Выполним расчет железобетонных балок межэтажного перекрытия. Аналогичные балки часто встречаются в проектных решениях гаражей с мансардой.
Расчетный пролет балок:
расчетный шаг балок:
Нагрузка от 1 м2 перекрытия (без учета балок):
Предварительное задание материалов и компоновка сечений
По опыту проектирования и общим рекомендациям:
а) Задаемся бетоном класса B20, продольной арматурой класса A400, поперечной арматурой класса A240.
По соответствующим таблицам СП 63.13330.2012 [1] определяем необходимые для расчета характеристики материалов:
б) Компонуем нормальные сечения:
Примечания:
коэффициент, учитывающий влияние длительности действия нагрузки (п.6.1.12 СП 63.13330.2012 [1]).
относительная деформация бетона при учете нисходящей ветви кривой деформирования, которая реализуется при изгибе (таблица 6.10).
защитный слой бетона (п.10.3.2 СП 63.13330.2012 [1]).
d – предварительный диаметр арматуры (из опыта проектирования).
Статический расчет
Нагрузки на 1 м.п. балки (включая ее собственный вес):
Наибольшие внутренние усилия:
Расчет продольной арматуры
Оценка сечения
Расчет поперечной арматуры
Расчет наклонной бетонной полосы
Расчет наклонного сечения на действие поперечной силы
условие не выполняется
Следовательно, корректируем поперечное армирование и производим перерасчет
Шаг 1
Шаг 2
Условия выполняются
3) Расчет наклонного сечения на действие изгибающего момента
Отрицательное значение говорит о том, что в наклонном сечении имеется избыточное содержание арматуры (с точки зрения данного расчета). Действительно, продольная арматура была рассчитана из расчета на наибольший изгибающий момент (в пролете). У опоры (в точке О) момент существенно меньше; продольная же арматура установлена в том же количестве, что в пролете; кроме нее устанавливается поперечная арматура, которая также сопротивляется моменту.
Конструирование каркаса
Конструирование выполним в соответствии с общими рекомендациями п.10.3 СП 63.13330.2012 [1].
Объединим получившуюся по расчету продольную и поперечную арматуру в каркас продольными стержнями. Площадь данной конструктивной арматуры должна быть не меньше 10% от площади рабочей продольной: 10%(0,001414)=0,000141 м2. Данной площади соответствуют два стержня диаметром 10 мм.
Для предотвращения потери устойчивости конструктивных стержней (установлены в сжатую область), а также для восприятия непроектных поперечных сил, в пролете балки предусмотрим поперечное армирование с шагом не более 500 мм и не более
0,75·h0=0,75·0,555=0,42 м. Принимаем шаг 400 мм. Диаметр арматуры примем равным 8 мм конструктивно.
В итоге:
Рабочая арматура
Конструктивная арматура:
- d=10 мм – продольное армирование в сжатой области (для объединения в каркас);
- d=8 мм, s=400 мм – поперечное армирование в пролетной области (развивается посередине пролета на длине 1/2·lр).