Контрольные вопросы

1.Особенность перекрытия, опёртого на промежуточные колонны.

2.Чем достигается эффективность рассматриваемых перекрытий?

3.Расчётная схема балочного настила в перекрытии, опёртом на промежуточные колонны.

4.Как работают крайние плиты в перекрытии, опёртом на промежуточные колонны?

5.Как влияют трещины на перераспределение усилий в плитах?

Лекция 13. ВЛИЯНИЕ НАСТИЛА НА БАЛОЧНЫЕ РИГЕЛИ ПЕРЕКРЫТИЯ

13.1. Механизм взаимодействия настила с балочными ригелями

ДИ –

Выявление механизма воздействия настила на ригели важная задача реализации системного принципа функционирования исследования перекрытий. Основное воздействие связано с вертикальным

Рис. 13.1. Схема взаимодействия настила с балочным ригелем

68

В монолитных и сборно-монолитных системах на ригели передаются также сдвигающие усилия взаимодействия, изгибающие и крутящие моменты. В сборных системах влияние настила осуществляется в основном через действие нормальных и сдвигающих усилий. Воздействие настила на ригели сопровождается различными деформациями и перемещениями элементов, характер которых определяется видом усилия и функциональными возможностями связей. В свою очередь деформации иногда вызывают действие на ригели вторичных усилий, взаимно уравновешенных в системе. К ним следует отнести, прежде всего, распорные усилия, возникающие при стесненных условиях изгибного деформирования элементов настила. В общем случае перемещения опорных частей настила и изгибные деформации риге-

В сборных перекрытиях настил обычно свободно опирается на ригели, что в расчетных схемах классифицируется как шарнирная

связь, через которую возможна лишь передача вертикального давле-

ния и сдвигающих усилий. Действие усилий сдвига обусловлено,

Вертикальные межпл тныеАшвы сборных настилов заполняют

бетоном (раствором) только в верхней части, через которую могут передаваться (приСкачественном замоноличивании швов, отсутствии усадки и раздвижки пл т) сж мающие усилия при изгибе системы перекрытия вдоль оси ригеля. Передача растягивающих усилий при отсутствии металлических связей в межплитных швах и работа настила на изгиб в поперечном направлении практически невозможны. Поэтому настил, опирающийся на прогибающийся балочный ригель, должен перемещаться вслед за ним. Из этой схемы получают условие совместности деформаций настила с ригелями в виде равенства их кривизны по линии контакта.

Условие совместности деформаций соблюдается, если исключить возможность отрыва отдельных участков настила от ригеля. На рис. 13.2 показаны случаи отрыва при отсутствии или отказе специальных связей. Если изгибающая нагрузка приложена непосредственно к ригелю (подвесной транспорт, вес подвесного потолка и т.п.), то возможен отрыв его от настила на участке наибольшего прогиба. В

69

сборном перекрытии, опертом по контуру, под действием крутящих моментов возможен также отрыв углов настила.

Рис. 13.2. Примеры местного нарушения взаимодействия настила и ригеля

лишь в случае, когда нейтральная ось сечения настила в какой-то мо-

мент окажется на одном уровне или ниже нейтральной оси сечения

Можно утверждать, что влияние настилаИна ригель не будет

темы настила. Независимо работающиеДплиты по существу лишь выполняют функцию передачи давления на ригель, до предела упрощая и снижая эффективность влияния на него.

ригеля, независимо от уровня опирания настила. В этом случае меж-

плитные швы раздвинуты по всей высоте и плиты при отсутствии металлических связей работают независимоА , т.е. нарушена работа сис-

Исходя из гипотезы плоских сечений, условие совместности деформаций выражается в равенстве углов поворота смежных сечений

Рис. 13.3. Схема взаимодействия настила с ригелем, уширенным внизу

70

Соотношения между значениями относительных перемещений

настила εn в плоскости опирания и деформаций ригеля εr на этом же уровне могут быть самыми разными в зависимости от напряженного состояния системы, момента замыкания связей и уровня опирания настила на ригель.

В случае повторных загружений эффект совместной работы настила с ригелем проявляется, если соблюдать условие εnl > ε0, где εnl – относительные перемещения верхней грани опорных участков

настила при прогибе ригеля; ε0 – остаточные деформации материала замоноличивания в сжатой зоне межплитных швов при повторных за-

гружениях. Если εnl ≤ ε0, а при первом загружении если εnl = 0, то контакт элементов настила в верхней части межплитных швов отсутству-

ет и усилия сжатия через швы не передаются. Такая ситуация воз-

Такие связи существуют даже в случае свободногоИопирания настила, при котором взаимному сдвигу элементов перекрытия сопротивляют-

можна прежде всего на участках с отрицательной кривизной ригеля и

при проявлении усадочных деформаций материала замоноличивания.

ся силы трения и сцепления. ВозникающиеДпри этом касательные напряжения зависят от давления Q со стороны загружаемого настила, а

Для обжатия межплитных швов необходимы связи, препятствующие

раздвижке нижних граней плит по линии опирания настила на ригель.

швов на сжатие и действием сдвигающих усилий, вызывающих внецентренное растяжение ригеля. При этом поперечные сечения ригеля испытывают действие растягивающих усилий. Равнодействующие усилий сжатия N и сдвига Т взаимно уравновешены, что легко доказать, если рассмотреть равновесие вырезанной условно из перекрытия плиты, т.е. T = Ny1 – Ny2, где Ny1 и Ny2 – равнодействующие усилий сжатия, передающиеся на плиту со стороны межплитных швов.

13.2. Модели расчёта системы настила с ригелем

Анализ механизма влияния настила на ригель позволяет более четко и обоснованно сформулировать расчетные предпосылки, необ-

71

ходимые при разработке методов расчета ригелей как элементов конструктивной системы перекрытия. Возможны две модели расчета балочных ригелей с настилом на поперечную нагрузку (рис. 13.4).

В первой модели (рис. 13.4, а) форму и размеры расчетных сечений ригеля принимают неизменными на всех стадиях деформирования. Влияние настила на ригель учитывают дополнительным за-

гружением ригеля усилиями τ. Давление настила на ригель после замыкания связей в перекрытии распределяют с учетом влияния кручения отдельных плит. Ригель рассматривают как внецентренно загруженный элемент. Перераспределенное давление в сочетании с действием растягивающих усилий обеспечивает, как правило, эффективное уменьшение изгибающих моментов в нормальных сечениях ригеля. При таком подходе достаточно простому расчету ригеля предшествует весьма сложный статический расчет перекрытия как пространственной системы. На основании расчета системы осуществляется перераспределение внешней нагрузки и приведение ее к виду, удобному для статического расчета ригеля, т.е. статический расчет выполняют в

Рис. 13.4. Расчетные модели ригеля в системе "ригель – настил"

Для второй модели (рис. 13.4, б) нагрузку на ригель собирают по правилам грузовых площадей и пространственный расчет перекрытия не требуется. Влияние настила учитывают при формировании расчетных комплексных сечений, которые состоят из нормальных сечений

72