4. Расчет и конструирование главной балки

В расчетной схеме главные балки монолитного перекрытия обычно рассматривают как много­пролетные неразрезные балки, загруженные сосредоточенными силами в местах опирания второстепенных балок. При этом допускается некоторая неточность, так как главная балка является ригелем поперечной рамы и должна рассматриваться как элемент рамы. В нашем случае при свободном опирании концов главных ба­лок на наружные стены и равных пролетах, при жесткой конструктивной схеме здания, когда ветровая нагруз­ка воспринимается кирпичными стенами, такое допущение оправдано.

Нагрузка на главную балку от перекрытий передается через второстепенные балки в виде сосредоточен­ных сил с грузовой площади .

Распределенная погонная нагрузка от собственного веса ребра главной балки , выступающего под пли­той:

где 25 кН/м³ - объемная масса железобетона, - коэффициент надежности для нагрузки от собствен­ного веса. Эта нагрузка условно считается приведенной к сосредоточенным силам. Тогда расчетное значение постоянной силы

где - постоянная нагрузка для плиты, - погонная нагрузка от собственного веса второстепенных балок, а - их шаг, l₂ - шаг главных балок.

Расчетное значение временной силы

.

где p - временная нагрузка для плиты.

Статический расчет выполняют любыми методами строительной механики упругих статически неопределимых систем. В инженерной практике пользуются таблицами для расчета неразрезных балок, позволяющими постро­ить эпюры изгибающих моментов и поперечных сил при различных схемах загружения.

Полученные таким образом усилия в сечениях балки соответствуют упругой работе материала. При эксплуата­ции железобетонных конструкциях помимо упругих, могут развиться и пластические - неупругие деформации. В изгибаемых элементах по мере увеличения внешней нагрузки в растянутых зонах 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. При дальнейшем увели­чении нагрузки в статически неопределимых системах 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 корректировать "упругую" эпюру изгибающих моментов, выравнивая их опорные и пролетные значения.

Надежная работа сечений обеспечивается также более жестким ограничением относительной высоты сжатой зоны . В железобетонных неразрезных балках допускают образование пластических шарни­ров, как правило, в опорных сечениях.

Построение огибающих эпюр можно упростить, используя таблицы

где - коэффициенты, зависящие от соотношения и числа сосредоточенных сил в пролете. Эпюры перераспределенных моментов можно использовать при любом числе пролетов. Расчетные значения поперечных сил при известных опорных моментах можно получить по формуле:

где - "балочная" опорная реакция, - опорные моменты со своими знаками.