При строительстве большинства жилых и общественных зданий применяются монолитные конструкции, выполненные из бетона или железобетона. Широкая потребность в данных конструкциях является движущей силой в открытии новых технологий и появлении новых конструкций.
К таким конструкциям можно отнести безбалочное перекрытие. Безбалочное перекрытие – перекрытие, опирающееся на стойки.
Целесообразность применения безбалочных конструкций в каждом конкретном случае устанавливается на основании технико-экономического анализа с учетом условий эксплуатации конструкций, а в зданиях с сетками колонн более 6х6 м и с учетом повышения эффективности использования производственных площадей [1].
Применение безбалочных конструкций также целесообразно:
— при строительстве зданий, в которых по условиям размещаемых производств, эксплуатационным и другим требованиям необходимы гладкие потолки и беспустотные перекрытия, например, в производственных зданиях мясокомбинатов, молокозаводов, рыбоперерабатывающих заводов, в холодильниках и т. п.;
— в многоэтажных зданиях с сеткой колонн 6х6 м и большими (>1000 кгс/м2) временными нагрузками на перекрытия.
Безбалочные конструкции предпочтительны и в зданиях с агрессивными средами [1].
В связи с увеличением применения безбалочной плиты перекрытия, необходимо более детально изучать работу конструкции и технологию ее изготовления.
В данной работе представлен расчет безбалочной монолитной плиты из железобетона в программном продукте Robot Structural Analysis.
Расчет в программе производился в соответствии со СНиП 2.03.01-84 и СНиП 2.01.07-85* [2; 3] методом конечных элементов.
Исходные данные. Размеры здания приняты 36х27 м (шаг колонн, соответственно, 12 и 9 м). Колонны приняты сечением 400х400 мм и высотой 3 м; опирание шарнирное (см. рис. 1). Толщина монолитной плиты равна 300 мм. Материал конструкций: бетон В35; арматура А400. Нагрузка, приложенная к плите перекрытия, численно равна 3 кН/м2.
Создание информационной модели. Для начала была задана сетка координационных осей с шагом 12 и 9 м в продольном и поперечном направлениях. На пересечениях осей установили колонны по ранее созданным характеристиками сечения и материалу. Задав толщину и материал плите перекрытия, разместили ее на колоннах монолитно на все здание.
Рисунок 1. Создание информационной модели
Приложив равномерную нагрузку на плиту перекрытия и создав сетку конечных элементов, запустили конструкцию на расчет.
Теоретическое армирование показало, что в наиболее нагруженных местах требуется арматура диаметром 12 мм с шагом установки 30 мм (см. рис. 2), что не является рациональным и технологичным. Поэтому возникает потребность в фактическом армировании. При фактическом армировании можно выбрать арматуру большего диаметра с большим шагом.
Рисунок 2. Теоретическое армирование безбалочной плиты перекрытия
Карты минимального теоретического армирования по четырем направлениям представлены в таблице 1.
Таблица 1.
Карты теоретического армирования безбалочного перекрытия
|
Направление армирования |
Карта армирования |
|
X- |
 |
|
X+ |
 |
|
Y- |
 |
|
Y+ |
 |
Из результатов расчета видно, что в местах опирания плиты на колонны, а также в местах, предполагаемых для размещения балок, требуется заложить арматуры больше, чем на других участках. Следовательно, можно подобрать арматурные стержни так, чтобы обеспечить минимально необходимое армирование на любом из участков. Это возможно осуществить, армируя как всю плиту, так и отдельно выбранные сечения плиты перекрытия.
При фактическом армировании программа рассчитывает разницу между площадью фактической арматуры, которую указывает расчетчик, и площадью теоретической арматуры, являющейся минимальной. Эта разница должна быть положительной.
Исходя из этого была подобрана фактическая арматура по всем направлениям. Зона армирования во всех случаях имеет размеры 36х27 м. Результаты расчета представлены в таблице 2, где At – теоретическое армирование, Ar. – фактическое армирование, As = Ar — At.
Таблица 2
Армирование плиты
|
Направление |
Диаметр, мм |
Шаг, см |
Армирование, см2/м |
||
|
At |
Ar |
As |
|||
|
X- |
16 |
9 |
21,61 |
22,34 |
0,73 |
|
Y- |
16 |
12 |
16,71 |
16,76 |
0,04 |
|
X+ |
20 |
9 |
33,49 |
34,91 |
1,41 |
|
Y+ |
20 |
10 |
30,02 |
31,42 |
1.40 |
Таким образом была рассчитана безбалочная плита перекрытия, изготовленная из железобетона. Программой было предложено теоретическое армирование, что не являлось рациональным. На основании этого было представлено фактическое армирование, которое является более целесообразным и простым с точки зрения изготовления. И окончательно принято решение о фактическом армировании плиты (см. табл. 2).
Список литературы
- Руководство по проектированию железобетонных конструкций с безбалочными перекрытиями / НИИ бетона и железобетона Госстроя СССР, Центр, н.-и. и проект. — эксперим. ин-т пром. зданий и сооружений Госстроя СССР, Урал, проект, и н.-и. ин-т Госстроя СССР. — М.: Стройиздат, 1979. – 63с.
- СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции»/Госстрой СССР – М.: ЦИТП СССР, 1989. – 80 с.
- СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия». – М.: ФГУП ЦПП, 2005. – 44 с.
