В качестве заполнения оконных проемов выбираем остекление двойное в металлических рамах.

3. Сбор нагрузок и статический расчет прочности панели, перекрытия, колонны нижнего этажа и фундамента под железобетонную колонну.

3.1 Компоновка балочного перекрытия и назначение основных размеров элементов.

1.Главные балки располагаю вдоль здания:

А) пролеты главных балок: l₁= l₂=l₃=l₄=l₅ =6600 мм;

Б) высоту поперечного сечения балки предварительно назначаю исходя из соотношения:

В) ширина главных балок:

Г) число главных балок:

Д) согласно сортаменту( в методичке прил.1) принимаю сечение главной балки:

2. Второстепенные балки располагаю поперек здания, они опираются на главные балки:

А) пролеты второстепенных балок: l₁= l₂=l₃= l₄= l₅=5400 мм;

Б) высоту поперечного сечения второстепенной балки предварительно назначаю исходя из соотношения:

В) ширина второстепенных балок:

Г) число второстепенных балок:

Д) согласно сортаменту( в методичке прил.1) принимаю сечение главной балки:

е) Шаг второстепенных балок принимаю:

l₁=l₂=l₃=l₄=l₅= … = l₁₁= l₁₃=l₁₄=l₁₅=2200 мм =2,2 м.

За расчетные пролеты плиты принимаем: в средних пролетах – расстояния в свету между гранями главных балок, а в крайних – расстояния от граней главных балок до середины площадок опирания плиты на стену.

При ширине главных балок b=300 мм и глубине заделки плиты в стену a₃=120 мм, получим

Расчетные пролеты плиты в коротком направлении при ширине второстепенных балок (ориентировочно) 200 мм и глубине заделки плиты в стены а₃=120 мм

плита

В С

2200 2200

2160 1900

Б-2

3.2 Расчет плиты перекрытия.

Согласно нормативам минимальная толщина монолитных балочных плит междуэтажных перекрытий для промышленных зданий 60 мм, исходя из этого условия предварительно принимаю толщину перекрытия δ = 0,08 м и бетонного пола δ = 0,025 м.

Статический расчет.

Назначаем расчетную схему и подсчитываем нагрузки:

-при расчете перекрытия выделяем выделяем (перпендикулярно второстепенным балкам) полосу шириной 1 м, которая и рассматривается как многопролетная нарезная балка, несущая постоянную и временную нагрузки.

Постоянная нагрузка.

- Постоянная нагрузка в большинстве случаев бывает равномерно распределенной, а временная (полезная) может быть распределенной по любому закону или сосредоточенной.

Постоянная нагрузка состоит из веса плиты и веса пола:

- вес плиты толщиной 80 мм при плотности 2500 кг/м³

-вес пола из цементного раствора с затиркой при толщине стяжки 2,5 см и плотности 2200 кг/м³ и покрытый сверху не утепленным линолеумом «Классик», «елка» шир. 2м(Колпино), стоимостью от рулона за 1 кв. метр 71 рубль:

Тогда,

;

Вычисленные нагрузки представим в виде таблицы.

Таблица 1.

3.2 Определение расчетных размеров пролетов плиты.

Толщина плиты монолитного перекрытия здания h_f=70 мм. Т.о., в общем случае панель плиты перекрытия опирается по двум сторонам контура на главные балки, а по двум другим - на второстепенные. Размер длинной стороны такой плиты соответствует пролету второстепенной балки, размер короткой стороны – шагу второстепенных балок. Т.к. , то такая плита работает, главным образом, в коротком направлении. Такие плиты наз. балочными плитами – их расчет с достаточной степенью точности можно свести к расчету балки с пролетом .

3.3 Расчет изгибающих моментов.

Вырежем из монолитного перекрытия полосу шириной 1 метр и рассчитаем её как балку на 15 опорах, где опорами служат: по краям несущие стены, в центре – второстепенные балки. На рис.1 показана расчетная схема монолитной плиты перекрытия.

Величины расчетных изгибающих моментов в неразрезной балочной плите определяются с учетом перераспределения усилий вследствие пластических деформаций бетона и арматуры по формулам:

в крайних пролетах

- СЕЧЕНИЕ 1

в средних пролетах и над средними опорами

- СЕЧЕНИЕ 3

на второй и предпоследней опоре при армировании отдельными стержнями

СЕЧЕНИЕ 2(2)

Армирование плиты перекрытия.

Для монолитного железобетонного перекрытия принимаем бетон проектного класса по прочности на сжатие В25, коэффициент условий работы

R_b=0,9*14,5=13,05 МПа;

E_b=30000 МПа; R_bt=0,9*1,05=0,945 МПа.

Определение площади арматуры в расчетных сечениях.

3.4 Пример расчета для крайних пролетов второстепенных балок.

Определение параметра по наибольшему изгибающему моменту:

где

- ширина плиты = 1м

= 80-15 = 65 мм - рабочая высота полки

а – толщина защитного слоя

R_b - прочность бетона на сжатие.

По полученному из таблицы [1] «Приложение 4» для выбираем = 0,965

Площадь арматуры для А-I(при армировании отдельными стержнями):

см ,где

=225 МПа -прочность арматуры А-I на сжатие для диаметра 6 мм.

3.5 Пример расчета для второго и предпоследнего пролетов второстепенных балок.

Определение параметра по наибольшему изгибающему моменту:

По-полученному из таблицы [1] «Приложение 4» для выбираем = 0,975

Площадь арматуры для А-I:

см

3.6 Пример расчета для средних пролетов второстепенных балок.

Определение параметра по наибольшему изгибающему моменту:

По полученному из таблицы [1] «Приложение 4» для выбираем = 0,985

Площадь арматуры для А-I:

см

Минимальный диаметр арматуры при армировании отдельными стержнями должен быть не менее 6 мм, а число распределительной арматуры – не менее 4 шт.

Таблица №2.

Сечение	M кН*м	, мм	A0	η	AS см2	Диаметр Стержня мм	Количество Стержней шт	AS ФАКТИЧ см2
	3,66		0,077	0,96	2,6			2,83
2(1)		0,048	0,975	2,03			2,26
	-2,9	0,03	0,985	1,32			1,42

3.7 Проверка по проценту армирования.

Оптимальным значение процента армирования является: μ₀=0,6÷0,9%. [методичка]

Процент армирования вычисляются из следующей зависимости:

μ= , где

- площадь арматуры в крайнем пролете , м²

- площадь бетона(при рабочей высоте плиты 65 мм), м²

μ=

Следовательно, минимальный процент армирования не соблюден, т.е. количество арматуры на метр длины в плите нуждается в корректировке!

Тогда,

Таблица №3.

Сечение	M кН*м	, мм	Пролет вт. б., м	AS см2	Диаметр Стержня Мм	Количество Стержней шт	Шаг установки арматуры, м	AS ФАКТИЧ см2
	3,66		5,375	2,6			0,2	7,641
2(1)		5,1	2,03			0,2	7,345
	-2,9	5,1	1,32			0,2	7,345

Т.к. плита имеет толщину менее15 мм, т на 1 м должно приходиться не менее 5 стержней арматуры.

Рис. 2 Схема армирования монолитной плиты.

4. Расчет прочности второстепенной балки

4.1 Определение моментов и поперечных сил

Второстепенная балка, крайними опорами которой служат стена, а промежуточными – главные балки – работает и рассчитывается как неразрезная многопролетная конструкция.

Расчетные средние пролеты исчисляются как расстояния в свету между гранями главных балок, а за расчетные крайние пролеты принимаются расстояния между гранями главных балок и серединами площадок опирания на стены.

При ширине ребер главных балок (ориентировочно) 300 мм и глубине заделки второстепенных балок в стены на 250 мм

Определение нагрузки действующей на второстепенную балку:

Принимаю следующие размеры второстепенной балки: высота 500 см, ширина 200 см. Материал второстепенной балки – тяжёлый бетон класса B25 и рабочая арматура класса А-III.

Нагрузка на второстепенные балки передается от плиты, причем при подсчете нагрузок неразрезностью плиты пренебрегают. Если на перекрытие действует равномерно распределенная нагрузка, то нагрузку на второстепенные балки также считают рав­номерно распределенной. Чтобы учесть упругое защемление второ­степенных балок на опорах к постоянной нагрузке добавляют четверть временной. Таким образом, условные расчетные нагрузки [1, c.17]:

– рассчетная нагрузка на погонный метр второстепенной балки, кН/м;

_; [1] где

– вес 1 м второстепенной балки, где

к=1,3 – коэффициент перегрузки;

γ_б=25 – объёмный вес бетона, кН/м³;

V_бал=0,1 – объём одного метра длинны второстепенной балки, м³/м;

, где

h_вт.бал.=0,5 – высота второстепенной балки без учета толщина плиты, м;

b_вт.бал.=0,2 – ширина второстепенной балки, м;

P_вт.бал.=1,3*25*0,1 =3,25 кН/м

q_пост=Р_пл + P_пол =2200+684=2884 – постоянная нагрузка на второстепенную балку, Н/м²;

l_вт=2,2 – шаг установки второстепенных балок, м;

; (2,5)

Вычисленные нагрузки представим в виде таблицы.

Таблица №3.

Расчетные изгибающие моменты и перерезывающие силы в неразрезных балках (табл.2 и табл.3) с равными или отличающимися не более чем на 10% пролетами (l_ср/l_кр=5,375/5,1=1,05 1,10) в соответствии с перераспределения усилий вследствие пластических деформаций определяются по таблицам для трехпролетной балки.

В случае действия на балку равномерно распределенной на­грузки:

,

где -табличные коэффициенты, учитывающие самые неблагоприятные условия, - принимаются в зависимости от значения отношения x/l (х - расстояние до рассматриваемого сечения, l - величина пролета) [1, c. 18 и с. 36(прилож. 2) ].

Расчеты представляю в табличной форме:

Таблица №4.

	x/l	Влияние q	Влияние p	Расчетные моменты
Сече ние	a	Mq, кH×м	bxam	bnim	Mpmax, кH×м	Mpmin, кH×м	Mmax, кH×м	Mmin, кH×м
	0,2	0,05589	20,7	0,0695	-0,0105	19,1	-2,9	39,7	17,8
	0,4	0,0779	28,8	0,0989	-0,0211	27,1	-5,8	56,0	23,0
	0,6	0,0568	21,0	0,0884	-0,0316	24,3	-8,7	45,3	12,3
	0,8	-0,0042	-1,6	0,0381	-0,0423	10,5	-11,6	8,9	-13,2
	0,9	-0,0497	-18,4	0,0183	-0,068	5,0	-18,7	-13,4	-37,0
		-0,1053	-38,9	0,0144	-0,1196	4,0	-32,8	-26,0	-62,8
	1,1	-0,0576	-19,2	0,014	-0,0717	3,5	-17,7	-15,7	-36,9
	1,2	-0,02	-6,7	0,03	-0,05	7,4	-12,4	0,8	-19,0
	1,4	0,0253	8,4	0,0726	-0,0474	17,9	-11,7	26,4	-3,3
	1,5	0,0328	10,9	0,0789	-0,0461	19,5	-11,4	30,4	-0,5
	1,6	0,0305	10,2	0,0753	-0,0447	18,6	-11,0	28,8	-0,9
	1,8	-0,0042	-1,4	0,0389	-0,0432	9,6	-10,7	8,2	-12,1
	1,9	-0,0366	-12,2	0,028	-0,0646	6,9	-16,0	-5,3	-28,1
		-0,0799	-26,6	0,0323	-0,1112	8,0	-27,5	-10,1	-45,5
	2,1	-0,0339	-11,3	0,0293	-0,0633	7,2	-15,6	-4,0	-26,9
	2,2	0,0011	0,4	0,0416	-0,0405	10,3	-10,0	10,6	-9,6
	2,4	0,0411	13,7	0,0895	-0,0385	22,1	-9,5	35,8	4,2
	2,5	0,0461	15,3	0,0855	-0,0395	21,1	-9,8	36,5	5,6

За расчетные моменты у опор принимают их максимальные значение по граням главных балок

Таблица №5.

	x/l	Влияние q	Влияние p	Расчетные поперечные силы
Сече- ние	g	Qq, кН	sxam	snim	Qpmax, кН	Qpmin, кН	Qmax, кН	Qmin, кН
	0,2	0,395	27,2	0,447	-0,053	22,8	-2,7	50,0	24,5
	0,4	0,195	13,4	0,273	-0,078	13,9	-4,0	27,4	9,4
	0,6	-0,005	-0,3	0,147	-0,152	7,5	-7,8	7,2	-8,1
	0,8	-0,105	-7,2	0,102	-0,207	5,2	-10,6	-2,0	-17,8
	0,9	-0,405	-27,9	0,026	-0,431	1,3	-22,0	-26,5	-49,9
		-0,605	-41,6	0,015	-0,62	0,8	-31,7	-40,9	-73,3
	1,1	0,526	34,3	0,598	-0,072	29,0	-3,5	63,3	30,8
	1,2	0,326	21,3	0,414	-0,088	20,1	-4,3	41,3	17,0
	1,4	0,126	8,2	0,27	-0,143	13,1	-6,9	21,3	1,3
	1,5	0,026	1,7	0,215	-0,188	10,4	-9,1	12,1	-7,4
	1,6	-0,074	-4,8	0,171	-0,245	8,3	-11,9	3,5	-16,7
	1,8	-0,274	-17,9	0,118	-0,392	5,7	-19,0	-12,2	-36,9
	1,9	-0,374	-24,4	0,106	-0,48	5,1	-23,3	-19,3	-47,7
		-0,474	-30,9	0,103	-0,577	5,0	-28,0	-26,0	-58,9
	2,1	0,5	32,6	0,591	-0,091	28,6	-4,4	61,3	28,2
	2,2	0,3	19,6	0,406	-0,106	19,7	-5,1	39,3	14,4
	2,4	0,1	6,5	0,26	-0,16	12,6	-7,8	19,1	-1,2
	2,5		0,0	0,204	-0,204	9,9	-9,9	9,9	-9,9

За расчетные поперечные силы у опор принимают их максимальные значение по граням главных балок:

- у опор 1,0.

- у опор 2,0.

4.2 Эпюра моментов, возникающих во второстепенной балке:

Рис. 3 Расчетная схема второстепенной балки

Рис. 4 Опалубочная схема второстепенной балки

При ширине главных балок b=300 мм и глубине заделки плиты в стену a₃=120 мм, получим

Б – 2

.

Б – 1

Результаты расчетов моментов приведены в таблице 3.

Таблица №6.