Под междуэтажным перекрытием (за исключением монолитного ж/б перекрытия) в блочном/кирпичном доме необходимо устраивать армированный пояс из железобетона — армопояс.
Основное предназначение армопояса под междуэтажным перекрытием — равномерно распределить нагрузку на стены. В некоторых частных случаях, армопояс может быть расположен непосредственно над оконными проемами и выполнять функции перемычек. Размеры поперечного сечения армопояса и диаметр рабочей арматуры должен быть определен по расчету ж/б конструкций. Диаметр вспомогательной арматуры, не должен быть менее 6 мм.
Для примера рассчитаем частный случай, где армопояс расположен непосредственно над оконным проемом и выполняет функцию ж/б перемычки.
Требуется рассчитать армопояс 250×200мм (высота×ширина) над оконным проемом шириной 2,1м; под облегченные плиты перекрытия ПНО размером 6280х990х160мм и весом 1500 кг.
Расчёт.
М = qL²/8,
где q — распределенная нагрузка на каждый метр армопояса
q = собственный вес армопояса + нагрузка от плит ПНО + эксплуатационная нагрузка
q = 2500кг/м³×1м×0,2м×0,25м +1500кг/2 +400 кг/м²×6м/2 = 125 кг/м + 750кг/м + 1200 кг/м = 2075 кг/м
h0 = 21см — расстояние от центра сечения арматуры до края сжатой зоны ж/б перекрытия
Расчётное сопротивление сжатию для бетона класса В20 — Rпр (Rb) = 117 кгс/см2 (11,5 МПа).
b = 0,2 м , тоже значение что и в моих предыдущих расчетах в группе построим свой дом //vk.com/wall-72891995_213 Расчетное сопротивление растяжению для арматуры класса А-III — Ra = 3600 кгс/см2 (355 МПа).
М = 2075×2,1²/8= 1143,84 кг•м
А0 = M/b×h0²×Rпр = 1143,84 /(0,2×0,21²×1150000) = 0,1127
По вспомогательной таблице для расчёта изгибаемых элементов прямоугольного сечения, армированных одиночной арматурой (согласно «Пособия по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры (к СНиП 2.03.01-84)») находим η = 0,94 и ξ = 0,12 (vk.com/postroim_svoi_dom ).
Требуемая площадь сечения арматуры:
Fa = M/η×h0×Ra = 1143,84 /(0,94×0,21×36000000) = 0,000165 м2 = 1,61 см2.
Основная рабочая арматура армопояса: 2 стержня Аlll d12мм, центр сечения арматуры находится на расстоянии 4 см от низа армопояса.
Fa(факт)= 2,26см²
Fa ≤ Fa(факт)
1,61 см² < 2,26см²
Условие выполняется.
Коэффициент армирования —
μ = Fa/b×h,
Процент армирования — μ% = 100×μ
μ% = 100×2,26/25×20 = 0,452 %
Проверка соблюдения граничных условий:
ξ ≤ ξR
ξR = ξ0/{1+σа/400(1+ξ0/1,1)}
ξ0 = a — 0.008Rпр,
где Rпр принимается в МПа; коэффициент а = 0.85 для тяжелого бетона и а = 0.8 для бетона на пористых заполнителях.
ξ0 = 0.85 — 0.008•11,5 = 0,758
ξR = ξ0/{1+σа/400(1+ξ0/1,1)}
ξR = 0.758/(1 + 365/400(1 + 0.758/1.1)) = 0,2984
0,12 < 0,2984
Граничное условие выполнено.
Проверка прочности по касательным напряжениям.
Так как арматуру в верхнем слое и поперечное армирование в армопоясе (хомуты или вертикальные стержни) мы не предусматривали, то следует проверить прочность армопояса по касательным напряжениям:
Qmax ≤ 2.5×Rbt×b×ho ,
где Qmax — максимальное значение поперечной силы (определяется по эпюре поперечных сил). При нашей расчетной схеме Qmax = ql/2 = 2075•2,1/2 = 2178,75 кг;
Rbt — расчетное сопротивление бетона растяжению //vk.com/wall-72891995_272, для класса бетона B20 Rbt = 9,18 кгс/см2;
2178,75 кг < 2,5×9,18×20×21= 9639 кг
Q ≤ 1.5Rbt×b×h0²/с
или
Qmax ≤ 0.5Rbt×b×ho + 3ho×q ,
где Q — поперечная сила в конце наклонного сечения, начинающегося от опоры; значение с принимается не более сmax = 3ho. При нашей расчетной схеме значение Q на расстоянии 3×21 = 63 см или 0,63м от опоры составит Q = ql/2 — 0,63q = 2178,75 — 2075•0,63= 871,5кг;
871,5 кг < 1.5•9,18•20•21²/63 = 1927 кг
Условия прочности по касательным напряжениям выполняется и в этом случае расчёта поперечной арматуры по сечениям, наклонным к продольной оси, не требуется. Однако это вовсе не означает, что арматура в верхней части ж/б армопояса
и поперечная арматура совсем не нужны. Арматура верхнего пояса и поперечная арматура перераспределяет внутренние напряжения, а потому использование арматуры в верхнем поясе и поперечной арматуры необходимо , так как все возможные нагрузки и их сочетания предусмотреть невозможно. Диаметр стержней арматуры верхнего пояса и поперечной арматуры можно выбрать меньше диаметра рабочей арматуры.