26.4. Монолітні, збірні і збірно-монолітні безбалкові покриття

1. Монолітні безбалкові покриття. Являють собою таку суцільну плиту, яка опирається безпосередньо на колони. У місцях спряження з плитою колони посилюють капітелями (рис. 26.23, а).

Влаштування капітелів у верхній частині колони спричинено такими конструктивними міркуваннями;

1) створення достатньої жорсткості спряження плити з колоною;

2) забезпеченням міцності балкової плити на продавлювання по периметру капітелі;

3) зменшенням розрахункового прольоту плити і рівномірніший розподіл зусиль за її шириною.

Безбалкові перекриття вперше виконано у 1906р. у США, а у 1908р. у Росії А Ф. Лолейт під час будівництва чотириповерхових молочних складів у Москві.

Ці перекриття маючи, гладку поверхню стелі, створюють кращу освітленість будівель (фойє театрів, ресторанів тощо).

Рис.26.18. Обпирання ригелів на консолі колони: a – крайніх; b - середніх; М-1 – М- і – металеві закладні деталі

Рис.26.19. Плоскі багатопустотні панелі: a – з круглими пустотами; b – з вертикальними пустотами; c – з овальними пустотами; d – багатопустотні тришарові; 1 – сітка; 2 – каркас; 3 – напружена арматура (дріт); 5,6 – бетон класів В30 і В15

Рис.26.20. Плоскі суцільні панелі: a – з коміркових бетонів; b, c – суцільні залізобетонні для громадських споруд; 1 – закладний кутник; 2 – сітка; 3 - каркас

Безбалкові перекриття становляться вигідними порівняно з ребристими при прольотах до 6м і тимчасових навантажень більше 5кн/м², тому вони набули широкого використання у холодильниках, фабричних будівлях, великих резервуарах.

По контуру будівлі плита безбалкового перекриття може опиратись на несучі стіни, контурні балки або консольно виступають за капітелі крайніх колон (рис. 26. 23, b).

Безбалкові перекриття проектують із квадратною або прямокутною рівнопрольотною сіткою колон. Відношення великого прольоту до меншого при прямокутній сітці обмежується відношенням. Найраціональніша сітка колон 6 х 6м.

Використовують капітелі трьох типів (рис. 26. 23, с): тип I – за порівняно невеликих навантажень; тип II і III – у разі важких навантажень. У всіх трьох типах капітелів розмір між поверхнею плити прийнятий, враховуючи розподіл опорного тиску у бетоні під кутом 45 ⁰. Розмір С приймають таким, що дорівнює (0,2 – 0,3)l.

Для розрахунку безбалкового перекриття його поділяють на смуги шириною, що дорівнює половині прольоту у кожному напрямку (рис. 26. 24, а).

На основі експериментальних досліджень і даних експлуатації безбалкових покрить розрахунок їх спрощений із застосуванням емпіричних коефіцієнтів. За такогоцьому розрахунку надколонні і прольотні смуги перекриття розглядають як нерозрізні згинальні плити. Надколонними смугами вважають такі, які лежать на негнучких опорах, якими слугують колони, а прольотні смуги вважають лежачими на кутах гнучких опор, якими є надколонні смуги, які спрямовані перпендикулярно розраховуваних прольотних (рис. 26. 24, b).

Середні панелі розраховують на повне рівномірно розподілене навантаження. У кожному напрямку визначають відповідні панельні згинальні моменти М_п, які обчислюють як для вільно опертої панелі, на широких опорах у вигляді капітелів. Розподіл активного тиску на капітелі приймають за законом трикутника

Рис.26.21. Збірно-монолітне перекриття

Рис.26.22. Ребристе збірно-монолітне перекриття з великих залізобетонних плит

Рис.26.23. Конструкції монолітного безбалкового перекриття

(рис. 26.25), а розрахунковий проліт l₀ обчислюють між центрами ваги цих трикутників :

. (26.17)

Повне рівномірно розподілене навантаження на 1м довжини прольоту l, зібране зі смуги завширшки l₂, буде (g+ р)l2. Панельний згинальний момент для прольоту l₁ визначають за формулою

= . (26.18)

Позначимо – повне навантаження, яке припадає на панель. Тоді вираз (26.18) для напрямку l₁ набуває вигляду

=0,125 , (26.19)

а для напрямку l₂ буде

=0,125 . (26.20)

Знайдені таким способом згинальні моменти і розподіляють на надколонну і прольотну смуги, розглядаючи їх як самостійні нерозрізні плити. За такого розподілу, враховують відоме положення про те, що у кожному прольоті нерозрізної балки (плити) півсума абсолютних опорних моментів у сумі із прольотним моментом дорівнює згинальному моменту вільно лежачій балці.

На надколонну, жорсткішу смугу, передають 70, а на прольотну – 30% моменту , ці долі розподіляють між опорами і прольотними перерізами відповідних смуг так (рис. 26.24): для надколонної смуги на опорах = –0,5 ; у прольоті = + 0,2 ; для прольотної полоси на опорах = -0,15 ; у прольоті = +0,15 .

У крайніх панелях згинальні моменти одержують із відповідних згинальних моментів середніх панелей, множачи їх на коефіцієнти (табл.. 26.3).

Схема розрахункових моментів для перекриття показана на

Рис.26.24. До розрахунку плити: a – розбивка безбалкової плити на умовні надколонні та пролітні смуги; b – позначення розрахункових і згинальних моментів в плиті

рис. 26.26. Коефіцієнти і визначають за графіком, який показаний на рис. 26.27.

Окрім наведених розрахункових моментів у крайніх панелях, у них визначають ще згинальні моменти у напрямку країв панелі.

Таблиця 26.3

Згинальні моменти у крайніх панелях безбалкової плити

Згинальний момент	Смуга
	надопорна	прольотна
На другій опорі	= –2	= –2
У прольоті	= +	= +
На лівій опорі (крайній)	= –	= –

Ці згинальні моменти на 1 м ширини панелі визначають із відповідних моментів середніх панелей, множачи їх на понижувальні коефіцієнти за табл. 26.4.

Розміри і обрис капітелів повинні бути підібрані так, щоб виключити можливість продавлювання плити по периметру капітелі. Розрахунок на продавлвання виконують за формулою

, (21.10)

де – продавлювальна сила; R_ℓt – розрахунковий опір бетону на розтяг; – корисна висота перерізу капітелі; – середнє арифметичне між периметрами верхньої і нижньої основи піраміди продавлювання, яка створюється під час продавлювання у межах корисної висоти (рис. 26.28).

Таблиця 26.4

Згинальні моменти у крайніх панелях, спрямовані

вздовж краю

Згинальний момент	Смуга
	опорна	прольотна
На опорі	= -0,5	= -0,8
У прольоті	= +0,5	= +0,8

Продавлюючи силу приймають такою, що дорівнює навантаженню, яке передається від перекриття на колону, за вирахуванням

Рис.26.25. Визначення розрахункового прольоту плити

Рис.26.26. Схема розподілу розрахункових згинальних моментів в плиті безбалкового перекриття: Mi – згинальні моменти надколонних і пролітних смуг; Mki – згинальні моменти біля крайніх рядів колон

навантаження, що припадає на верхню основу піраміди продавлювання

, (26.21)

де – повне навантаження на 1м² перекриття

. (26.22)

Переріз плити безбалкових перекриттів підбирають за обчисленими згинальними моментами у кожній смузі, на опорі і у прольоті, товщину плити при капітелях типу I призначають, враховуючи максимальний опорний момент опорної смуги (рис. 26. 23, с), а при капітелях типів II III – за максимальним прольотним моментом тієї самої смуги.

Площу перерізу арматури визначають із введенням понижувального коефіцієнта 0,7, який враховує вплив розтягненої зони бетону і розпірності у роботі конструкції :

. (26.23)

Товщина плити монолітного безбалкового перекриття із умови достатньої її жорсткості попередньо можна приймати такою, що дорівнює: h = (1/32…1/35) ;

для перекриття із легких бетонів h = (1/27….1/30) ,

де – розмір більшого прольоту.

Для армування безбалкових перекриттів існує два основних способи: окремими стрижнями і зварними стійками; другий спосіб індустріальніший і менш трудомісткий.

У кожній смузі арматуру розташовують відповідно до діючих згинальних моментів: у кожній поверхні плити у польотах і у верхній на опорах, тобто аналогічно до конструкції нерозрізних плит.

Під час армування окремими стрижнями їх перегинають із прольоту на опору для зручності встановлення.

Зварні стійки у прольотах і на опорах виконують незалежними (рис. 26.29), опорні стійки вкладають на спеціальні підставки (рис. 26.30).

Плиту безбалкового перекриття отримують у обох напрямках,

Рис.26.27. Графік для визначення коефіцієнтів α, β, γ: Нн, Нв – висоти відповідно нижніх і верхніх панелей; Ін, Ів, Іп – моменти інерції перерізів панелей відповідно нижніх, верхніх і перекриттів

Рис.26.28. Розрахункова схема при розрахунку капітелі на продавлювання

отже, стрижні одного напрямку слугують розподільчими у другому напрямку, тому застосовують переважно зварні стійки з робочими стрижнями у обох напрямках. Інколи використовують зварні сітки з поздовжньою робочою арматурою; такі сітки потрібно викладати у обох напрямках, тобто у два шари.

Капітелі і надкапітельні плити армують конструктивно. Капітелі армують прямими стрижнями діаметром 8 – 10мм, які розташовують по їх бічних гранямх і кутах і зв’язують між собою горизонтальними хомутами діаметром 6мм., які утворюють сумісно з прямими стрижнями в’язані «кошички».

Надкапітельні плити з вертикальними гранями армують в’язаними або зварними сітками із стрижнів діаметром 8 – 10мм. із комірками 10 – 15см., надкапітельні плити з нахиленими гранями армують також в’язаними «кошичками» (рис. 26.31).

2. Збірні і збірно-монолітні безбалкові перекриття. Збірні і збірно-монолітні безбалкові перекриття набули широкого розповсюдження на Україні і за кордоном у цивільних і виробничих будівлях з навантаженням до 20 кН/м².

Конструкції збірних перекриттів відрізняються від збірно-монолітних тільки показником замонолічування елементів, з яких складається конструкція.

Такі перекриття складаються із: капітелів або капітельних плит, міжконсольних плит-балок і прольотних плит-панелей.

Сітка колон 6х6 м колони, підтримуючи ці перекриття, бувають квадратного або круглого перерізу. Вони розчленовуються по поверхах і в більшості конструкцій з'єднюються у товщі капітелів замонолічуванням (рис. 26.32 – 26.34). У деяких випадках стик колон з ванною зварною їх арматури розташовують вище від перекриття (рис. 26.33). Інколи для кращого зв’язку замонолічуємих кінців колон по їх периметру роблять горизонтальні борозенки. (рис. 26.34).

Капітелі і капітельні плити, які передають навантаження на колони перекриття, виконують, зазвичай, суцільними (рис. 26.32, 26.33), а інколи у вигляді ребристої конструкції, що дає економію

Рис.26.29. Армування плити безбалкового перекриття зварними сітками

Рис.26.30. Підставки-тримачі верхньої арматури

Рис.26.31. Армування капітелей

бетону, але ускладнює виготовлення (рис.26.34).

На капітелі або капітельні плити встановлюють міжколонні плити-балки, зв’язуючи між собою колони у взаємних перпендикулярних напрямах (рис.26.32 – 26.34). Такі плити-балки здебільшого виконують у вигляді пустотного плоского настилу завтовшки 24–35см (рис. 26.32, 26.33) або суцільними (рис. 26.34).

Армування міжколонних плит-балок вигідніше виконувати із високоміцного дроту із попереднім натягом (напруженням). У показаній на рис. 26.34 конструкції міжколонні плити-балки виконані попередньо-напруженими з арматурою із високоміцного дроту. Ці елементи мають товщину 5 см, яку доводять до 14 см.

Прольотні плити-панелі вкладають безпосередньо на між колонні плити-балки. Плити-панелі заповнюють простір між плитами-балками і утворюють суцільне перекриття. Прольотні плити- панелі виконують у вигляді плоских суцільних або пустотних елементів.

Збірні і збірно-монолітні безбалкові перекриття розраховують відповідно до з їх членування на збірні елементи. Капітельні плити розраховують як консольні конструкції у двох напрямках. Міжконсольні плити-балки розраховують як балки на навантаження, яке припадає безпосередньо на них, і опорні тиски від прольотних плит-панелей. У збірно-монолітних перекриттях міжколонні плити-балки працюють як нерозрізні, а у збірних – як однопрольотні балки.

Прольотні плити – панелі розраховують як плити, оперті по контуру на міжколонні плити-балки.