§ XI.4. Ребристые монолитные перекрытия

С ^ПЛИТАМИ, ОПЕРТЫМИ ПО КОНТУРУ

1. Конструктивные схемы перекрытий

В состав конструктивной схемы перекрытий входят

плиты, работающие на изгиб в двух направлениях, и'

поддерживающие их балки. Все элементы перекрытия

монолитно связаны.

Размер сторон плиты в каждом направлении

достигает 4—6 м; практически возможное отношение сторон

/2//i = l-..l,5. Балки назначают одинаковой высоты и

располагают по осям колонн в двух направлениях (рис.

XI.27, а). Перекрытия без промежуточных колонн и с

малыми размерами плит (менее 2 м) называют

кессонными (рис. XI.27, б). Толщина плиты в зависимости от

ее размеров в плане и значения нагрузки может

составлять 5—14 см, но не менее '/so h-

Перекрытия с плитами, опертыми по контуру,

применяют главным образом по архитектурным соображениям,

например для перекрытия вестибюля, зала и т. п. По

расходу арматуры и бетона эти перекрытия менее эко-

Э22

ромичны, чем перекрытия с балочными плитами при той

рке сетке колонн.

t Опыты показали, что предельная разрушающая

нагрузка при прямоугольном и диагональном

расположении арматуры одинакова (рис. XI.28, а, б). Однако

прямоугольные сетки проще в изготовлении, поэтому их

применяют для армирования плит.

Характер разрушения плит, опертых по контуру, под

действием равномерно распределенной нагрузки виден

на рис. XI.28, в, г. На нижней поверхности плиты

трещины направлены по биссектрисам углов, на верхней

поверхности при заделке плиты по контуру трещины идут

параллельно сторонам и имеют закругления в углах,

перпендикулярные диагоналям.

Установить характер разрушения железобетонных

плит, опертых по контуру, важно для расчета их

несущей способности и конструирования арматуры.

2. Расчет и конструирование плит, опертых

по контуру

Плиты, опертые по контуру, армируют плоскими

сварными сетками с рабочей арматурой в обоих

направлениях. Поскольку изгибающие моменты в пролете,

приближаясь к опоре, уменьшаются, количество стержней

в приопорных полосах уменьшают. С этой целью в

пролете по низу плиты укладывают две сетки разных раз-

Рис. XI.27. Конструктивные

планы ребристых перекрытий

с плитами, опертыми по

контуру

1—3— соответственно угловая,

первая и средняя панели

Рис. XI.28. Схемы

армирования и характер разрушения при

испытании плит, опертых по

контуру

В)

а) 1 2 3

I I I

и

ll

1,

и

и

Сч

СМ

а

а

8

1

4

21'

323

Рис. Х1.29. Армирование плит, опертых по контуру

а—плоскими сварными сетками; б — узкими сварными сетками; 1—•

пролетные сетки нижнего слоя; 2 — пролетные сетки, укладываемые

на сетки 1

а)

Пластический шарнир на опоре

\ Пластический шарнир

В пролете

6)

N

Мж'

1

ь,

Mi

Рис. XI.30. К расчету плит, опертых по контуру, по методу

предельного равновесия

меров, обычно с одинаковой площадью сечения

арматуры. Меньшую сетку не доводят до опоры на расстояние

tk (рис. IX.29,а). В плитах, неразрезиых и закрепленных

на опоре, принимают /* = //4, в плитах, свободно опертых

tk/t/8, где 1\ меньшая сторона опорного контура.

Пролетную арматуру плит конструируют также и из унифициро-

324

иных сеток с продольной рабочей арматурой. Сетки

вкладывают в пролете в два слоя во взаимно перпенди-

'лярном направлении (рис. XI.29,б). Монтажные стер-

|Жни сеток не стыкуются.

I- Надопорная арматура неразрезных многопролетных

|влит, опертых по контуру, при плоских сетках в пролете

^конструируется аналогично надопорной арматуре балоч-

|!яых плит (см. рис. XI.23, в). Армирование может

осуществляться также с применением типовых рулонных се-

Ьток с продольной рабочей арматурой, раскатываемых

[во взаимно перпендикулярном направлении.

> В первом пролете многопролетных плит изгибающий

^¦момент больше, чем в средних, поэтому поверх основных

'Сеток укладывают дополнительные рулонные сетки (рис.

1X1.29,6) или дополнительные плоские сетки (рис.

XI.29, в).

Плиты, опертые по контуру, рассчитывают

кинематическим способом метода предельного равновесия. Плита

:в предельном равновесии рассматривается как система

Дгоюских звеньев, соединенных друг с другом по линиям

•излома пластическими шарнирами, возникающими в

/пролете приблизительно по биссектрисам углов и на опо-

' pax вдоль балок (рис. XI.30, в). Изгибающие моменты

плиты М зависят от площади арматуры As,

пересеченной1 пластическим шарниром, и определяются на 1 м ши-

'рины плиты по формуле M=RsAsZb.

При различных способах армирования плит, опертых

"по контуру, составляют уравнение работ внешних и

внутренних сил на перемещениях в предельном равновесии

[и определяют изгибающие моменты от равномерно

распределенной нагрузки. :

Панель плиты в общем случае испытывает действие

пролетных Mi, М2 и опорных моментов Mi, Mi Мц, Мп

(рис. XI.30,б). В предельном равновесии плита под

нагрузкой провисает, и ее плоская поверхность

превращается в поверхность пирамиды, гранями которой служат

треугольные и трапециевидные звенья. Высотой

пирамиды будет максимальный прогиб плиты f, угол

поворота звеньев

Ф = tg9 = 2///1. (XI.36)

Внешняя нагрузка в связи с провисанием плиты

перемещается и совершает работу, равную произведению

825

интенсивности нагрузки q на объем фигуры перемещения; I

Aq = qV — , (XI.3?)

где q=g+v.

При этом работа внутренних сил определяется

работой изгибающих моментов на соответствующих углах

поворота (см. рис. XI.30, в)

AM = 2Л*Ф = BфЛ*, Н- срЛ*! + <рМ{) 12 + B<?М2 ¦+ фЛ*„ + VM'U) lv

(XI. 38)

Из условия равенства работ внешних и внутренних

сил А„—Ам приравняем формулы (XI.37) и (XI.38), а

угол поворота ф заменим его значением по формуле

(XI.36). Тогда

12 C'2У='2BЛ11 + М

+ ^B^,+ ^,,+^,). (XI.39)

Если одна из нижних сеток плиты не доходит до

опоры на 'Д /, площадь нижней рабочей арматуры,

пересеченной линейным пластическим шарниром в краевой

полосе, будет вдвое меньше и формула (XI.39)

принимает вид

В правые части уравнений (XI.39) — (XI.40) входят

расчетные моменты на единицу ширины плиты: два

пролетных момента Mi, M2 и четыре опорных момента Mi,

Mj, Ми, М'и. Пользуясь рекомендуемыми

соотношениями между расчетными моментами, согласно табл. XI.2,

задачу сводят к одному неизвестному.

Таблица XI.2. Соотношения между расчетными моментами

в плитах, опертых по контуру

hlh

1-1,5

1,5—2

MJM,

0,2-1

0,15—0,5

MlJM1 и м\ М,

1,3—2,5

1—2

1,3—2,5

0,2—0,75

326

[ Если плита имеет один или несколько свободно опер-

Йгых краев, то соответствующие опорные моменты в

уравнениях (XI.39) и (XI.40) принимают равными нулю.

Расчетные пролеты 1\ и /2 принимают равными

расстоянию (в свету) между балками или расстоянию от

оси опоры на стене до грани балки (при свободном опи-

рании).

В плитах, окаймленных по всему контуру

монолитно-связанными с ним балками, в предельном равновесии

возникают распоры, повышающие их несущую

способность. Поэтому при подборе сечений арматуры плит

изгибающие моменты, определенные расчетом, следует

уменьшить: в сечениях средних пролетов и у средних

Опор — на 20%; в сечениях первых пролетов и первых

промежуточных опор при Ik/К 1,5—на 20% и при

l,5<lh/t<2—на 10 %, где /—расчетный пролет плиты в

направлении, перпендикулярном краю перекрытия; k —

расчетный пролет плиты в направлении, параллельном

краю перекрытия.

Сечение арматуры плит подбирают как для

прямоугольных сечений. Рабочую арматуру в направлении

меньшего пролета располагают ниже арматуры, идущей

в направлении большего пролета. В соответствии с

таким расположением арматуры рабочая высота сечения

плиты для каждого направления различна и будет

отличаться на размер диаметра арматуры.

3. Расчет и конструирование балок

Нагрузка от плиты на балки передается по грузовым

площадям в виде треугольников или трапеций (рис.

Х1.31,а).

Для определения этой нагрузки проводят

биссектрисы углов панели до их пересечения (рис. XI.31, б).

Произведение нагрузки g-\-v (на 1 м2) на соответствующую

грузовую площадь даст полную нагрузку на пролет

балки, загружённой с двух сторон панелями:

для балки пролетом h

для балки пролетом 12

(g + v

1— 2

2

(g + v) h B

2

h — 'i)

•

(XI.41)

(XI. 42)

327

б) ¦

t *. f

г-

r l1 \

у

45"!

Рис. Х1.31. Расчетные схемы и армирование балок ребристых

перекрытий с плитами, опертыми по контуру

В свободно лежащей балке изгибающие моменты от

такой нагрузки соответственно будут

12

-if)

24

(XI. 43)

(XI. 44)

Кроме того, следует учесть равномерно

распределенную нагрузку q от собственного веса балки и части

перекрытия с временной нагрузкой на ней, определяемой по

грузовой полосе, равной ширине балки Ъ.

Расчетные пролеты балок принимают равными

расстоянию в свету между колоннами или расстоянию от

оси опоры на стене (при свободном опирании) до грани

первой колонны. Для упрощения принимают расчетный

пролет балки равным пролету плиты в свету между

ребрами (с некоторой погрешностью в сторону увеличения

расчетного пролета балки).

Изгибающие моменты с учетом перераспределения

составляют:

828

в первом пролете и на первой промежуточной опоре

М = 0,7М0 + (<?'2/И); (XI.45)

в средних пролетах и на средних опорах

М = 0,5Л*в + (<?/2/16), (XI.46)

Мо определяют по формулам (XI.43) и (XI.44).

Р В трехпролетной балке момент в среднем пролете

^Следует принимать не менее момента защемленной балки

М = 0,4М0 + (<?/2/24). (XI. 47)

Порядок подбора сечения и принцип армирования

алки такие же, как главной балки ребристого

перекрытия с балочными плитами. На опорах балки арми-

|руют седловидными каркасами (рис, XI.31.fl), что

позволяет осуществить независимое армирование в

переселениях на колоннах. ¦ '

1 XI.5. БАЛОЧНЫЕ СБОРНО-МОНОЛИТНЫЕ

ПЕРЕКРЫТИЯ

\. Сущность сборно-монолитной конструкции

Сборно-монолитная конструкция перекрытия

состоит из сборных элементов и монолитных частей,

бетонируемых непосредственно на площадке. Затвердевший

бетон этих монолитных участков связывает конструкцию в

единую совместно работающую систему.

Сборные элементы перекрытия служат остовом для

монолитного бетона и в них размещена основная, чаще

всего напрягаемая арматура. Дополнительную арматуру

при монтаже можно укладывать на остов из сборных

элементов. Сборные элементы изготовляют из бетона

относительно высоких классов, бетон же монолитных

участков может быть класса В15.

Работа сборно-монолитной конструкции

характеризуется тем, что деформации монолитного бетона

следуют за деформациями бетона сборных элементов, и

трещины в монолитном бетоне не могут развиваться до тех

пор, пока они не появятся в предварительно

напряженном бетоне сборных элементов. Опыты показали, что

совместная работа сборных предварительно напряженных

элементов и монолитных частей возможна и при бетонах

На пористых заполнителях.

Следует учитывать, что применение сборно-монолит-

329

Рис. Х1.32. Сборно-монолитные перекрытия

1 — монолитный бетон; 2 — предварительно напряженная железобе«

тонная доска; 3 — сборный элемент

А-А

Б-Б

Рис. XI.33. Ребристые сборио-монолитные перекрытия с остовом из

железобетонных панелей

ной конструкции требует организации на площадке двух

процессов производства работ с различной технологией

и применением различных механизмов: монтаж сборных

элементов и бетонирование монолитных участков.

Поэтому их применение требует соответствующего

обоснования.

2. Конструкции сборио-моиолитиых перекрытий

При пролетах до 9 м возможны перекрытия с

предварительно напряженными элементами, которые имеют

вид железобетонной доски и служат остовом растянутой

330

боны балки, снабженной арматурой (рис. XI.32). На эти

риементы устанавливают корытной формы армирован-

шые элементы, а по ним, как по опалубной форме,

укладывают монолитный бетон. В неразрезных перекрытиях

^писанного типа над опорами устанавливают

дополнительную арматуру.

| Конструкция сборно-монолитного перекрытия, в ко-

§М)ром объем монолитного бетона составляет 30 %

общего бетона в перекрытии (рис. XI.33), образована из сбор-

,ных предварительно напряженных досок и панелей

копытной формы.

6, Бетон замоноличивания укладывают в пазы,

образованные между боковыми гранями смежных панелей. Не-

гразрезность главной и второстепенных балок

достигается укладкой на монтаже опорной арматуры. Для луч-

¦шей связи между сборным и монолитным бетоном из

¦Железобетонной доски — днища главной балки — выпу-

Лцены хомуты.

Сборно-монолитные ребристые перекрытия

рассчитывают с учетом перераспределения моментов, что дает

возможность уменьшить количество опорной арматуры,

укладываемой на монтаже. Возможность выравнивания

моментов для неразрезных сборно-монолитных

элементов проверена специальными опытами.