Монолитные ребристые перекрытия с балочными плитами

Монолитные ребристые перекрытия состоят из плит, второстепенных балок и главных балок, которые бетонируются вместе и представляют собой единую конструкцию. Плита опирается на второстепенные балки, а второстепенные — на главные балки, опорами которых служат колонны и стены (рис. 9.5, а).

Проектирование монолитного перекрытия включает в себя компоновку конструктивной схемы, расчет плит, второстепенных и главных балок, их конструирование.

При компоновке выбирают сетку и шаг колонн, направление главных балок, шаг второстепенных балок. Это производится с учетом назначения сооружения, архитектурно-планировочного решения, технико-экономических показателей и т.п. Главные балки располагаются параллельно продольным стенам или перпендикулярно им (рис. 9.5, б, в) и имеют пролет l₁ = 6...8 м. Первое решение выгодно при необходимости лучшей освещенности потолка, второе целесообразно при больших оконных проемах и необходимости обеспечить жесткость здания в поперечном направлении. Пролет второстепенных балок l₂=5...7м, плит l=1,5...3 м. По экономическим соображениям принимают такое расстояние между балками, чтобы толщина плиты была возможно меньшей, но не менее значений, указанных в § 4.1. Высота сечения второстепенных балок составляет (1/12...1/20)l₂, главных (l/8...1/15)l₁, ширина сечений балок b = (0,4...0,5)h. Перекрытия, как правило, выполняют из бетона класса В15 и армируют арматурной проволокой классов Вр-I, B-I и стержневой арматурой классов А-II, А-III.

Рис. 9.5. Конструктивные схемы монолитных ребристых

перекрытий с балочными плитами:

1 — плита; 2 — второстепенная балка; 3 — главная балка; 4 — колонна

■ Расчет и конструирование балочной плиты. Различают плиты монолитных перекрытий балочные и опертые по контуру. В балочных плитах, характеризуемых соотношением l_y/l_x>2, кривизна плиты и изгибающие моменты от нагрузки значительно больше в поперечном направлении, чем в продольном (рис. 9.6, а). Поэтому изгибом в продольном направлении пренебрегают. В плитах, опертых по контуру, необходимо учитывать изгиб в обоих направлениях. В ребристых перекрытиях наиболее часто встречаются балочные плиты. Для расчета таких плит выделяют полосу шириной 1 м (рис. 9.5, б, в) и рассматривают ее как неразрезную балку, опертую на второстепенные балки и наружные стены. Расчет плиты производят с учетом перераспределения усилий, при этом в целях упрощения конструирования принимают (см. рис. 9.6, б):

в первом пролете и на первой промежуточной опоре

в средних пролетах и на средних опорах

Рис. 9.6. Расчетная схема и армирование монолитных балочных плит

Расчетное значение средних пролетов принимают равным расстоянию между гранями второстепенных балок l₀₂ = l₂—b, крайних пролетов (при свободном опирании одного конца плиты на стену) — расстоянию между гранью ребра балки и осью опоры на стене l₀₁=l₁—0,5b.

В балочных плитах, окаймленных по контуру балками, горизонтальным смещениям опорных сечений препятствует распор Н, возникающий вследствие жесткости этих балок и повышающий несущую способность плиты (см. рис. 9.6, б). Учитывают это явление путем снижения моментов в средних пролетах и на средних опорах на 20%. Площадь арматуры в расчетных сечениях определяют как для прямоугольного сечения с одиночной арматурой шириной b=100 см и высотой h_f.

Расчет плит по наклонным сечениям не производят, так как практически всегда соблюдается условие (4.33).

Армирование многопролетных балочных плит осуществляют, как правило, сварными рулонными сетками. При этом для плит с h_f=6...10 см обычно применяют непрерывное армирование (рис. 9.6, г) рулонными сетками с продольной рабочей арматурой (d≤5 мм), а для плит с h_f>10 см — раздельное армирование (рис. 9.6, д) плоскими или рулонными сетками с поперечной рабочей арматурой. При непрерывном армировании основную арматуру с площадью A_s подбирают по моменту ql /16, а в первом пролете и над первой опорой устанавливают дополнительную арматуру ΔA_s, подбирая по моменту ΔM=ql /11-ql /16.

При сложном форме плит, наличии неупорядоченных отверстий, реконструкции возможно применение вязаных сеток.

■ Расчет и конструирование второстепенной балки. Второстепенную балку рассчитывают как неразрезную конструкцию, опирающуюся на главные балки и наружные стены на равномерно распределенную нагрузку (g₁ + v), передаваемую плитой с полосы b_f (см. рис. 9.5, б, в), и нагрузку от собственной массы g₂ балки q = (g₁ + v)b_f+g₂.

Изгибающие моменты и поперечные силы при равных или отличающихся друг от друга в пределах 20% пролетах определяют с учетом перераспределения усилий по формулам: в первом пролете M₁ = ql /11; на первой от края опоре М_в=ql /14; в остальных пролетах и над опорами M = ql /16; Q_A=0,4ql₀₁; Q_B,l=0,6ql₀₁; на первой промежуточной опоре справа и на всех остальных опорах Q_B,r=Q = 0,5ql₀₂, где l_0i — расчетный пролет второстепенной балки, принимаемый равным расстоянию в свету между главными балками, а при опирании на наружные стены расстоянию от оси опоры на стене до грани главной балки (рис. 9.7, а).

Для определения отрицательных моментов в пролетах и рационального размещения арматуры по длине второстепенной балки рекомендуется строить огибающие эпюры моментов. При этом учитывают разгружающее влияние главной балки, создающей дополнительное закрепление на опорах [13]. Размеры сечения уточняют по моменту на первой промежуточной опоре, принимая ξ = 0,35, тогда h₀ = 1,8 . Затем унифицируют размеры и подбирают рабочую арматуру в расчетных нормальных сечениях: в первом и средних пролетах — как для таврового сечения, на первой промежуточной и средних опорах — как для прямоугольного шириной b. На действие отрицательного момента в средних пролетах расчет ведут как для прямоугольного сечения. Расчет поперечного сечения выполняют для трех наклонных сечений: у крайней свободной опоры (на Q_A) и у первой промежуточной опоры слева и справа (на Q_B,l, Q_B,r).

Второстепенные балки армируют в пролете сварными каркасами, которые доводят до опор элемента и соединяют с каркасами следующего пролета стыковыми стержнями d₁>0,5d, заводимыми за грани балки, в каждый пролет на длину не менее 15d₁. На промежуточных опорах балки армируют узкими сетками b = 400...600мм или широкими сварными сетками с поперечной рабочей арматурой, раскатываемыми над главными балками. Если сеток две, то они в целях экономии стали смещаются друг относительно друга (рис. 9,7, а).

■ Расчет и конструирование главных балок. На главную балку передаются постоянные и временные сосредоточенные нагрузки от второстепенных балок, равные их опорным реакциям (без учета неразрезности). Кроме того, учитывается собственная масса главной балки, которую разрешается приводить к сосредоточенным грузам, приложенным в местах опирания второстепенных балок и равным массе участков главной балки между второстепенными балками.

В расчетном отношении главная балка монолитного ребристого перекрытия рассматривается как неразрезная, загруженная сосредоточенными грузами. Изгибающие моменты и поперечные силы определяют с учетом перераспределения усилий. Размеры сечений главной балки уточняют по моменту у грани колонны, тогда h₀ = 1,8 ; h=h₀+(6...8) см, так как над главными балками располагается арматура плиты и сеток второстепенных балок. Расчетное сечение главных балок принимают в пролете — тавровое, на опоре—прямоугольное. В пролете главную балку армируют 2...3 плоскими каркасами, соединенными перед установкой в пространственный каркас (рис. 9.7, б). При наличии третьего каркаса его обычно не доводят до грани опоры, обрывая в соответствии с эпюрой моментов. На опоре главная балка армируется двумя самостоятельными каркасами с рабочей арматурой вверху.

Рис. 9.7. Конструирование второстепенных и главных балок:

1 — второстепенная балка; 2 — главная балка; 3 — колонна

На главную балку нагрузка от второстепенной передается через сжатую зону последней (рис. 9.7, в). Эта нагрузка воспринимается поперечной арматурой главной балки, а при необходимости ставятся дополнительные сетки. Длина зоны, в пределах которой учитывается поперечная арматура, воспринимающая опорную реакцию второстепенных балок, определяется по формуле a = 2h_s+b (см. § 6.3).

Необходимая площадь рабочей арматуры см. формулу (6.5)]

где F — реакция опоры второстепенной балки; h₀ — рабочая высота главной балки.