Безбалочные сборные перекрытия

Применяются при больших нагрузках на перекрытие >10 кН/м². Сетка колонн 6х6 м; 6х9 м. В сборном варианте 3 основных элемента: капитель, надколонная (межколонная) плита, пролетная (центральная) плита.

Рис.25. Сборное безбалочное перекрытие:

1 – надколонная плита; 2 – пролетная плита; 3 – колонна; 4 – пустотелая капитель; 5 – бетон замоноличивания

Конструкция рассматривается как система рам с жесткими узлами, расположенными в двух взаимноперпендикулярных направлениях. Надколонные панели рассчитываются как неразрезные балки по выровненным моментам за счет перераспределения моментов:

Расчетный пролет надколонных панелей равен расстоянию в свету между капителями, увеличенному на 5%. Надколонные плиты играют роль широких балок. Центральную (пролетную) панель рассчитывают по методу предельного равновесия с учетом частичного закрепления в опорном контуре.

Панели могут быть с ребрами или пустотными; капители - полыми или сплошными.

Основная расчетная арматура в капителях ставится сверху, а стенки ее армируют конструктивно. В целом капители рассчитывают на нагрузку от опорных реакций и моментов надколонных плит. Рассчитывают также стенку капители как консоль на монтажную нагрузку. Пример расчета сборного безбалочного перекрытия см. в [4,6].

Расчет центральной плиты

При расчете по кинематическому способу метода предельного равновесия плиту рассматривают как механизм с жесткими звеньями, соединенными линейными пластическими шарнирами – линиями излома, форма расположения которых напоминает конверт (конвертная схема излома) (рис.26). В предельном равновесии плита под нагрузкой провисает, и ее плоская поверхность превращается в поверхность пирамиды, гранями которой служат треугольные и трапециевидные звенья. Высотой пирамиды является максимальное перемещение плиты .

Из равенства работ внешних сил и предельных внутренних усилий (моментов) на малых возможных перемещениях (углах поворота) определяют величину нагрузки, при которой становится возможным превращение конструкции в пластический механизм, т. е. разрушение конструкции по “конвертной схеме” [1].

Работа внешних сил:

;

где q – интенсивность нагрузки; V – объем фигуры перемещения, .

Работа внутренних сил (предельных моментов):

_, где ,

M₁ и M₂ – пролетные моменты, M_I, M_I^′, M_II, M_II^′ – опорные моменты.

Из равенства работ , подставив , получим

.

При проверке прочности, если задана арматура и предельные моменты, то из равенства работ находят q, при которой конструкция будет разрушаться.

При проектировании плиты под заданную нагрузку имеем одно уравнение с 6-тью неизвестными. Для решения его задаемся соотношением этих моментов, т. е. выражаем через один все остальные моменты.

Предельные моменты в плите в долях от М₁

Для плиты со свободно опертыми краями опорные моменты равны нулю. При конструировании рабочую арматуру располагают вдоль меньшего пролета ниже арматуры в перпендикулярном направлении.