Расчет прочности нормальных сечений
Расчет прочности нормальных сечений производится в соответствии с п. 3.16 [2] (см. рис.4). Предполагается, что продольной сжатой арматуры по расчету не требуется.
Требуемая площадь сечения растянутой арматуры определяется в зависимости от положения нейтральной оси
(1)
При соблюдении условия (1) нейтральная ось проходит в пределах полки и сечение рассчитывается как прямоугольное с шириной bf I, т.е. определив 
(2)
находят по табл.7 коэффициент и подсчитывают требуемую площадь растянутой арматуры (см2)
(3)
При несоблюдении условия (1) нейтральная линия располагается в ребре. Параметр 0 определяется с учетом свесов полки:
(4)
По табл. 7 находим относительную высоту сжатой зоны , которая должна быть сравнена с граничной R [2, п. 3.12].
(5)
Здесь Rs - расчетное сопротивление продольной арматуры по первой группе предельных состояний в МПа,
= 0,85 – 0,008Rb
где Rb – расчетное сопротивление бетона сжатию в МПа с учетом коэффициента условий работы b2 = 0,9.
Рабочая высота сечения (см. рис.7)
где а - расстояние от центра тяжести рабочей арматуры до растянутой грани полки; принимается равным 1,5...2,0 см [2, п.5.6].
Полка панели армируется сеткой с поперечной рабочей арматурой класса Вр-1 или А-Ш. Продольная распределительная арматура диаметром 3...4 мм из арматуры класса Вр-1, шаг 250мм.
Для определения необходимой площади арматуры, укладываемой вдоль расчетного пролета полки, подсчитываем параметр 0:
По табл. 7 находят значение относительного плеча внутренней пары сил . Площадь растянутой арматуры (см2) на 1 м длинной стороны полки
Шаг и диаметр рабочей арматуры подбираются по требуемой площади сечения арматуры Аs1 по сортаменту (табл.8). Шаг s рабочей арматуры должен быть не более 200 мм, не менее 100 мм и кратным 10 мм [2, п. 5.20]. Принятая площадь сечения арматуры 
должна с минимальным запасом превышать Аs1, здесь AsФ - площадь сечения одного стержня в см2, s - шаг стержней в м.
Армирование панелей
Ребристые панели армируются продольными сварными каркасами, расположенными в ребрах и сварной арматурной сеткой в полке. Продольные арматурные каркасы образуются из рабочих (нижних) стержней класса А-П, А-Ш, определенных расчетом прочности нормальных сечений панели, и верхних (монтажных) стержней диметром 10...12мм, объединенных поперечными стержнями, шаг и диаметр которых получены расчетом прочности наклонных сечений или определены конструктивными требованиями (см. рис.5).
Таблица 6.
Характеристики арматуры
| Класс арматуры, диаметры | Расчетные сопротивления для предельных состояний, МПа. | Модуль упругости арматуры, МПа, Еs | |||
| Первой группы | Второй группы | ||||
| Rs | Rsw | Rsc | Rs,ser | ||
| А-I | 210103 | ||||
| А-П | 210103 | ||||
| А-Ш 6...8мм | 200103 | ||||
| А-Ш 10...40мм | |||||
| Вр-1 3мм | - | 170103 | |||
| Вр-1 4мм | - | ||||
| Вр-1 5мм | - |
При расчете прочности нормальных и наклонных сечений поперечное сечение панели приводится к тавровому профилю в соответствии с рекомендациями рис.4
Вводимая в расчет ширина полки приведенного сечения bf I для ребристых панелей не должна превышать [2, п. 3.16]
а) ширину панели поверху bкв
б) (1/3)l0 + b
в) 12 hf I + b- для сечений при 
Для пустотных панелей bf I = bкв
Рабочая высота (см) сечения панели 
где а - расстояние от наиболее растянутого края сечения до центра тяжести растянутой арматуры панели, рекомендуется принимать в соответствии с назначенной толщиной защитного слоя по п.5.5 [2]:
- для пустотных панелей (расположение арматуры в один ряд по высоте) - 30...35 мм;
а)
б) в)
Рис. 8. Анкеровка рабочей арматуры
а) ребристой панели;
б) пустотной панели;
в) полки ребристой панели.
аз – толщина защитного слоя бетона [2, п. 5.5]
что и для определения Мr.
Для изгибаемых элементов без предварительного напряжения усилие Р рассматривают как внешнюю растягивающую силу, определяемую по формуле в Н:
, (14)
где s и sI - напряжения в нижней и верхней продольной арматуре, численно равные значениям потерь предварительного напряжения от усадки бетона по поз.8 таб. 5 [2] как для арматуры, натягиваемой на упоры. Для бетонов класса В35 и ниже
s = sI =35(МПа).
Здесь и далее предполагается отсутствие сжатой (верхней) арматуры, то есть АsI = 0.
Значение Мrp определяют (Н см) по формуле
,
где еор - эксцентриситет приложения силы Р относительно центра тяжести приведенного сечения (см),
;
r - расстояние от центра тяжести приведенного сечения до верхней ядровой точки (см), х - (рис. 10);
Для определения геометрических характеристик сечение панели должно быть приведено к эквивалентному по моменту инерции: ребристая панель к тавровому; пустотная панель - к двутавровому.
Приведение должно быть принято в соответствии с рис.9. На рис.10 приведены формулы геометрических характеристик приведенного сечения.
Момент сопротивления приведенного сечения с учетом неупругих деформаций бетона растянутой зоны (см3)
где - коэффициент, учитывающий пластические свойства
Определение расчетного пролета показано на рис.3;
Принимается ар = 150 мм, предварительно принимается bр = 200мм.
Таблица 4.
Нормативные и расчетные нагрузки на панель перекрытия
| Нормативные нагрузки | На 1 м2 панели | bн, ,м | На 1 пог.м. панели | |||
| Норматив-ная, кН/м2 | Коэффициент надежности | Расчетная, кН/м2 | Нормативная, кН/м | Расчетная, кН/м | ||
| I.Постоянная (длительно действующая). 1.От собственного веса панели. 2.От собственного веса конструкции пола. | gсвн | 1,1 1,3 | ||||
| Итого | gпл+пол = | gн= | g= | |||
| II. Временная нагрузка. 3.Длительно действующая часть нагрузки. | pдлн | 
| ||||
| 4.Кратковременно действующая часть нагрузки. | pкрн | |||||
| Итого | pI | pH | p | |||
| Всего | qI | qH | q | |||
| В том числе длительная нормативная | qдлн=gн+
|
Примечание: Нагрузки на один погонный метр панели определяются путем умножения нагрузки на 1м2 панели на ее номинальную ширину bн.
а) ребристая панель
, (см2)
, (см3)
, см; 
, (см3); 
, (см3)
б) пустотная панель
, (см2)
, (см3); 
, (см); 
;
, (см4)
, (см3); , (см3); .
Рис. 10. Геометрические характеристики приведенных сечений
,
где = 2500 кг/м3 - плотность железобетона;
Аполн. - площадь поперечного сечения панели по номинальным размерам в м2; Параметры сечения панелей принимаются по ориентировочным данным табл. 1…3.
Апуст.-суммарная площадь пустот в пределах габарита сечения в м2.
Таблица 1
Назначение высоты пустотной панели.
| Полная временная нагрузка, кН/м2 | Высота пустотной панели в мм при l1 | ||||
| 5м | 5,5м | 6м | 6,5м | 7м | |
| 3,0 | |||||
| 4,5 | |||||
| 6,0 | |||||
| 7,0 | |||||
| 8,0 |
Таблица 2
Назначение высоты ребристой панели.
| Полная временная нагрузка, кН/м2 | Высота ребристой панели в мм при l1 | ||||
| 5м | 5,5 | 6м | 6,5м | 7м | |
| 5,5 | |||||
| 7,0 | |||||
| 8,5 | |||||
| 10,0 | |||||
| 11,50 |
Таблица 3
Назначение толщины полки ребристой панели.
| Полная временная нагрузка, кН/м2 | Толщина полки панели в мм при bH | ||||
| 1,3м | 1,4м | 1,5м | 1,6м | 1,7м | |
| 5,5 | |||||
| 7,0 | |||||
| 8,5 | |||||
| 10,0 | |||||
| 11,5 |
bH - номинальная ширина панели в м.
, (18)
, (19)
Здесь М - изгибающий момент, (Нсм), от постоянных и временных длительных нагрузок при коэффициенте надежности по нагрузке f = 1, т.е. Мдлн (см.п.3.3);
- коэффициент, характеризующий упругопластическое состояние бетона сжатой зоны; при длительном действии нагрузки =0,15. Относительная высота сжатой зоны бетона сечения с трещиной
, (20)
где = 1,8 для тяжелого бетона;
- коэффициент армирования.
Высота сжатой зоны (см)
Если х > 
плечо внутренней пары сил определяют по выражению
, (21)
Если х < hf I, то сечение рассчитывается как прямоугольное с шириной b = bf I;вторично определяются параметры , , f, ,
; 
; 
; 
продольное - панелей перекрытия.
Номинальная ширина каждой панели принимается одинаковой для всего перекрытия и вычисляется путем деления длины средней ячейки поперек здания l2 на принятое количество панелей. Полученная номинальная ширина панелей должна быть в пределах 1,3...1,7 м.
Раскладка панелей перекрытия показана на рис.1. Участки, примыкающие к продольным стенам и имеющие ширину меньше номинальной ширины панелей, перекрываются доборными панелями. Конструктивная ширина панелей назначается на 20...30 мм меньше номинальной в соответствии с п.5.51 [2].
Опалубочные размеры поперечного сечения панели принимаются в соответствии с рекомендациями табл. 1, 2, 3 и рис.2.
Каждому конструктивному элементу присваивается марка, состоящая из буквенного индекса и порядкового номера. Например, панели перекрытия - П-1, П-1С и т.д.; ригели - Р-1, Р-2 и т.д. колонны - КЛ-1.
3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПАНЕЛИ СБОРНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ
Конструктивная схема
Производится расчет и конструирование панели перекрытия, опирающейся на ригель. Ребристая панель устанавливается на прямоугольные ригели поверху и закрепляется сваркой закладных деталей. Пустотная панель укладывается на полки крестовых ригелей по слою цементно-песчаного раствора (рис.3).