26.5. Монолітні ребристі перекриття з плитами, опертими по контуру

1. Компонування перекриттів. До складу таких перекриттів входять плити, що працюють на згин у двох напрямках, і підтримуючі їх балки (рис. 26.35). Всі елементи перекриття монолітно зв’язані між собою. Розрізняють два види таких перекриттів: з плитами великих і малих прольотів.

У разі великих прольотів плит (4 – 6м) кожна балка перекриття опирається на стіну або на колону (рис 26.35, а). У разі малих

Рис. 26.32. Збірне безбалкове перекриття конструкції Промбудпроекту

Рис.26.33.Спряження конструкцій збірно-монолітного безбалкового перекриття: 1 – колона; 2 – капітельна плита; 3 – між колонна плита-балка; 4 – пролітні плити-панелі; 5 – поперечні стержні-сітки; 6 – поздовжні стержні-сітки

прольотів плит (1,5 – 3 м) перехресні балки перекриття опираються одна на одну, а опори несучих балок (стіни або колони) мають крок, кратний декільком прольотам плит; такі перекриття називають кесонними (рис. 26.35, b).

Взаємно перпендикулярні балки перекриттів обох типів мають, зазвичай, однакову висоту.

Експериментальні дослідження плит, опертих по контуру, засвідчили, що відношення прольотів повинно задовольняти умови / (зазвичай 1 – 1,5).

Товщина плити залежно від її розмірів у плані і розміру діючого навантаження може становити 7 – 14 см.

Перекриття з плитами, опертими по контуру, використовують переважно для архітектурної виразності, наприклад, у разі перекриття вестибюля, залу тощо. За витратами арматури і бетону ці перекриття менш економічні від перекриттів з балковими плитами.

Досліди з окремими плитами засвідчили, що граничне руйнівне навантаження і характер руйнування плити у разі прямокутного і діагонального розташувань арматури однакові (рис. 26.36, а, b), але тріщиностійкість плит ще більшою мірою підвищується під час скупчення арматури до середини прольоту і використання стрижнів меншого діаметра.

Характер руйнування плит, опертих по контуру, під дією рівномірно розподіленого навантаження показаний на рис. 26.36, с, d. На нижній поверхні плити тріщини напрямлені по бісектрисах кутів, на верхній у разі защемленнія плити по контуру тріщини ідуть паралельно сторонам і мають заокруглення у кутах , перпендикулярних діагоналям.

Для розроблення способів розрахунку несучої здатності і конструювання плит, опертих по контуру, дуже важливо було встановити характер їх руйнування.

2. Розрахунок і конструювання плит, опертих по контуру. Плити, оперті по контуру, можна розраховувати з пружною стадією, а також за методом граничної рівноваги: частіше використовують перший спосіб.

Під час розрахунку за пружною стадією із плити виділяють дві взаємно перпендикулярні смуги, які перетинаються у середині

Рис.26.34. Збірно-монолітне безбалкове перекриття конструкції НДІЗБ: 1 – бетон замонолічування; 2 – попередньо напружена плита з дротяною арматурою; 3 – фасонна ребриста капітель; 4 – нижня колона; 5 – пролітна плита; 6 – верхня колона; 7 – зварна сітка верхньої арматури над опорами; 8 – колони нижнього поверху

Рис.26.35. Типи балкових кліток перекрить з плитами, що оперті по контуру: а – великих прольотів; б – малих прольотів; ( - проліт по короткій стороні; - проліт по довгій стороні)

прольоту і мають у цьому перетині загальний прогин. Ці дві смуги розглядають як дві взаємно перпендикулярні окремі плити з коротким прольотом і з довгим (рис. 26.37).

Навантаження, яку діє на вихідну плиту, можна подати як розподілене по двох смугах, що перетинаються і мають загальний однаковий прогин,

; (26.24)

,

звідси (26.25)

Розв’язуючи сумісно вирази (26.24) і (26.25), одержимо

; (26.26)

. (26.27)

Після, користуючись розподіленими навантаженнями, легко обчислити згинальні моменти у напрямку короткої і довгої сторін

і . (26.28)

Цей спосіб розрахунку дає завищені моменти, оскільки смуги, віддалені від середини прольоту, мають менший прогин, чим середні, внаслідок чого між окремими смугами виникають розвантажувальні крутні моменти взаємодії.

Для уточнення обчислених таким способом згинальних моментів, зводять понижувальні коефіцієнти V< , тоді:

і .

На основі цього наближеного способу розрахунку розроблені таблиці, за допомогою яких легко розрахувати плити, оперті по контуру, у яких виключена можливість припідняття кутів. Таблиці складені для відношень прольотів для дев’яти різних схем опирання плит залежно від розташування вільно опертих і защемлених сторін (рис. 26.38). Для кожної схеми наведені коефіцієнти і для обчислення згинальних моментів у двох напрямках: прольотний момент ; опорний момент ,

Рис.26.36. Армування плит, що оперті по контуру і характер руйнування при випробуваннях: a,b – схеми армування; c,d – схеми руйнування

Рис.26.37. До розрахунку плит, що оперті по контуру

Рис.26.38. Розрахункові схеми плит, що оперті по контуру

де , тобто сумарне навантаження, яке припадає на всю площу плити.

Розрахунок плит, опертих по контуру, з врахуванням пластичних деформацій виконують припускаючи утворення у граничному стані зломів плити вздовж лінійних пластичних шарнірів, які йдуть по опорах зверху вздовж краю, а у прольотах, ідуть знизу “по конверту”, тобто по бісектрисах кутів і у середині прольоту вздовж довгої сторони (рис. 26.39). У цьому разі плиту розглядають як систему жорстких дисків, з’єднаних між собою пластичними шарнірами по лініях злому: сума прольотних і опорних моментів, діючих у пластичних шарнірах, повинна відповідати виразу, одержаному із умови рівності робіт зовнішніх і внутрішніх сил на переміщеннях в умовах граничної рівноваги.

Армуючі плити, оперті по контуру, відповідно до результатів випробувань, а саме: арматуру встановлюють паралельно сторонам у обох напрямках, причому, у нижньому ряді встановлюють арматуру, яка йде вздовж короткої сторони (меншого прольоту), оскільки у цьому напрямку діє більший згинальний момент.

У середній частині плити арматуру ставлять частіше, біля країв – рідше (рис. 26.40). На ширині , рахуючи від контурних балок, переріз арматури повинен бути у два рази менший, ніж у середній зоні, обмежений прямокутником зі сторонами і . У цій зоні арматуру ставлять за розрахунковим промотним згинальним моментом. За опорними – у разі виникнення від’ємних моментів, які спричиняють розтяг у верхній зоні, встановлюють арматуру із розрахунку на опорні моменти, яку обривають на відстані у кількості 50% і на відстані також 50%.

Армування можливо окремими стрижнями (в’язаними сітками) і зварними сітками; в останньому випадку нижня арматура здійснюється у вигляді двох сіток (з однаковими комірками), накладених одна на одну, завдяки цьому у середньому контурі одержується згущення арматури вдвічі порівняно з приопорними зонами

Рис.26.39. До розрахунку плит і балок: a – утворення пластичних шарнірів; b – згинальні моменти плити; c – схеми перекриття; d – розрахункові схеми балок

a	b
Рис. 26.40. Армування в’язаними сітками : a – нижня арматура; b – верхня арматура

завширшки (рис. 26.41).

Надопорна арматура також виконується у вигляді двох сіток з поперечною робочою арматурою, яку вкладаємо одну над другою.

Для плит з відношенням >1,5 – сітки з різними діаметрами стрижнів.

Мінімальна товщина плит, вільно опертих по контуру, приймається , а при пружному защемленні – .

3. Розрахунок і конструювання балок. Навантаження від плити на балки передається за вантажними площами у вигляді трикутників і трапецій (рис. 26.42, а).

Щоб визначити це навантаження, проводять бісектрису кутів до їх перетину (рис. 26.42, b). Добуток навантаження (на 1м²) на відповідну вантажну площу дає повне навантаження на проліт балки, завантаженої з двох сторін: для балки прольотом , але балки прольотом :

.

Згинальні моменти у вільно опертих балках від такого навантаження:

; (26.29)

. (26.30)

Згинальні моменти у нерозрізних балках визначають від навантаження , діючого за наведеними вище вантажними плющами, і від рівномірно розподіленого навантаження , діючого безпосередньо на ребра цих балок. Із врахуванням перерозподілу зусиль згинальні моменти:

у першому прольоті і на першій проміжній опорі

; (26.31)

– у середніх прольотах і на середніх опорах

, (26.32)

де – приймають за формулами (26.29) і (26.30).

У цих розрахунках розміри прольотів і приймають, як і для плит, у просвіті.

Рис.26.41. Армування плит зварними сітками

Рис.26.42. Розрахункові схеми і армування балок, що підтримують плити, які оперті по контуру

Поперечні сили у таких балках визначають за формулами

; (26.33)

; (26.34)

. (26.35)

Порядок підбору перерізів і принцип армування балок такий, як і для головної балки ребристого перекриття з балковими плитами. Маючи на увазі те, що на колоні перетинаються опорні каркаси балок двох напрямків, монтажну арматуру опорних каркасів роблять з розривом у межах колони, а на монтажі вкладають додаткові стикові стрижні (26.42, c).