14. Ребристые монолитные плоские перекрытия с плитами балочного типа. Расчет и конструирование главной балки.

1. Расчет главной балки

Расчетной схемой главной балки монолитного ребристого перекрытия считают многопролетную неразрезную балку, загруженную сосредоточенными силами в местах опирания второстепенных балок. Расчетные изгибающие моменты и поперечные силы от внешних нагрузок, действующие на главные балки монолитных ребристых перекрытий, определяют по методу предельного равновесия так же, как для ригелей сборных перекрытий.

Рис. 15.1. Схема определения расчетных пролетов

Расчетными значениями для средних пролетов считается расстояние между осями колонн, а для крайнего пролета – расстояние между осью колонны и осью опоры на стене (неполный каркас) или расстояние между осями крайней и средней колонн (полный каркас).

Для неполного каркаса:

где с – принятая привязка оси к внутренней грани стены; d – длина опирания главной балки на стену (обычно d = 380мм).

Нагрузка, приложенная к осям главных балок, полностью воспринимается опорами (колоннами). Она не влияет на опорные моменты и поперечные силы главных балок, поэтому в расчетной схеме главных балок ее не указывают. Нагрузка на главную балку от перекрытий передается через второстепенные балки в виде сосредоточенных сил с грузовой площади (рисунок 15.2.).

Так как масса главной балки составляет незначительную долю от сосредоточенной нагрузки, передаваемой второстепенными балками, то рекомендуется равномерно распределенную нагрузку от массы главной балки приводить к сосредоточенной нагрузке, приложенной в местах опирания второстепенных балок.

Расчетные значения постоянной силы:

Рис. 15.2. Схема перекрытия

1 – главные балки; 2 – второстепенные балки; 3 – колонны;

4 – грузовая полоса второстепенной балки; 5 – грузовая полоса плиты;

6 – грузовая площадь главной балки; 7 – грузовая площадь колонны

Расчетное значение временной силы:

Рис. 15.3. Расчетная схема главной балки

Высота сечения главных балок – ; ширина сечения ребер балок – .

Статический расчет может быть произведен любыми методами строительной механики. Если необходимо рассчитать главную балку как упругую систему пользуются таблицами для расчета неразрезных балок. Подбор сечений производят в пролетах и на опорах по максимальным и минимальным моментам.

где табличные коэффициенты, учитывающие наиболее невыгодное расположение нагрузки по пролетам.

На опорах расчетным является момент у грани колонны:

где Q – поперечная сила в опорном сечении главной балки;

h – высота сечения колонны.

В местах пересечения второстепенной и главной балок над колонной в верхней зоне перекрещивается арматура трех видов: верхняя арматура плиты, второстепенной и главной балок. Поэтому на опоре главной балки в зависимости от количества рядов арматуры принимают a = 6090 мм.

В железобетонных конструкциях при их эксплуатации помимо упругих деформаций проявляют и пластические. В изгибаемых элементах по мере увеличения внешней нагрузки в зонах растяжения в бетоне появляются трещины, нарушается сцепление, напряжения растянутой арматуры достигают предела текучести, образуется пластический шарнир. Текучесть арматуры сопровождается нарастанием прогибов элемента и взаимным поворотом сечений. При этом момент, воспринимаемый пластическим шарниром остается постоянным. В статически неопределимых системах при дальнейшем увеличении нагрузки происходит перераспределение усилий на другие сечения, при этом соблюдается правило – сумма пролетного и полусумма опорных изгибающих моментов равна моменту в балке, свободно лежащей на двух опорах («балочный момент»). При расчете неразрезных балок появляется возможность корректировки «упругой» эпюры изгибающих моментов путем выравнивания их опорных и пролетных значений.

Построенные для невыгодных загружений эпюры моментов упругой балки выравнивают путем наложения на каждую их них добавочной эпюры моментов, вызванной добавочным опорным моментом в пластическом шарнире. Добавочная эпюра строится как для упругой системы – она прямолинейна во всех пролетах. Для каждого загружения подбирается своя добавочная эпюра моментов так, чтобы в выровненной эпюре расчетные моменты снижались не более чем на 30%.