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 l₂/l₁= 1...1,5. 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 1/50l₁.

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 экономичны, чем перекрытия с балочными плитами при той же сетке колонн.

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

Рис. ХI.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

Меньшую сетку не доводят до опоры на расстояние t_k(рис. IX.29,а). В плитах, неразрезных и закрепленных на опоре, принимаютt_k=l/4, в плитах, свободно опертыхt_k=l/8, гдеl₁меньшая сторона опорного контура. Пролет­ную арматуру плит конструируют также и из унифициро денных сеток с продольной рабочей арматурой. Сетки укладывают в пролете в два слоя во взаимно перпенди­кулярном направлении (рис. XI.29,б). Монтажные стер­жни сеток не стыкуются.

Надопорная арматура неразрезных многопролетных плит, опертых по контуру, при плоских сетках в пролете конструируется аналогично надопорной арматуре балоч­ных плит (см. рис. XI.23, в). Армирование может осуществляться также с применением типовых рулонных сеток 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. XI.29, б) или дополнительные плоские сетки (рис. XI.29, в).

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

Плиты, опертые по контуру, рассчитывают кинемати­ческим способом метода предельного равновесия. Плита в предельном равновесии рассматривается как система плоских звеньев, соединенных друг с другом по линиям излома пластическими: шарнирами, возникающими в /пролете приблизительно по биссектрисам углов и на опоpax вдоль балок (рис. XI.30, в). Изгибающие моменты плиты М зависят от площади арматуры А_s, . пересечен­ной пластическим шарниром, и определяются на 1 м ширины плиты по формуле М=R_sA_sz_b.

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 М₁, М₂и опорных моментовM₁,. M’₁М_II, M’_II(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

Внешняя нагрузка в связи с провисанием плиты пе­ремещается и совершает работу, равную произведению интенсивности нагрузки q на объем фигуры перемещения:

где q=g+υ

При этом работа внутренних сил определяется ра­ботой изгибающих моментов на соответствующих углах поворота (см. рис. XI.30, в)

Из условия равенства работ внешних и внутренних сил А_q=А_mприравняем формулы (XI.37) и (XI.38), а угол поворота φ заменим его значением по формуле (XI.36). Тогда

Если одна из нижних сеток плиты не доходит до опоры на ¼ l, 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 M₁, М₂и четыре опорных моментаM₁, M'₁, М_II, М'_II. 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

Если плита имеет один или несколько свободно опертых краев, то соответствующие опорные моменты в урав­нениях (XI.39) и (XI.40) принимают равными нулю. Расчетные пролеты l₁иl₂принимают равными рас­стоянию (в свету) между балками или расстоянию от оси опоры на стене до грани балки (при свободном опирании).

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 l_k/l<1,5—на 20% и при 1,5<l_k/l<2—на 10%, гдеl—расчетный пролет плиты в направлении, перпендикулярном краю перекрытия;l_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.