книги / Строительные конструкции
..pdfТаким образом, характер перераспределения момен тов определяется армированием элемента и может быть задан при проектировании.
Во избежание чрезмерного раскрытия трещин в се чении, где возможно образование пластического шарни ра, перераспределенный момент М не должен отличаться от соответствующего упругого момента более чем на 30%. Степень армирования сечений с пластическими шарни рами ограничивается условием
£ = x/hff ^ 0,35.
Сборные балочные перекрытия
Сборные балочные перекрытия монтируют из заранее изготовленных сборных балок (ригелей) и панелей. Ри гели могут быть однопролетными или' многопролетными, их располагают либо поперек здания, либо вдоль (рис. Х.4). Размеры пролетов в гражданских зданиях кратны укрупненному модулю 400 мм, в промышленных зданиях сетка колонн составляет 6X6, 6X9 и 6X12 м.
Многопролетные ригели, как правило, выполняют неразрезными за счет соответствующего конструктивного решения стыков сборных элементов ригеля длиной в один пролет. Возможно и шарнирное опирание однопролетных ригелей на колонны. По форме поперечного сечения ри гели бывают прямоугольными, тавровыми или прямо угольными с уширениями для опирания панелей (рис. Х.5,а). Высота сечения сборных ригелей Л обычно сос
тавляет |
( Vю— У нН |
где I — пролет ригеля, а ширина |
сечения |
6 = (0,3—0,4) А. |
|
Панели перекрытия изготовляют пустотными, ребри |
||
стыми или плоскими |
(рис. Х.5, б, в, г). Пустотные пане |
ли применяют в гражданских зданиях, где временные на грузки на перекрытиях невелики и потолок должен быть гладким. Ребристые панели укладывают преимущест венно в промышленных зданиях. Плоские панели имеют значительный собственный вес и используются только при небольших пролетах.
Панели могут быть выполнены без предварительно го напряжения или предварительно-напряженными (обычно с натяжением напрягаемой арматуры на упоры). Высота панелей без предварительного напряжения со ставляет (Vi6—V20) /, предварительно-напряженных (V20—1/зо)У, где I — продет панели.
161
а)
|
|
|
Ю |
|
|
|
|
|
ю |
ю . о : о ю . 1 |
|
|
|
|
в) |
|
|
|
|
|
|
= |
1 |
Рис. Х.4. Сборные балочные пере |
£ |
|
|
||
|
крытия |
|
|
|
|
а —при отсутствии ригелей; |
б —с од- |
Рис. Х.5. |
Формы |
поперечного |
|
нопролетными поперечными |
ригелями; |
||||
в, г —с |
многопролетными продольны |
сечения сборных элементов ба |
|||
ми или |
поперечными ригелями; / — |
||||
панели; 2 —ригели; 3 —колонны |
лочных перекрытий |
Панели опираются на ригели и стены. В расчетной схеме они представляют собой однопролетные балки, свободно лежащие на опорах, загруженные равномерно распределенной нагрузкой, которая складывается из собственного веса, веса пола и из временной нагрузки (рис. Х.6, а ) . На 1м длины панели нагрузка q составляет:
Я = <7i ba,
где <7i — нагрузка на 1 м2; Ь„ — ширина панели.
Максимальный изгибающий момент в середине про лета М =0,125 ql2, максимальная поперечная сила (у опоры) <2=0,5 ql.
Требуемую площадь сечения продольной растянутой арматуры Fa определяют из условия прочности по нор мальному сечению по методике, изложенной в § VI.3. Расчетное сечение панелей прямоугольное шириной Ь'п,
поскольку высота сжатой зоны х (в III стадии напряжен ного состояния), как правило, меньше толщины верхней полки h'n (рис. X..6 ,б ,в).
Прочность панелей по наклонному сечению рассчи
тывают по методике, изложенной в § VI.4. Если
Q < /?р bliQ)
182
Рис. Х.6. Расчетная схема и расчетные се* чення панелей пере* крытий
где Ь — суммарная ширина ребер, поперечную арматуру ставят кон структивно. Если Q>-k[Rpbho, выполняют расчет поперечных стерж ней каркасов, устанавливаемых в ребрах. В панелях с круглыми пустотами обычно Q<fti#p6fto, поэтому каркасы ставят только по концам панели на длине у4/.
Характер работы плиты (полки) между ребрами за висит от соотношения размеров ее сторон. При отсутст вии поперечных ребер или при расстоянии между попе речными ребрами /2, превышающем расстояние между продольными 1\ в два раза и более, плита работает как балочная (рис. Х .7,а). С учетом перераспределения уси-
лий-изгибающий момент М - —__L , |
где qx — нагрузка |
11 |
|
на 1 м2 полки. |
|
Если 0 ,5 < /г//1< 2 (рис. X. 7, б), |
плита работает в |
двух направлениях (плита, опертая по контуру). Мето дика расчета таких плит рассмотрена ниже. Когда по перечные ребра расположены часто, так что Z i/4 > 2 (рис. X .7 ,в), плита работает как балочная в направле нии /2. Поперечные ребра рассчитывают как однопролет ные балки, опертые на продольные ребра, на нагрузку, передаваемую на них плитой (полкой). Расчетное сече ние поперёчных ребер тавровое. Армируют их обычно одним плоским каркасом.
Схемы армирования пустотных и ребристых панелей показаны на рис. Х.8.
183
|
|
|
|
|
|
Далее |
необходимо |
про |
||||||
|
|
|
|
|
верить |
ширину |
раскрытия |
|||||||
i - I |
| Ц |
С |
|
|
трещин и определить прогиб |
|||||||||
|
|
по |
методике, |
изложенной в |
||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||
тI |
-Ч |
- |
- л |
|
§ VI.6 и VI.7, при этом сече |
|||||||||
6)0№\f<3f--2 |
t |
|
|
ние ребристых панелей |
рас |
|||||||||
|
|
сматривают |
|
как |
|
тавровое, |
||||||||
Г |
||1 |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
а |
сечение |
пустотных приво |
|||||||||
| |
ш |
|
|
|
дят к двутавровому |
соглас |
||||||||
1 |
|Г |
|
|
|
||||||||||
1 |
|1_ш |
|
|
|
но рис. Х.9. |
|
|
|
состоит в |
|||||
|
|
|
|
|
|
Расчет ригеля |
||||||||
|
|
|
|
|
определении |
действующей |
||||||||
|
|
|
|
|
на |
него |
нагрузки, |
размеров |
||||||
|
|
|
|
|
сечения |
и требуемого арми |
||||||||
|
|
|
|
|
рования. |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Нагрузка на ригель.со |
||||||||
|
|
|
|
|
бирается |
с |
грузовой |
полосы |
||||||
|
|
|
|
|
шириной |
k, равной |
расстоя |
|||||||
Рис. Х.7. К расчету прочности |
нию между |
ригелями. Если |
||||||||||||
расчетную |
нагрузку |
на |
1 м2 |
|||||||||||
полки панели на местный |
из |
перекрытия от веса |
панелей |
|||||||||||
гиб между ребрами |
|
|||||||||||||
|
и |
пола |
обозначим |
gi, |
а на |
|||||||||
1 —рабочая арматура |
плиты; |
2 — |
||||||||||||
поперечные ребра панели |
грузку |
от |
собственного |
веса |
||||||||||
|
|
|
|
|
ригеля £с.в, то расчетная по |
|||||||||
ригеля |
будет |
равна: |
|
стоянная |
нагрузка |
|
на |
1 м |
||||||
g ~ g \k + g c.B. Соответственно |
вре |
|||||||||||||
менная |
нагрузка |
на 1 м p = p \k (где р\ — расчетная вре |
||||||||||||
менная нагрузка на 1 м2 перекрытия). |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Полная нагрузка q=g4~P- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
В однопролетном |
ригеле |
Л/Макс=0,125 |
ql2, <?макс= |
=0 ,5 ql.
Внеразрезном ригеле моменты и поперечные силы определяют с учетом перераспределения усилий, умень шая упругие опорные моменты до 30% с соответствую щим увеличением пролетных моментов по условию (X. 1). Снижение опорных моментов дает -возможность облег чить конструкцию стыка ригеля с колонной.
Упругий расчет неразрезного ригеля с учетом невы
годного расположения временной нагрузки1 выполняют
1 Постоянная нагрузка g считается приложенной одновременно но всех пролетах; для определения максимального пролетного момен та надо расположить временную нагрузку р в данном пролете, а да лее — через один пролет; для определения максимального опорного момента временпой нагрузкой загружают два примыкающих к этой опоре пролета, а остальные — через один.
184
Рис. Х.8. Схемы армирования пане-, |
а) 0,9а |
|
|
||
лей пустотной а и ребристой б |
|
|
|||
I —рабочая арматура панели Fа; 2 —мон |
|
|
|
||
тажные петли; 3 —анкер продольной рабо |
|
|
|
||
чей арматуры Fa (напрягаемая арматура |
|
|
|
||
Fa выполняется в виде самостоятельных |
|
|
|
||
стерокней, |
которые не входят в состав |
|
|
|
|
|
сетки каркаса) |
|
|
|
|
|
|
► |
O O O O O Q |
та' |
|
Рис. Х.9. К расчету |
деформаций па |
f--------- ± ---------- jК |
|||
о —замена |
нели |
отверстия эквива |
1__— -1 |
| |
ома-. |
круглого |
-Ъп-В'0.9й\, |
г |
сs:' |
||
лентным |
прямоугольным; б —расчетное |
||||
сечение панели с круглыми пустотами |
|
|
|
обычными методами строительной механики. Для равно пролетных ригелей удобно пользоваться специальными таблицами1. Так, для ригеля, загруженного равномерно распределенной нагрузкой,
М = (ag + Рр) /?,
где а и р — соответствующие табличные коэффициенты.2
2 Справочник проектировщика промышленных, жилых и общест венных зданий и сооружений. Расчетно-теоретический. — 2-е изд.,
перераб. и доп. Под ред. д-ра техн. наук, проф. А. А. Уманского. М., 1972.
185
Рис. Х.10. Расчетный момент ригеля на опоре
/ —ригель; 2 —колонна
Если временная нагрузка очень мала (по сравнению с постоянной), то можно опре делить моменты в упругой ста дии при одновременном загружении всех пролетов полной нагрузкой q = g + p
М = Qjqli.
О)
|
|
|
|
|
а |
7 |
8 |
9 |
4 |
10 |
1 |
Выполнив перераспреде ление моментов, определяют поперечные силы, рассматри вая каждый пролет как балку на двух опорах, загруженную своей нагрузкой и принятыми опорными моментами.
Отрицательные моменты в ригеле по мере удаления от оси опоры уменьшаются (рис. Х.10). Для подбора се чений ригеля принимают момент по грани колонны
Л1гр = Моа — QbK0Jl/2.
Поскольку выполненный расчет предусматривает возможность образования пластического шарнира на опоре, размерысечения ригеля уточняют исходя из того, чтобы в опорном сечении (на первой промежуточной опоре)
| = х/Л0 < 0,35.
186
По принятым изгибающим моментам определяют тре буемую площадь сечения продольной рабочей арматуры в пролетах и на рпорах из условия прочности по нор мальным сечениям. Поперечную арматуру (поперечные стержни каркасов) рассчитывают из условия прочности наклонных сечений на поперечную силу.
Стык многопролетного ригеля (на колонне) должен обеспечить его неразрезность. В стыке по рис. Х.11,а верхняя растянутая арматура ригеля приварена (при изготовлении) к стальным закладным деталям. Стыко вые стержни, которые устанавливают на монтаже, про пускают через отверстия в колонне и приваривают к за кладным деталям ригеля. Сжимающие усилия в стыке передаются с ригеля на консоль колонны через сварен ные между собой стальные закладные детали. После вы полнения сварки стык замоноличивают бетоном.
Стык по рис. Х.11,б решается следующим образом: выпущенную опорную арматуру ригеля с помощью вста вок соединяют ванной сваркой с соответствующими вы пусками стержней из колонны, а зазоры бетонируют. Вставки дают возможность уменьшить длину выпусков арматуры и тем самым предотвратить их деформирова ние при перевозке и монтаже сборных элементов, а так же позволяют компенсировать возможную несоосность выпусков арматуры ригеля и колонны. В ригеле по крытия стыковые стержни соединяют с выпусками ар матуры ригелей на ванной сварке и приваривают к за
кладной детали на оголовке колонны |
(см. рис. XII.7). |
||||
Эпюра материалов |
У, |
|
|||
Г~" щнпр^4 |
|
||||
I1IIM11111IIITTT |
|
W s ' |
|
||
© |
|
|
|||
1ШШТППТГТг |
Д1Щ |
K-2 6 J |
|||
— V tft |
a| |
K-l(K-la) |
|||
|
|||||
m r ~ |
* |
|
ВстаЗки |
бI |
|
|
|
||||
|
|
|
Каркасы К-2 |
||
|
Каркасы К~1 и К~1а |
Стержни колонны Рис. Х.12. Схема армирования неразрезного ригеля
187
Растягивающее усилие |
в стыковых |
стержнях |
|
N = Л1гР/г, |
|
|
|
где г — плечо внутренней |
пары |
сил |
(см. рис. Х .11,а). |
По этому усилию находят требуемую площадь сечения стыковых стержней
Fa = N/Ra ■
На усилие N, увеличенное на 30%, должны быть рас считаны прикрепляющие сварные швы. Это увеличение расчетного усилия гарантирует надежность работы свар ных швов при образовании пластического шарнира в опорном сечении ригеля.
Схема армирования неразрезного ригеля показана на рис. Х.12. В целях экономии стали часть продольных стержней целесообразно обрывать по длине ригеля в со ответствии с уменьшением изгибающих моментов. Обрыв стержней назначают по эпюре материалов — см. § VI.4.
Монолитные балочные перекрытия с балочными плитами
Монолитное перекрытие с балочными плитами1 состо ит из плиты, второстепенных и главных балок (рис.Х.13), которые бетонируют в общей опалубке; они конструк тивно взаимосвязаны в единую систему.
Плита передает нагрузку на второстепенные балки, второстепенные балки — на главные, а главные балки на колонны и стены. Минимальная толщина плиты для междуэтажных перекрытий принимается в гражданских зданиях 6 см, в производственных 7 см. Расстояние меж ду второстепенными балками обычно составляет 1,8— 2,5 м, между главными балками 5—7 м. Высота второ степенных балок составляет 1/ч —Vie их пролета, главных балок 7ю—V12; ширина балок равна V2— '/з их высоты.
При расчете балочных плит рассматривают |
полосу |
||
шириной 6 = |
100 см, вырезанную из плиты параллельно |
||
ее коротким |
сторонам (рис. Х.13). Плита |
загружена по |
|
стоянной нагрузкой от собственного веса |
и веса |
пола g |
и временной нагрузкой р. Полная нагрузка q = g -\-p . И з гибающие моменты (рис. Х.14, а, б) определяют с учетом
1 Соотношение размеров плиты между окаймляющими ее балка ми lillz^S, и, следовательно, она является балочной и работает на изгиб между второстепенными балками.
188
Рис. X.13. Конструктивная схема монолитного перекрытия с балоч ными плитами
/ —плита; 2 —второстепенные балки; 3 —главные балки; 4 —колонны
Рис. Х.14. Плита мо нолитногоребристого перекрытия с балочны ми плитами
а —расчетная схема; б— эпюра момен тов; в —схе ма армирова ния; 1 —рабо чая армату ра; 2 —рас
предели
тельная
перераспределения усилий: во всех средних пролетах и на средних опорах
М= <7/2/16;
вкрайних пролетах и над первой промежуточной опорой
М= <7/?/11.
Расчетное поперечное сечение плиты прямоугольное шириной b = 100 см.
189
Плиту армируют (см. рис. Х.14, в) рулонными сетка ми, которые в соответствии с изменением знака изгибаю щих моментов располагают в пролетах у нижней грани плиты, а на опорах переводят к верхней грани.
В средних панелях плиты, окаймленных по всему пе риметру балками, расчетную площадь арматуры умень шают на 20%, и этим учитывают положительное влияние распора, который возникает в процессе перераспределе ния усилий.
Прочность плиты по наклонным сечениям на попе речную силу не проверяют, так как заведомо обеспечи вается условие (VI.35).
Второстепенные балки загружены равномерно рас пределенной нагрузкой, передаваемой на них плитой с полосы шириной, равной расстоянию между осями балок с и собственным весом gi. Нагрузка на 1 м второстепен ной балки
9в.б = (g + P)c + gi,
где .(g+p)— расчетная постоянная плюс временная нагрузка на 1 м2 плиты.
Расчетная схема многопролетных второстепенных ба лок аналогична расчетной схеме плиты. Изгибающие мо менты и поперечные силы определяют с учетом перерас
пределения усилий по |
формулам, приведенным на |
рис. Х.15. |
|
Рабочую высоту сечения балки назначают исходя из |
|
того, чтобы на первой |
от края промежуточной опоре |
(где при перераспределении усилий возможно образова ние пластического шарнира) было соблюдено условие
К0,35.
Требуемую площадь сечения продольной растянутой арматуры в пролетах определяют как для тавровых се чений с шириной полки Ь'п = с , так как полка (плита)
располагается в сжатой зоне, а на опорах как для пря моугольных сечений с шириной, равной ширине ребра Ь, так как полка располагается в растянутой зоне.
Арматуру в пролетах конструируют в виде сварных каркасов, продольные стержни которых подобраны по пролетному моменту, а поперечные стержни — из усло вия прочности наклонных сечений на соответствующую поперечную силу (при ширине сечения, равной ширине ребра Ь). Арматуру на опорах выполняют в виде двух смещенных одна относительно другой рулонных сеток с поперечной рабочей арматурой, раскатываемых над
190