выполнения ограждающих функций (например, части пола и т.п.). В данном исследован рассмотрены только несущие функции перекрытий и их элементов, т.е. способность воспринимать и передавать нагрузки с одногоСуровня на другой. Этот процесс отождествляется с процессом взаимодействия настила и опорных конструкций, который отражает действие принципа функционирования общей модели. Как и в системе настила, взаимодействие несущих элементов перекрытия определяется работой связей, их способностью воспринимать те или иные усилия. Основными в перекрытии являются связи, работающие на сжатие и сдвиг. В идеальных условиях моделей они достаточно четко определяют механизм взаимодействия элементов; проблемной является работа связей в действительных условиях функционирования. Необходимость выявления действительной работы связей требует выполнения большого объема экспериментальных исследований. Эти исследования составляют опытную основу теоретического решения двух основных задач взаимодействия элементов сборных железобетонных перекрытий: о влиянии ригелей на настил и настила на ригели.

61

Для теоретического решения используют разные расчетные модели перекрытий. Континуальные модели пространственной системы применяют редко из-за сложности реализации метода предельных состояний. Такие модели наиболее доступны при монолитных сопряжениях элементов. Расчетные зависимости, описывающие напряженнодеформированное состояние системы, при этом аппроксимируют относительно простыми функциональными зависимостями для пластин или оболочек. Однако главная сложность заключается в необходимости учета специфических свойств железобетона, изменяющихся под нагрузкой и во времени. Поэтому континуальные модели целесообразны лишь на отдельных этапах статического расчета.

Более приемлемы дискретные модели, позволяющие учесть не только структурные особенности системы, но и изменчивость свойств материалов. Такие модели соответствуют традиционному поэтапному расчету настила и ригелей, взаимным влиянием которых чаще всего пренебрегают с целью упрощения расчета. Однако такие упрощения противоречат системным принципам. Проблема, тем не менее, реша-

шение позволяет выявить влияние рёбер жесткости на плиты монолитных конструкций. В результате их решения удается выделить влияние усилий взаимодействия, а также жесткостных параметров рёбер на напряженно-деформированное состояние плоской плиты или оболочки. Условия размещения ребер и размеры плит определяют статические схемы элементов перекрытий, используемые для приближенных расчетов. Ребра, расположенные только вдоль противоположных сторон, обеспечивают работу плиты по балочной схеме. Ребра, расположенные по периметру, выполняют функцию опорного контура, в пределах которого плита работает на изгиб в двух направлениях. Особенности работы железобетонных монолитных плит, опертых по контуру, хорошо изучены, в том числе в условиях изгиб- но-крутильного деформирования контурных элементов. Достаточно

62

жесткие в плоскости перекрытия контурные опорные элементы оказывают также распорное воздействие на плиту при се изгибе в стесненных условиях. Распорное взаимодействие элементов перекрытий изучено недостаточно полно даже в монолитных системах.

Механизм влияния опорных элементов действует также в сбор- но-монолитных и сборных системах. Степень влияния зависит от жесткостных свойств соединений, которые во многом определяются качеством изготовления и надежностью связей. Появление новых критериев влияния усложняет решение задач взаимодействия элементов сборных перекрытий. Свидетельством обострения этой проблемы являются данные о негативном влиянии опорных элементов на сборные настилы. Так, расчеты показывают и наблюдения подтверждают возможность: разрушения продольных ребер сборных железобетонных плит от действия сдвигающих усилий при Ижестком соединении плит со стропильными балками; повреждения плит от действия отрицательных изгибающих моментов в местахДзаделки в кладку или в платформенный стык стеновых панелей; разрушения или чрезмерных деформаций плит от кручения при опирании настила по трем или четырем сторонам и т.п. Во всехАслучаях причинами отказов элементов настила являются взаимодействие их с опорными конструкциями и негативное влияние межэлементныхб связей. Исследования показывают, что чем жестче связи, тем заметнее влияние опорных элементов на настилы, чем пластичнееи, чем ольше возможность эффективного регулирования вза модейств ем элементов. Эффективность совместной работы проявляетсяСтакже и при предупреждении описанных дефектов путем усилен я соответствующих элементов и совершенствования конструктивных связей.

Сложность задачи требует системного подхода к ее решению. Для комплексного её решения необходимо последовательное выполнение ряда операций, общих для любых перекрытий: анализ структурных особенностей перекрытий и выявление связей между опорными элементами и настилом; анализ механизма влияния опорных элементов на настил; разработка методов расчета настила с учетом влияния опор; определение надежности и эффективности влияния опорных элементов на настил.

При анализе структурных (конструктивных) особенностей перекрытий обращается внимание на конструктивный тип опор (колонны, стены, балки и т.п.) и их габариты; способы соединения со смежными элементами; условия опирания настила (уровень опирания, наличие

63

промежуточных слоев между настилом и опорами); характер и типы элементов соединений. При анализе соединений важно зафиксировать момент и способ выполнения связей, размеры соединительных элементов, использование вспомогательных деталей (закладных, выпусков арматуры, специальных анкеров и т.д.).

Важными факторами функционирования элементов перекрытия являются нагрузки и воздействия, без анализа которых нельзя определить механизм передачи усилий с опор на настил. Механизм взаимодействия и функциональные возможности настила, испытывающего воздействие опорных конструкций, проверяют расчетами настила или перекрытия.

Исследование проблемы в настоящее время пока находится на

Лекция 12. КОН ТРУКЦИЯ И РАСЧЁТ СИСТЕМЫ ПЕРЕКРЫТИЯ ПРОМЕЖУТОЧНЫМИ КОЛОННАМИ

12.1. Особенности перекрытия, опирающегося на промежуточные колонны

Приведем решение одной из конкретных задач статического расчета балочного настила сборного перекрытия с учетом влияния специфических опорных конструкций.

В многоэтажном строительстве большое распространение получили междуэтажные перекрытия со сборными железобетонными на-

64

стилами балочного тина. Настилы опирают на поперечные и продольные балки или на диафрагмы. Дополнительное опирание сборного настила на продольные балки или применение межколонных плит с повышенной несущей способностью дает возможность увеличивать внешнюю нагрузку на перекрытие. Чем больше жесткость продольных опорных элементов и меньше возможности перемещения плит в местах опирания, тем эффективнее пространственная работа конструктивной системы.

Наиболее целесообразно опирание по контуру настила из круглопустотных плит, жестких на кручение, при больших пролетах (12 м и более), так как их применение по балочной схеме ограничено из-за повышенных прогибов. При таких пролетах создание жесткого опор-

ного контура из диафрагм и балок не всегда возможно, так как увеличение жесткости балок или межколонных плитИтрадиционными мето-

дами малоэффективно. Значительный эффект достигается при увели-

чении жесткости опорного контура Дподкреплением контурных эле-

ментов колоннами. Наличие одной такой опоры посредине пролета каждого продольного ригеля достаточно, чтобы настил рассматривать как опертый на жесткий контур. Технико-экономический анализ таких перекрытий показал, что они имеют по ряду показателей заметное преимущество по сравнению с типовой балочной системой.

отличающуюся от трад цбонной (рис. 12.1). Отдельные ячейки таких

перекрытий целесообразно спользовать в качестве модулей, из которых можно компоновать многоэтажные здания различного назначения.

Рис. 12.1. Расчетная схема перекрытия с промежуточными колоннами

65

12.2. Расчёт перекрытия, опирающегося на промежуточные колонны

Для статического расчета настила с учетом влияния сосредоточенных опор, размещенных вдоль продольных граней, использован метод, основные предпосылки которого изложены в лекции 8. В качестве основной системы метода сил принята модель настила с фиксированными по межплитным швам k переменными вертикальными силами взаимодействия vkx и неподкрепленного по краям при k = 0 и k = K (см. рис. 12.1).

Влияние промежуточных опор с координатой х = с на продольных гранях настила учтено дополнительным загружением основной системы реакциями vkc, которые определяют из условий совместности деформаций настила и контурных продольных элементов по линиям k = 0 и k = К и решения системы алгебраических уравнений:

Значения единичных перемещений определяют из расчета основной системы путем загружения её единичными силами в местах

Податливость межколонных плит или балок, подкрепляющих края настила на участках между колоннами, учитывают способом, примененным ранее.

Анализ результатов расчета показывает, что при одной промежуточной колонне и отношении изгибных жесткостей межколонных элементов и рядовых плит не менее 1,5 настил можно рассматривать как опертый на жесткий контур.

Расчет выполняют методом итераций с уточнением на каждом этапе силовых и жесткостных параметров. Для практических расчетов

предпочтительно использование эмпирических зависимостей β - q,

66

которые получают из испытаний настилов. Исследования показывают, что для настила, опертого на жесткий контур, справедлива диаграмма, изображенная на рис. 12.2, полученная опытным путём.

Рис. 12.2. Опытная зависимость β – q

ния напряженно-деформированного состоянияДнастила в упругой стадии, но и для оценки перераспределения усилий при образовании и

Перегибы на диаграмме характеризуют изменение жесткости

развитии трещин. ВиэтомбслучаеАрасчет выполняют методом итераций с уточнением на каждом этапе силовых и жесткостных параметров. Для практических расчетов предпочтительно использование эмпири-

ческих зависимостейСβ – q, которые получают из испытаний настилов. Исследования показывают, что для настила, опертого на жесткий контур, справедлива диаграмма, изображенная на рис. 12.2, полученная опытным путём. Перегибы на диаграмме характеризуют изменение жесткости системы в результате появления нормальных (нагрузка q1) и наклонных (нагрузка q2) трещин.

Исследования подтвердили эффективность железобетонных перекрытий с промежуточными колоннами. Применение в таких перекрытиях типовых плит с круглыми пустотами позволяет увеличить равномерно распределенную нагрузку почти в 2 раза по сравнению с балочной системой. Надежность конструктивной системы и методов расчета подтверждена испытанием фрагмента перекрытия [10].

67