8. Особенности расчета и конструирования монолитных перекрытий

Безбалочное монолитное перекрытие представляет собой сплошную плиту, опертую непосредственно из ко­лонны с капителями (рис. XI.36, а). Устройство капите­лей вызывается конструктивными соображениями, с тем чтобы: а) создать достаточную жесткость в месте сопря­жения монолитной плиты с колонной; б) обеспечить прочность плиты на продавливание по периметру капи­тели; в) уменьшить расчетный пролет безбалочной пли­ты и более равномерно распределить моменты по ее ши­рине.

Безбалочные перекрытия проектируют с квадратной или прямоугольной равнопролетной сеткой колонн. От­ношение большего пролета к меньшему при прямоуголь­ной сетке ограничивается отношением l₁/l2≤l,5. Рацио­нальная квадратная сетка колонн 6X6 м. По контуру здания безбалочная плита может опираться на несущие стены, контурные обвязки или консольно выступать за капители крайних колонн (рис. XI.36, б).

Для опирания безбалочной плиты на колонны в про­изводственных зданиях применяют капители трех типов

(рис. XI.36, в): тип I — при легких нагрузках; типа II и III — при тяжелых нагрузках. Во всех трех типах капи­телей размер между пересечениями направлений скосов с нижней поверхностью плиты принят исходя из распре­деления опорного давления в бетоне под углом 45°. Этот размер принимают с= (0,2...0,3) l. Размеры и очер­тание капителей должны быть подобраны так, чтобы ис­ключить продавливание безбалочной плиты по перимет­ру капители. Для этого на любом расстоянии х и соответственно у от оси колонны должно быть соблюдено ус-е прочности:

Толщину монолитной безбалочной плиты находят из условия достаточной ее жесткости h== (1/32—1/35) l₂ (где l₂—размер большого пролета при прямоугольной сетке колонн); для безбалочной плиты из бетона на пористых заполнителях h=(1/27...1/30) l₂.

Безбалочное перекрытие рассчитывают по методу предельного равновесия. Экспериментально установле­но, что для безбалочной плиты опасными (расчетными) загружениями являются: полосовая нагрузка через про­лет и сплошная по всей площади.

9. Виды, особенности расчета и конструирования ж/б балок покрытий

Балки покрытий могут быть пролетом 12 и 18 м, а в отдельных конструкциях—пролетом 24 м. Очертание верхнего пояса при двускатном покрытии может быть трапециевидным с постоянным уклоном, ломаным или криволинейным (рис. XIII.33, а—в). Балки односкатного покрытия выполняют с параллельными поясами или ло­маным нижним поясом, плоского покрытия — с парал­лельными поясами (рис. XIII.33, г — е). Шаг балок по­крытий 6 или 12 м.

Высоту сечения балок в середине пролета принимают (1/10-1/15)l.Высоту сечения двускатной трапециевидной балки в середине пролета определяет уклон верхнего пояса 1:12 и типовой размер высоты сечения на опоре 800 мм (или 900 мм). Балки с криволи­нейным верхним поясом приближаются по очертанию к эпюре изгибающих моментов и теоретически несколько выгоднее по расходу материалов, однако усложненная форма повышает стоимость их изготовления.

Ширину верхней сжатой полки балки для обеспечения устойчивости при транспортировании и монтаже прини­мают (1/50—1/60)l. Ширину нижней полки для удобного размещения продольной растянутой арматуры принима­ют 250—300 мм.

Двускатные балки выполняют из бетона класса В25—В40 и армируют напрягаемой проволочной, стерж­невой и канатной арматурой (рис. XIII.34). При армиро­вании высокопрочной проволокой ее располагают груп­пами по 2 шт. в вертикальном положении, что создает удобства для бетонирования балок в вертикальном по­ложении. Стенку балки армируют сварными каркасами, продольные стержни которых являются монтажными, а поперечные — расчетными, обеспечивающими прочность балки по наклонным сечениям; приопорные участки ба­лок для предотвращения образования продольных тре­щин при отпуске натяжения арматуры (или ограничения ширины их раскрытия) усиливают дополнительными по­перечными стержнями, которые приваривают к стальным закладным деталям.

Двускатные балки двутаврового сечения для ограни­чения ширины раскрытия трещин, возникающих в верх­ней зоне при отпуске натяжения арматуры, целесообраз­но армировать также и конструктивной напрягаемой ар­матурой, размещаемой в уровне верха сечения на опоре. Этим уменьшаются эксцентриситет силы обжатия и предварительные растягивающие напряжения в бетоне верхней зоны.

Двускатные балки прямоугольного сечения с часто расположенными отверстиями условно называют решет­чатыми балками. Типовые решетчатые балки в зависимости от значения расчетной нагрузки имеют градацию ширины прямоугольного сечения 200, 240 и 280 мм. Для крепления плит покрытий в верхнем поясе балок всех типов заложены стальные детали.

Балки покрытия рассчитывают как свободно лежа­щие; нагрузки от плит передаются через ребра. При пя­ти и больше сосредоточенных силах нагрузку заменяют эквивалентной равномерно распределенной. Для дву­скатной балки расчетным оказывается сечение, располо­женное на некотором расстоянии х от опоры. Так, при уклоне верхнего пояса 1: 12 и высоте балки в середине пролета h=l:12 высота сечения на опоре составит h_oп = l :24, а на расстоянии х от опоры

Положим рабочую высоту сечения балки h₀=βh_x, изги­бающий момент при равномерно распределенной на­грузке

тогда площадь сечения продольной арматуры

Расчетным будет то сечение балки по ее длине, в ко­тором A_sx достигает максимального значения. Для отыс­кания этого сечения приравниваем нулю производную

Из решения квадратного уравнения найдем х=0,37l. В общем случае расстояние от опоры до расчетного сечения x=0,35...0,4l.

Поперечную арматуру определяют из расчета прочно­сти по наклонным сечениям. Затем выполняют расчеты по трещиностойкости, прогибам, а также расчеты проч­ности и трещиностойкости на усилия, возникающие при изготовлении, транспортировании и монтаже. При расче­те прогибов трапециевидных балок следует учитывать, что они имеют переменную по длине жесткость.

Балки двутаврового сечения экономичнее решетчатых по расходу арматуры приблизительно на 15 %, по расхо­ду бетона — приблизительно на 13 %.