Железобетонные плиты покрытий

В настоящее время существует целый ряд типов плит (панелей) покрытий, решаемых по беспрогонной схеме, и постоянно разрабатываются новые конструктивные решения. Наибольшее распространение получили плиты пролетом 12 м (рис. 11.9, а) и 6 м, шириной 3 м (основные) и 1,5 м (доборные) с двумя продольными и поперечными ребрами. Основная продольная арматура выполняется предварительно напряженной. Полка армируется сварной сеткой, поперечные ребра — сварными каркасами. Толщина полки принимается 2,5 см для плит пролетом 12 м и 3 см для плит пролетом 6 м. Бетон плит l = 12 м классов В30...В40, плит l =6 м—В15...В30. В ряде случаев уменьшают высоту сечения продольных ребер к опоре, что дает экономию бетона (до 9 %) и снижает стоимость конструкции. Поскольку нагрузка от собственной массы плит покрытия составляет значительную долю от полной нагрузки, целесообразно изготовлять их из бетона на легких заполнителях (γ=18 кН/м3), что снижает массу конструкций до 25 %.

Расчет плит в продольном направлении производят как однопролетных свободно опертых балок таврового сечения на совместное действие постоянных (от массы плиты и кровли) и временных (от снега) нагрузок.

Полка плиты в зависимости от расстояния между поперечными ребрами рассчитывается как неразрезная балочная плита или плита, опертая по контуру (см. гл. 9). Наиболее сложное напряженное состояние в плите возникает в опорных сечениях, которые усиливаются вутами и армируются дополнительными сетками.

Рис. 11.9. Конструкции плит покрытия:

1 — монтажная петля; 2 — напрягаемая арматура

Весьма экономичными и простыми в изготовлении являются плиты типа «2Т» размерами 3×6, 3×12 м при поперечном расположении ригелей) и 3×18, 3×24 м (при продольном) (рис. 11.9,б). К недостаткам этих конструкций относится сложность устройства продольных швов между плитами.

Существует два способа изготовления этих плит: полка плиты и ребра бетонируются совместно; продольные предварительно напряженные ребра изготовляют заранее из бетона класса В40, а затем бетонируют полку. Связь ребер с полкой обеспечивают за счет устройства выпусков арматуры и сцепления бетона. Раздельное изготовление экономичнее, поскольку позволяет снизить класс бетона полок до В15. Продольная арматура ребер — из высокопрочной стали, полка армируется сетками. В продольном направлении плиты рассчитывают как свободно опертые однопролетные балки таврового сечения, в поперечном — учитывается разгружающее влияние свесов полок.

Плита крупноразмерная железобетонная сводчатая КЖС представляет собой короткую цилиндрическую оболочку с предварительно напряженными ребрами — диафрагмами сегментного очертания (рис. 11.9,б). Размеры плит в плане 3×12, 3×18 и 3×24 м. Очертание поверхности оболочки принимают по квадратной параболе. Толщина оболочки не должна быть менее 30 мм в середине пролета с утолщением до 140...160 мм у торцов. Высоту поперечного сечения плиты в середине пролета принимают (1/15...1/20) l в зависимости от пролета и нагрузки. Для уменьшения массы плиты диафрагмы проектируют минимальной толщины (40 мм) с вертикальными ребрами жесткости. Основную напрягаемую арматуру располагают в нижней части диафрагмы. По концам напрягаемых стержней предусматривают анкерные детали, обеспечивающие надежное закрепление рабочей арматуры в бетоне опорного узла. Эта арматура играет роль затяжки рассматриваемой сводчатой системы. Диафрагму армируют сварными каркасами только в опорных зонах, в вертикальных ребрах устанавливают стержни-подвески. Армируют оболочки сварной сеткой, подбираемой по расчету. Сопряжение оболочки с диафрагмой выполняют с помощью пологих вутов.

Плиты КЖС проектируют из бетонов классов В25...В50 в зависимости от пролетов и нагрузок. При расчете плиту рассматривают как цилиндрический свод, работающий совместно с диафрагмами. Полагают, что вдоль направляющей оболочки действует только продольная сила N, поперек — поперечные силы Q и изгибающие моменты М (см. рис. 11.9, в).

Изгибающий момент в системе «оболочка — диафрагма» (в продольном направлении) воспринимается растянутой арматурой диафрагм и полкой (оболочкой), работающей на сжатие. В соответствии с этим необходимую площадь сечения рабочей арматуры диафрагмы As,d и толщину оболочки h определяют из условий:

где М — изгибающий балочный момент в рассматриваемом сечении от расчетных нагрузок; z — расстояние от срединной поверхности оболочки до оси рабочей арматуры; γ₀ — коэффициент условий работы; b_f — ширина панели поверху.

Расчет плит КЖС на поперечную силу, по деформациям, образованию и раскрытию трещин рассмотрен в [9].

Плиты КЖС экономичны, достаточно просты в изготовлении. Наиболее существенным их недостатком явля­ется трудоемкость устройства кровли по криволинейной поверхности.

Наряду с КЖС разработаны крупноразмерные плиты покрытий типа П размерами 3×18, 3×24 м под малоуклонную кровлю (рис. 11.9,г). Достоинство этих плит по сравнению с плитами КЖС — упрощение работ по устройству кровли, а стоимость плит типа П с учетом эксплуатационных расходов примерно равна стоимости плит КЖС Общим недостатком крупноразмерных плит является усложнение устройства внутренних коммуникаций в уровне покрытия.

В последние годы предложены технические решения плит покрытия, направленные на снижение расхода материалов и трудоемкости возведения. К ним относятся плиты с решетчатыми ребрами под малоуклонную кровлю 3×18, 3×24 м, а также неразрезные ребристые плиты 3×24 м, укладываемые по стропильным конструкциям шагом 6 м.

В некоторых республиках нашей страны и за рубежом применяют • также гиперболические панели-оболочки, плиты типа «Динакор» с квадратными пустотами и т. п. Однако использование их весьма ограничено из-за сложностей устройства кровли или изготовления панелей.