Статическая нагрузка (gi) [кН / м2] 0,23 0,44 0,88 0,09 5,25 0,30 1,50

1. облицовка плиткой 2. штукатурка 3. чистый бетон 4. технологическая изоляция 5. пенопласт Nikecell 6. RC плита 7. штукатурка 8. Статическая нагрузка перегородки: Gk = gi = 8,69 кН / м2 Qk = 5 кН / м2, временная нагрузка:

1.10. Расчетная (предельная) нагрузка: Расчетная нагрузка: Gd + Qd = GGk + PQk, где коэффициенты запаса прочности 1,35 и 1,5 для статической и временной нагрузок соответственно.

Gd + Qd = 1,358,69 + 1,55 = 19,23 кН / м2

1,11. Примерный анализ толщины плиты Приблизительный момент на опоре:

м

max

(G d

+ Qd) (1,05l 02x) 19,23 (1,05 6,00) 2 кНм = 54 , 52 14 14 м

В проектном состоянии для плиты c 0,2 можно рекомендовать f cd = N f ck 20 = = 13,33 1,5 мм 2

5

Двусторонняя плита перекрытия — v1.1

Предельный момент сопротивления для полосы шириной единицы: fd mmax = mRd = 1000 ck cd (dc) c 2 Из уравнения можно получить эффективную глубину сечения: d = m max c

1000 f ck c 1 c 2

=

54,5210 6 1,5 0,2 1000 20 0,21 2

d = 150,1 мм

1.12. Плиты L1 и L2

3

mx =? мой =? в точках 1, 2 и 3

2

1

лк 2

лк 1

1.13. Пролеты Пролеты lx и ly (для точного анализа) могут быть определены: чистый пролет l0x, l0y должен быть увеличен на 1 / 3t 1 / 2t на внешнем пролете и на 1 / 2t на внутреннем пролете, где t — длина пролета. опора. l x1 = l 0 x1 + 30 см bx 0,35 + = 6,00 + 0,1 + = 6,275 м 2 3 2

6

ly

Двусторонняя плита перекрытия — v1.1

l x2 = l0 x2 +

30 см bx 0,35 + = 5,45 + 0,1 + = 5,725 м 3 2 2

ly = l0 y + 2

на 2

= 7, 20 + 0,30 = 7,50 м

7

Двусторонняя плита перекрытия — v1.1

2. Расчет моментов (Используя теорию упругости плит)

2.1. Максимальные положительные и отрицательные моменты Как правило, максимальные моменты могут быть получены, если расположение нагрузок следующее: a.) «Gd» (постоянная нагрузка) распространяется на все плиты b.) «Qd» (приложенная нагрузка) распределяется в соответствии с воздействием теория линий на некоторых плитах.Это точный метод, но он приблизительно соблюдается.

Как определить расстояние между балками перекрытия навеса [Простое руководство]

Когда я строил свой первый сарай, меня интересовало правильное расстояние между балками пола сарая. При этом я столкнулся с несколькими вопросами относительно того, какой размер пиломатериалов мне следует использовать и как лучше всего выполнить работу правильно.

Итак, каково правильное расстояние между балками перекрытия сарая? Расстояние между балками в вашем сарае 16 дюймов по центру даст вам ощущение большей жесткости с меньшим отскоком и увеличит нагрузочную способность пола.Хотя вы можете быть в порядке с шириной балки в 24 дюйма, пол будет максимально доведен до предела.

При строительстве вашего первого сарая может возникнуть множество других факторов и соображений. Ниже приведены некоторые из других вопросов и проблем, с которыми я столкнулся во время строительства моего первого сарая. Надеюсь, это краткое руководство может превратить этот проект в прогулку по парку для вас.

Как далеко должны быть балки перекрытия для сарая?

Итак, как далеко должны быть друг от друга балки пола для сарая? Ответ в том, что это зависит от нескольких факторов.Вес, который будет лежать на полу, будет важным фактором при определении размера и расстояния между балками. Кроме того, у вас могут быть строительные нормы и правила, которые также могут сыграть роль в вашем общем расстоянии между балками.

Некоторые из важнейших факторов, которые необходимо учитывать при выборе расстояния между балками, — это такие факторы, как размер пиломатериала, сорт пиломатериала, нагрузка и порода древесины. В большинстве случаев предпочтительной древесиной для строительства будет сосна.

Строительные нормы и правила обычно строятся на основе инженерных требований.Во многих случаях стандартным шагом для балок перекрытия сарая будет 16 дюймов, но это лишь приблизительные рекомендации.

Два возможных варианта: более широкий 24 дюйма и более узкий 12 дюймов. 2x8s часто используются в этих проектах. Стандартно 2 × 8 имеют толщину 1 дюйма. В этой ситуации потребуется, чтобы между балками пола было расстояние 12 или 24 дюймов по центру .

При строительстве каркаса сарая следует учитывать и другие факторы.Давайте углубимся в некоторые из них.

Балка перекрытия какого размера мне нужна?

Самым распространенным вариантом для вашей балки пола является стандартная 2 × 6 . 2 × 8 обеспечит несколько дополнительных преимуществ и некоторые преимущества, но в целом 2 × 6 является наиболее часто используемым и экономичным вариантом для строительства пола сарая.

Чтобы получить более точные числа, вы можете использовать таблицы и калькуляторы, которые помогут вам сузить более точные измерения. При использовании калькулятора введите необходимую информацию о ширине пола, длине этажа и расстоянии между центрами.Это измерение даст вам только необходимое количество балок. Это хорошее начало, но необходимо больше.

Как я могу рассчитать расстояние между балками перекрытия для моего сарая?

Калькулятор поможет вам с основной частью уравнения. Теперь нам нужно обработать фактическую часть уравнения, касающуюся перекрытия / расстояния между балками. Для начала, вот отличный калькулятор, который может рассчитать расстояние между балками в зависимости от породы дерева, размера и расстояния между балками.

Кроме того, этот калькулятор также позволит вам рассчитать общее количество балок пола, необходимых для завершения вашего сарая, на основе предоставленных вами измерений.

Также могут быть задействованы другие факторы, такие как пролет и сорт пиломатериалов. После этих определений вы должны быть готовы с легкостью погрузиться в цифры для вашего интервала.

2 × 4 или 2 × 6 или 2 × 8 для одноэтажного перекрытия: что лучше?

Определение размера пиломатериала для пола сарая также может быть пугающим. Что вы должны использовать: 2 × 4, 2 × 6 или 2 × 8? В большинстве сценариев вы будете использовать 2 × 6 или 2 × 8 , но есть исключения.

Размер также зависит от нагрузки. Что вы планируете поставить в сарае? Если вы собираетесь хранить большие предметы, вам понадобится балка перекрытия большего размера, например, 2 × 6 или 2 × 8. Если вы храните легкие предметы, вы можете выбрать меньший размер.

Примечание , вариант 2 × 4 редко используется , если в ваши планы не входит очень маленький сарай без намерения занимать много места для хранения.

Итак, прежде чем принимать окончательное решение о размере, спросите себя: « для чего я собираюсь использовать этот навес и что я планирую хранить в нем?» Это должно помочь вам сделать правильный выбор.

Что делать, если мой сарай построен на бетонной плите?

Если вы строите навес на бетонной плите, вам не нужно беспокоиться о конструкции и планировании балки перекрытия. Однако, если ваш сарай находится на другом фундаменте, таком как бетонные опоры, блоки настила, бетонные блоки или салазки, вы можете использовать 2 × 6 для достижения оптимальных результатов.

Как далеко можно пролететь балку перекрытия 2 × 6?

Опять же, это зависит от факторов, от породы дерева, сорта и предполагаемой нагрузки на дерево — все это имеет значение.

Тем не менее, при использовании SPF 2 × 6 балок перекрытия в калькуляторе балок перекрытия, упомянутом выше, вы получите максимальный пролет 9 футов 8 дюймов с минимальной длиной опоры 3 дюйма на каждом конце с 12-дюймовым центром. Это приблизительный ориентир. Эмпирическое правило — 6-футовый пролет с 2 × 6 на 16 ”центрах. Чем больше нагрузка, тем ближе должны быть балки.

Как далеко вы можете пролететь балку перекрытия 2 × 8?

Примените те же правила и убедитесь, что вы добавили в уравнение все необходимые вычисления.При условии, что все равно , ваш максимальный пролет пола с SPF 2 × 8 будет 12 футов 8 дюймов с минимальной длиной опоры 4 дюйма при 12-дюймовых центрах. Эмпирическое правило — 8-футовый пролет с 2 × 8 при 16-дюймовом центре.

Сколько веса может выдержать 2 × 8?

Вес, который может выдержать 2 × 8, будет зависеть от пролета балки и того, как далеко она находится от следующей балки. Поскольку вы можете пролететь 13 дюймов с балкой SPF 2 × 8 на центрах 16 дюймов, но в конечном итоге решите пролететь только 8 футов с балкой на 12 дюймовых центрах, весовая нагрузка увеличивается.Это увеличит вес, который может выдержать 2 × 8, с максимальной нагрузки 30 фунтов / фут² до 60 фунтов-сил / фут²; значительное увеличение!

Переменные вступают в игру при максимальных нагрузках. Например, другие элементы, такие как общий интервал, материал пола и добавление дополнительных опор средней длины, влияют на ваши максимальные значения. Еще одно соображение — это статическая нагрузка против временной нагрузки. Стационарный груз отличается от движущегося.

Не торопитесь, убедитесь, что вы учитываете все аспекты и аспекты проекта, чтобы гарантировать, что вы завершаете проект безопасным, совместимым и точным образом.

Следует ли использовать обработанную под давлением древесину для пола сарая?

Вы можете спросить, следует ли использовать обработанную под давлением древесину для пола сарая? Да, пиломатериалы, обработанные давлением, — лучший вариант для пола вашего сарая. Имейте в виду, что это не является обязательным требованием. Вы все еще можете использовать древесину, не обработанную под давлением.

Проблема, с которой вы можете столкнуться, если не будете использовать обработанную под давлением древесину для пола сарая, заключается в том, как долго она прослужит. Пол, расположенный близко к земле, не прослужит так долго, если использовать древесину, не обработанную под давлением.

Не забудьте также использовать древесину, обработанную давлением при контакте с землей, для любого каркаса, который будет касаться земли. Пиломатериалы, обработанные под давлением, также необходимы для открытых участков сарая, которые могут подвергаться воздействию погодных условий и воды.

Связанные вопросы

Могу ли я использовать 2 × 4 для пола под навесом? Пол 2 × 4 рекомендуется использовать только в том случае, если вы строите крошечный сарай, и в будущем не планируется использовать его для тяжелых условий эксплуатации.

Заключение

Многие переменные играют важную роль при выборе конструкции перекрытия сарая и расстояния между балками.Тем не менее, следование общим рекомендациям и проверка в строительном отделе — это всегда хорошее начало. Основывайте свое решение на всех факторах, обсуждаемых в этом посте, а также на том, как вы планируете использовать свой навес. Удачи в вашем проекте!

Евгений был энтузиастом DIY большую часть своей жизни и любит проявлять творческий подход, вдохновляя на творчество других. Он страстно увлекается благоустройством, ремонтом и обработкой дерева.

Системы полов — SteelConstruction.info

Цель этой статьи — выделить требования, которые могут существовать для данного проекта здания, и указать, как эти требования должны побуждать проектировщика к наиболее подходящему и рентабельному выбору системы полов.

Ассортимент стальных напольных систем представлен в общих чертах, с указанием преимуществ и недостатков каждой системы, чтобы их можно было сравнить с требованиями конкретного проекта. В статье не рассматриваются технические подробности о различных типах композитных, длиннопролетных и неглубоких перекрытий.

[вверху] Что определяет выбор системы пола?

У разных зданий разные требования, поэтому неудивительно, что не существует наиболее подходящего решения, подходящего для всех. Очевидно, что требования различаются в зависимости от типа использования, но есть также некоторые более тонкие вопросы, которые следует учитывать, и они выделены ниже.

Не следует забывать, что при рассмотрении использования по назначению может быть целесообразно обратить внимание на другое использование в будущем — многие решения из стали предлагают гибкость, которая может привести к высоким уровням устойчивости в течение всего срока службы здания.

[наверх] Простота и удобство

Как правило, проектировщики должны выбирать наиболее простое решение, отвечающее требованиям проекта. Вообще говоря, самое простое решение также будет наиболее распространенным, и знакомство с ним упростит процессы проектирования, изготовления и монтажа, поскольку не требуется нового обучения.

В контексте систем стальных полов простота также означает меньшие трудозатраты и затраты. Например, простейшее решение — сплошная балка двутаврового сечения с перемычкой в ​​противоположность ферме; меньше конструктивных элементов, меньше изготовления, меньше поверхностей, подлежащих защите от огня, и меньше времени на проектирование.

Стоит добавить, что эта философия «простое — лучшее» также распространяется на рамы в целом — простая опорная рама обычно будет более экономичным решением, чем, скажем, стойкая к моменту рама.

[вверх] Скорость строительства

Для некоторых проектов необходимость сокращения до минимума времени строительства (на месте) может играть определяющую роль. Действительно, время часто является одним из ключевых факторов при выборе стального решения.Потребность в скорости может быть вызвана, например, перерывами на каникулы в учебных заведениях или получением дохода (например, в зданиях розничной торговли). Это может привести к рассмотрению вариантов, которые сводят к минимуму мокрые операции на месте (использование сборных перекрытий), сводят к минимуму количество подъемных кранов и предоставляют рабочие площадки во время строительства (профилированный стальной настил) и которые не требуют подпорки между этажами.

[вверх] Интеграция услуг

Услуги, интегрированные в конструкцию перекрытия

Объем услуг, необходимых в здании, явно зависит от конечного использования (больницы являются очевидным примером здания с высоким уровнем обслуживания) и философии проектирования, принятой инженером по обслуживанию, например.грамм. с кондиционером, естественной вентиляцией и т. д.

Когда нужно разместить много служебных каналов, может быть полезно принять решение для пола, которое обеспечивает плоский потолок, чтобы максимизировать гибкость при прокладке этих каналов под несущим полом. Эти воздуховоды также можно будет легко удалить и / или заменить для удовлетворения будущих потребностей.

Решения, обеспечивающие плоский потолок, также не позволяют использовать большие пролеты. Таким образом, альтернативой в здании, которое одновременно с высоким уровнем обслуживания и требует длинных этажей, является интеграция услуг в пределах глубины балки (как показано справа), чтобы минимизировать общую глубину несущего этажа и зоны обслуживания.

[вверх] Потребность в адаптируемом пространстве

Открытая площадь пола, обеспечивающая гибкость и адаптируемость пространства

Одним из давно признанных преимуществ конструкции из стального каркаса является ее способность преодолевать значительные расстояния. Это особенно верно, когда принимаются композитные решения, учитывая эффективность этой формы строительства. Эта способность перекрытия позволяет свести к минимуму количество внутренних несущих стен и колонн — можно создавать открытые пространства пола или использовать ненесущие перегородки (которые легко перемещать) для формирования (временных) отдельных участков.Адаптивность может быть более устойчивой, чем модная в настоящее время тема деконструкции, для которой сталь также подходит. В последние годы ряд офисных зданий со стальным каркасом был реконструирован для размещения жилых единиц.

[вверх] Требования к дневному освещению

«Глубокие» планы этажей могут означать, что, например, офисные работники находятся далеко от естественного освещения. Тогда решения с большими пролетами могут быть не самым подходящим решением для определенных ситуаций, скорее, конструкция с короткими пролетами (например, с использованием неглубоких полов) с внутренним атриумом может обеспечить более подходящую внутреннюю среду.Дизайнер должен искать лучший компромисс.

[вверх] Эстетика

Если используются подвесные потолки, то эстетика потолка данной конструктивной системы перекрытий явно не имеет значения. Тем не менее, ряд клиентов в последнее время искали открытые перекрытия, открытые в первую очередь для того, чтобы обнажить тепловую массу пола. В этом случае потолок должен быть привлекательным визуально. В некоторых случаях присутствие выступающих балок, прерывающих перекрытие, может не приветствоваться, хотя также верно, что может быть желательна выраженная структура.Поэтому в зависимости от конкретных требований может быть уместен ряд вариантов со стальным каркасом.

[вверх] Акустика

Динсгейт, Манчестер — офисная техника в многоквартирном доме

Скорость, с которой они могут быть построены, в сочетании с отличными эксплуатационными характеристиками, была одной из причин, по которой стальные каркасы с композитными полами сыграли такую ​​центральную роль в бума на рынке многоэтажных офисов в Великобритании в конце 1980-х. и 1990-е годы.Когда несколько лет спустя дизайнеры захотели перенести эту технологию в жилые дома, было признано, что, возможно, самая большая разница в требованиях связана с акустикой.

Хорошая детализация необходима, чтобы избежать проблем с флангом, когда звук распространяется вокруг барьера (например, пола), проходя через прилегающую стену. Пример, в соответствии с руководством, предоставленным в SCI P372, показан ниже. SCI также разработала инструмент прогнозирования акустических характеристик для разделения полов и стен, чтобы помочь дизайнерам и архитекторам.

В настоящее время многие многоквартирные дома построены с использованием стальных каркасов с сочетанием хорошей деталировки и запатентованной продукции, используемой для фальшполов и т.д., обеспечивающих необходимый уровень производительности. Динсгейт в Манчестере был одним из первых примеров такой «передачи технологии» (см. Справа).

[вверху] Огнестойкость

Требования к огнестойкости зависят от назначения и высоты (этажности) здания.Обычно от 60 до 120 минут. Наиболее распространенное решение, принятое для обеспечения огнестойкости, — это защита стальных элементов, чтобы они оставались при достаточно низкой температуре (учитывая, что некоторая потеря прочности стали при повышении температуры допустима, поскольку нагрузки при пожаре меньше нагрузки окружающей среды). Часто используются вспучивающиеся покрытия (вещества, подобные краске, которые расширяются с температурой, образуя изоляционный слой). Если стальные элементы заделаны в бетон, это может обеспечить необходимую изоляцию.Другие варианты включают защиту доски и использование цементного спрея.

В качестве альтернативы, когда применяется подход «пожарной инженерии», стальные элементы проектируются так, чтобы они были достаточно прочными, даже когда прочность материала была потеряна из-за воздействия огня, чтобы выдерживать соответствующие уровни нагрузки. Доступно подробное руководство, основанное на полномасштабных пожарных испытаниях целых зданий (SCI P375)

[вверху] Тепловая масса

Обеспечение достаточной тепловой массы является важной частью решения с низким энергопотреблением.Масса обеспечивает теплоотвод, который поглощает тепло в течение дня, а затем в сочетании с естественной вентиляцией тепло отводится в более прохладное ночное время. Композитные плиты перекрытия могут даже иметь встроенные водоводы для облегчения продувки. Важно, чтобы тепловая масса была обнажена — поэтому подвесные потолки могут быть проблемой, как и гипсокартон, прикрепленный мазками к массивным стенам. Горизонтальные элементы (перекрытия) намного эффективнее обеспечивают массу, чем вертикальные элементы.

При принятии решения о необходимой массе важно учитывать структуру размещения здания. Массивные конструкции могут поглощать много тепла, но они также обеспечивают инерцию, когда требуется, чтобы здание быстро нагревается. Существует распространенное заблуждение, что лучше всего очень массивное здание.

[вверху] Жесткость пола

Жесткость необходима для обеспечения правильного поведения пола с динамической точки зрения, тем самым обеспечивая комфорт пользователя. Это сложный вопрос, поскольку реальная проблема заключается в том, как пол реагирует (с точки зрения ускорения), и это функция ряда переменных, включая жесткость и мобилизуемую массу.Традиционный подход, который считается грубым, к проектированию пола с учетом приемлемой реакции состоит в том, чтобы проверить его собственную частоту и сравнить ее с предельным значением (которое зависит от массы пола). Рекомендуется более тщательный подход, который часто дает хорошие, т.е. менее консервативные, но удовлетворительные результаты. См. SCI P354.

Также доступен веб-калькулятор отклика пола, который позволяет проектировщикам немедленно оценить динамический отклик напольного покрытия.Программное обеспечение сообщает о результатах примерно 19 000 компоновок сетки пола, нагрузки и размера пролета, которые были исследованы с помощью анализа методом конечных элементов. Результаты этого программного обеспечения обеспечивают улучшенное предсказание динамического отклика по сравнению с «ручным методом» в SCI P354. Программное обеспечение можно использовать для изучения полных или частичных планов этажей, сравнивая альтернативные варианты расположения балок.

Требуемое поведение зависит от функции данного здания / помещения.Некоторые применения менее устойчивы к движениям пола (например, операционная). Некоторые виды использования (например, спортзал в офисе) с большей вероятностью вызовут проблемы и требуют особого внимания.

[вверху] Деконструкция

В последние годы ведутся серьезные споры о деконструкции. Возможность демонтировать здание и снова использовать компоненты в другом месте явно привлекательна с точки зрения устойчивости, и сталь поддается такому решению. С этим подходом связаны некоторые логистические проблемы (как найти «использованный» компонент, который соответствует вашим потребностям), но их, несомненно, можно преодолеть с помощью правильных драйверов.Также могут возникнуть проблемы, связанные с эффективным использованием материалов — объединение материалов в составные формы конструкции позволяет максимально использовать различные атрибуты отдельных материалов, но может затруднить их разделение для повторного использования.

В будущем, безусловно, будет на повестке дня демонтаж.

[вверх] Стоимость

Как отмечалось выше, если драйверы для конкретного проекта не предполагают принятие более сложной альтернативы, тогда следует выбрать самое простое решение, которое обычно оказывается наиболее экономически эффективным.

Стоимость — это основополагающий фактор при выборе системы каркаса и пола. В конце 2016 года BCSA и Steel for Life поручили AECOM провести серию сравнений затрат для офисных, образовательных, жилых / многофункциональных, торговых и промышленных зданий на основе реальных зданий. Выбранные здания изначально были частью исследования Target Zero, проведенного консорциумом организаций, включая Tata Steel, AECOM, SCI, Cyril Sweet (теперь Currie & Brown) и BCSA в 2010 году, чтобы предоставить рекомендации по проектированию и строительству экологически безопасных, низко- и малоэтажных зданий. здания с нулевым выбросом углерода в Великобритании.

Сравнения затрат, представленные в серии «Costing Steelwork», обновляют модели затрат, разработанные для проекта Target Zero, и предоставляют актуальные данные о стоимости альтернативных решений каркаса, рассматриваемых для каждого из пяти типов зданий.

Сравнительные исследования затрат показывают, что для ряда типов зданий, на схожей основе, решения для стальных каркасов и перекрытий весьма конкурентоспособны. Исследования также подчеркнули важность учета общей стоимости здания, а не только стоимости структурного каркаса, поскольку выбор структурного каркаса и конфигурации пола будет иметь соответствующие воздействия на многие другие элементы, включая каркас, крышу и внешнюю облицовку.

[вверх] Преимущества различных напольных покрытий

[вверху] Варианты перекрытий

[вверх] Композитные плиты

Настил на стальной раме

Композитные плиты, состоящие из слегка армированного бетона, отлитого на профилированном стальном настиле, являются вариантом, независимо от того, расположены ли балки вниз или встроены в глубину плиты для конструкции неглубокого перекрытия. Плиты обычно армируются с использованием верхнего слоя сетки и, иногда, дополнительных стержней в желобах (обычно для более длительных периодов огнестойкости и больших нагрузок).Также можно использовать армирование волокном. Пролет до 4,5 м достигается при использовании трапециевидного настила (глубина 80 мм). Существуют также некоторые так называемые глубокие профили настила (глубиной более 200 мм), которые могут охватывать 6 м или около того без подпорки во время строительства.

Композитные плиты — отличный выбор, когда важна скорость строительства. Связки настила поднимаются на стальную конструкцию для распределения вручную. Количество необходимых крановых подъемников по сравнению с альтернативой сборному железобетону значительно сокращается.Возможность складывать элементы настила в связки также сокращает время и расходы на транспортировку.

Во время строительства, после установки настил дает другие преимущества с точки зрения использования в качестве рабочей площадки для хранения материалов. При правильной ориентации и закреплении на стальных балках он может удерживать их от бокового продольного изгиба. См. SCI P300.

Композитные напольные системы

В конечном состоянии ребра настила служат в качестве образователей пустот в плите, уменьшая, таким образом, вес конструкции перекрытия за счет преимуществ, которые она дает.Также возможно подвешивать службы к потолку композитной плиты с помощью анкеров, которые предназначены для вставки в профиль настила.

Для контроля уровня бетона во время строительства можно использовать ряд методов. В принципе, бетонная глубина может оставаться постоянной или верхняя поверхность может оставаться ровной. В зависимости от того, какой из них будет выбран, вес бетона будет варьироваться, поэтому важно, чтобы дизайнер четко общался с командой сайта. См. SCI AD410. Также доступны дополнительные инструкции по установке металлического настила.

Когда требуется открытый потолок — для воздействия на тепловую массу — можно использовать теплопрозрачный подвесной потолок. Дополнительная площадь поверхности перекрытия, создаваемая настилом (в отличие от плоской бетонной поверхности), может быть полезной.

[наверх] Сборные блоки

Монтаж сборных плит перекрытия на стальной раме
(Изображение любезно предоставлено компанией Severfield (Design & Build) Ltd.)

Сборные железобетонные блоки могут использоваться в сочетании со стальными балками.Блоки могут быть сплошными или пустотелыми, с коническими или отвесными концами. Обычно они предварительно напряжены. Балки также могут быть конструктивно соединены с блоками плиты, чтобы сделать их «составными», при условии соблюдения определенных правил детализации, чтобы гарантировать, что стальная секция и бетон (покрытие на месте плюс сборные блоки) действуют вместе. SCI P401 дает дополнительную информацию по этому поводу.

Полы из сборных железобетонных изделий имеют ряд преимуществ. Возможность перекрытия блоков такова, что расстояние между второстепенными балками может быть увеличено (по сравнению с использованием традиционных профилей настила).Система строительства наиболее эффективна для решеток колонн размером примерно 9 м на 9 м. В квартирах предусмотрен плоский потолок.

Для полуоткрытых помещений, таких как автостоянки, сборные железобетонные элементы могут быть более долговечной альтернативой, чем стальной настил (хотя при правильной деталировке и покрытиях, безусловно, можно использовать настил в таких приложениях).

Сборные полы

[вверх] Балочные перекрытия

Профнастил трапециевидный на балки перекрытия

Наиболее распространенный типа составного пучка является одним, где композитной плита сидит на вершине отбортовки луча, связанный с использованием через палубу приварена сдвиг шпильки.Эта форма строительства имеет ряд преимуществ — настил действует как внешнее армирование на этапе композитного монтажа, а на этапе строительства — как опалубка и рабочая площадка. Он также может обеспечивать поперечное ограничение балок во время строительства. Настил поднимается на место связками, которые затем вручную распределяются по площади пола. Это резко снижает подъемные силы крана по сравнению с альтернативой на основе сборных железобетонных изделий.

Дополнительные указания по практическим аспектам размещения настилов можно найти в руководстве по передовой практике SCI P300.

Другой распространенный тип композитной балки — это балка, в которой, как и в случае с традиционным несложным стальным каркасом, сборная бетонная плита располагается поверх верхней полки стальной балки. Эффективный диапазон пролета для этого типа решения составляет от 6 до 12 м, что делает его конкурентом ряду вариантов бетонных полов. Особая детализация требуется для соединения, работающего на сдвиг, когда используются сборные железобетонные элементы, чтобы корпус сборных элементов мог быть мобилизован как часть бетонного компрессионного фланца.См. SCI P401 для получения дополнительной информации.

[вверх] Длиннопролетные балки

Существует ряд вариаций идеи балок перекрытия для удовлетворения потребностей в длинных пролетах. Использование длиннопролетных балок дает ряд преимуществ, включая гибкость внутреннего пространства без колонн, снижение затрат на фундамент и сокращение времени возведения. Многие решения с большими пролетами также хорошо адаптированы для облегчения интеграции услуг без увеличения общей глубины пола.

[вверх] Полы неглубокие

Мелкие этажи предлагают ряд преимуществ, таких как минимизация общей высоты здания для заданного количества этажей или максимальное количество этажей для заданной высоты здания.Кроме того, достигается плоский потолок — отсутствуют перерывы, характерные для балок нижнего этажа — что дает полную свободу при распределении услуг под полом. Эти преимущества следует рассматривать в контексте данного проекта, чтобы определить, когда они наиболее подходят.

Неглубокие перекрытия достигаются за счет размещения плит и балок в одной зоне. Это достигается за счет использования асимметричных стальных балок с более широким нижним фланцем, чем верхний фланец, что позволяет плите располагаться на верхней поверхности нижнего фланца с надлежащей опорой, а не на верхней поверхности верхнего фланца, как это бывает с балками нижней стойки.Плита перекрытия может быть в виде сборной бетонной плиты или композитной плиты с металлическим настилом (может использоваться как неглубокий, так и глубокий настил). Дополнительным преимуществом является то, что некоторые формы конструкции неглубокого перекрытия по своей природе обеспечивают композитное взаимодействие между балками и плитой, тем самым повышая эффективность конструкции.

Доступен ряд решений для неглубоких перекрытий, в том числе сверхмалые балки перекрытия (USFB) от Kloeckner Westok.

• USFB с сборными плитами из холлокора
  (Изображение любезно предоставлено Kloeckner Metals UK Westok)

• USFB с глубоким настилом
  (Изображение любезно предоставлено Kloeckner Metals UK Westok)

Kloeckner Metals UK Система USFB компании Westok включает неглубокую и асимметричную ячеистую балку Westok с арматурой, проходящей через ячейки для крепления плиты к балке.Эта простая деталь обеспечивает простую и экономичную деталь непропорционального обрушения, а также используется для сопротивления скручиванию в конечном состоянии. Для композитных плит с металлическим настилом арматура размещается в желобах металлического настила. В случае пустотных плит арматура помещается в альтернативные стержни сборного элемента. Чтобы ограничить верхний фланец USFB на нормальной стадии, бетон на месте следует заливать заподлицо с верхним фланцем или поверх него, в этом случае рекомендуется минимальное покрытие 30 мм.

Поперечное сечение USFB
(Изображение любезно предоставлено Kloeckner Metals UK Westok)

USFB изготовлен из стандартных прокатных профилей и доступен с шагом в 1 мм. Как правило, они имеют глубину 150–300 мм, их размеры и дизайн разрабатываются с использованием свободно доступного программного пакета Westok Cellbeam на основе требований каждого отдельного проекта, решетки пола и т. Д. Программное обеспечение выполняет все необходимые структурные проверки, включая проверку на кручение на этапе строительства.USFB могут экономично пролетать до 10 м со структурной глубиной, которая очень выгодна по сравнению с R.C. плоские плиты. Таким образом, они популярны во многих секторах, особенно в образовании, коммерческом и жилом секторе.

«Plug Composite Action» может быть задействовано для USFB, что было продемонстрировано с помощью полномасштабных лабораторных испытаний, для дальнейшего повышения пропускной способности секции. Для мобилизации «Plug Composite Action» необходимо принять следующие детали:

• Плиты из композитных материалов с металлическим настилом: бетонные плиты вровень с верхним фланцем или над ним
• Сборные железобетонные изделия, как правило: минимальный верхний уровень 50 мм с верхним фланцем или над ним
• Пустотные блоки: каждые 2 ядра ^и выломаны, заполнены бетоном и армированы через ячейку
• Монолитные плиты перекрытия: бетонный бетонный уровень с (или выше) верхним фланцем

[вверху] Ресурсы

• SCI P287, Проектирование композитных балок с использованием сборного железобетона, 2003 г. (Обновленная версия этой публикации, соответствующая Еврокоду, P401, доступна в SCI)
• SCI P354, Расчет полов с учетом вибрации.Новый подход, переработанное издание, 2009 г.
• SCI P372, Акустическая обработка стальных конструкций, 2008 г.
• SCI P300, Композитные перекрытия и балки с использованием стальных перекрытий: передовой опыт проектирования и строительства (пересмотренное издание), 2009 г.
• SCI P375, Расчет огнестойкости зданий со стальным каркасом, 2012 г.
• SCI P401, Расчет композитных балок с использованием сборных железобетонных плит в соответствии с Еврокодом 4, доступен в SCI
• SCI AD410, Заливка бетона до постоянной толщины или до постоянной плоскости, 2017
• SCI Инструмент для прогнозирования акустических характеристик для разделения полов и стен
• Калькулятор реакции пола

[вверху] См. Также

| Колоды.com

Пролет балки зависит от нескольких переменных. Породы пиломатериалов, размер пиломатериалов и груз, который они перевозят. Меньшее количество стоек на палубах верхнего уровня обычно более желательно для пассажиров, и это заставляет использовать более крупные материалы для каркаса для более длинных пролетов. Максимальные значения пролета балки основаны на максимальной ожидаемой временной нагрузке. Строительные нормы для жилых настилов требуют всего 40 фунтов на квадратный фут.

Чем длиннее балка, тем большую площадь настила поддерживает балка и, следовательно, балка.Для сосны южной, обработанной консервантом № 2 класс, есть метод, который можно использовать для оценки пролетов балок для предварительного проектирования. При опоре балок шириной 12 футов без выступа за балку, двухслойная балка может перекрывать в футах значение, равное ее глубине в дюймах. Двойная балка 2×12 может охватывать 12 футов; a (2) 2×10 может охватывать 10 футов и так далее.

Таблица пролетов балок настила из пиломатериалов

Цифры серого цвета указывают расстояние между опорными стойками.Цифры синим цветом обозначают пролеты балок (от балки к балке или от дома к балке)

Предполагается, что временная нагрузка 40 фунтов на квадратный фут, статическая нагрузка 10 фунтов на фут, предел прогиба простой пролетной балки L / 360, длина консоли L / 180 предел прогиба, No.