Збірно-монолітні балкові перекриття

У таких перекриттях поєднують­ся переваги збірних та монолітних. Вони складаються переважно з типових або спе­ціально запроектованих збірних елементів і укладеного по них шару монолітного бетону. Як приклад на рис. 10.20 наведено перекриття, що складається з типових попередньо напружених порожнистих плит, між якими розміщено монолітні ребра з робочою арматурою, що працюють як другорядні балки. Ці плити та монолітні ребра опираються на монолітні плити, які йдуть у перпендикулярному напрямі в міжколонних смугах і працюють, по суті, як головні балки ребристих перекрит­тів. Порожнисті плити мають пази в поздовжніх і торцевих гранях, після забетонування яких утворюються бетонні шпонки, а також частково заповнюються пус­тоти, обмежені заглушками в опорних частинах збірних плит. У такому перекрит­ті опалубка потрібна тільки під головні балки та монолітні ребра. Головні балки оперті на збірні колони, розташовані через 4...9 м. Сітка колон може бути квадрат­на або прямокутна. При застосуванні прямокутної сітки головні балки звичайно розташовують по короткому прольоту. Такі перекриття розраховують на наванта­ження до 5 кН/м² і використовують у цивільних будівлях.

Рис. 10.20. Збірно-монолітне перекриття типу “Сочі”: 1...3 – каркаси; 4 – стикові стержні; 5 – опалубка; 6 – шпонка; 7 – монолітна ділянка; 8 – каркас збірної частини; 9 – хомути; 9 – заглушка

 

Розрахунок їх ведуть для двох стадій: до набуття бетоном, який укладено на будівельному майданчику, зада­ної міцності на навантаження, що діють на цьому етапі будівництва, – вага збірних елементів, щойно укладеного бетону та монтажні навантаження; після набуття бе­тоном заданої міцності на навантаження, що діють у стадії експлуатації конструк­ції перекриття. Таке перекриття зовні нагадує безбалкове перекриття а за характером роботи і розрахунковою схемою – балкове. Для першої стадії розрахунок виконують як для елементів, що працюють за розрізною схемою, а за другою – як для нерозрізних, багатопролітних елементів. Армування конструкцій перекриття приймають відповідно до діючих у них зусиль. Арматура порожнистих плит може бути попередньо напружуваною або без попереднього напружування. Моноліт­ні ребра армують зварними каркасами, а над опорами додатково встановлюють ок­ремі стержні зі сталі класу А-ІІІ. Головні балки найчастіше армують в’язаними або зварними каркасами зі сталі класу А-ІІІ або А-ІІ.

 

Безбалкові перекриття

Монолітні безбалкові перекриття. Такі перекриття складаються з плити, що спирається безпосередньо на розширення колон, капітелі, які зменшують прольоти плити, гарантують її міцність на продавлення і збільшують жорсткість спряження плити з колонами.

Безбалкові перекриття застосовують у промислових та цивільних будівлях при корисних навантаженнях 5...30 кН/м² для будівництва холодильників, м’ясокомбінатів, молокозаводів, резервуарів, гаражів, багатоповерхових складів, фойє театрів. Вони бувають монолітні, збірні та збірно-монолітні, їхня перевага порівняно з балковими полягає у відсутності ребер, які виступають, що поліпшує освітле­ність приміщень, полегшує прокладання комунікацій і спрощує влаш­тування теплоізоляції. Менша конструктивна висота перекриття дає можливість знизити загальну висоту будівлі і скоротити витрати мате­ріалів на стіни.

У громадських будівлях застосування безбалкових перекриттів дає можливість поліпшити інтер’єр приміщень і збільшити відстані між опорами. Ці перекриття економічніші за балкові при прольотах 6...9 м і корисних навантаженнях понад 10 кН/м².

Сітка колон може бути квадратна або прямокутна з відношенням прольотів не більш як 1,5. Перекриття з квадратною сіткою колон найекономічніші.

Монолітні безбілкові перекриття. Ці перекриття складаються із суцільної плити, монолітно зв’язаної з капітелями (рис. 10.21, а). Товщину плити приймають (1/32...1/35) , де – розмір більшого прольоту при прямокутній сітці колон. В разі застосування бетону на пористих заповнювачах = (1/27...1/30) . Плита по контуру будівлі може спиратися на несучі стіни (рис. 10.21, д, І), контурні обв’язу­вальні балки (рис. 10.21, д, II)або консольно виступати за капітелі крайнього ряду (рис. 10.21, д, IIІ).

Застосовують три типи капітелей: при невеликих навантаженнях (< 10 кН/м²) – наведені на рис. 10.21, б, IV,апри великих (> 10 кН/м²) – на рис. 10.21, б, V та VI. Похил граней капітелей приймають, виходячи з розподілу опорного тиску в бетоні під ку­том 45°.

Розміри у плані і контур капітелі приймають залежно від наванта­ження та міцності бетону.

Товщину плити перевіряють розрахунком на продавлювання по контуру капітелі в місцях зміни її товщини, а також у зоні прикладення зосереджених на невеликій площі вантажів.

Міцність розрахункового перерізу без поперечної арматури (рис. 10.22, а) на продавлювання перевіряють за умовою

,

де – продавлювальна сила, яка при коефіцієнті надійності щодо навантаження дорівнює навантаженню на колону без навантаження на площі верхньої основи піраміди продавлювання (розміри , , х та у наведено на рис. 10.22, б):

;

– коефіцієнт, який приймають для важкого бетону рівним 1, для дрібнозернистого – 0,85, легкого – 0,8; и_т – середнє арифметичне між периметрами верхньої та нижньої основ піраміди продавлювання, що утворюється в межах робочої висоти перерізу, .

 

Рис. 10.21. Монолітне безбалкове перекриття: а – загальний вигляд; б – види капітелей; в – армування капітелі; г – типи сіток; д – типи опирання плит; е та є – схема армування плит відповідно верхніми та нижніми сітками; І – опирання плити по контуру будівлі на несучі стіни; ІІ – те саме, на контурні обв’язувальні балки; ІІІ – консольне опирання на капітелі; IV – тип капітелі при навантаженнях менш як 10 кН/м²; V та VI – те саме, при навантаженнях понад 10 кН/м²; 1 – стіна; 2 – обв’язка; 3 – крайня колона; 4 – консоль; 5 – арматурний каркас колони; 6 – капітель; 7 – каркас капітелі; 8 – колона; 9 – перерізи, в яких арматуру умовно не показано

Рис. 10.22. До розрахунку безбалкового перекриття: а – на продавлювання: б – схема утворення лінійних пластичних шарнірів при смуговому навантаженні; в – те саме, при суцільному завантаженні; 1 та 2 – розкриття пластичних шар­нірів відповідно по верху та по низу

 

Визначаючи и_т та , припускають, що продавлювання відбуваєть­ся по бічній поверхні піраміди, меншою основою якої є площа дії продавлювальної сили, а бічні грані нахилені під кутом 45° до горизонталі.

Виходячи з характеру руйнування плит, який встановлюють за результатами експериментальних досліджень, монолітні безбалкові перекриття розраховують за методом граничної рівноваги при двох схемах завантаження.

При смуговому навантаженні, що діє через один проліт, у прольотній смузі під час руйнування виникають лінійні пластичні шарніри, паралельні осі цієї смуги (рис. 10.22, б),абоодно­часно ламаються суміжні плити різних рядів. При цьому один пла­стичний шарнір утворюється в прольоті з розкриттям тріщин внизу і по одному лінійному пластичному шарніру виникає біля опор із розкриттям тріщин угорі. У крайній смузі схема пластичних шарні­рів залежить від конструкцій. Так, у разі вільного обпирання плити на стіну утворюється один пластичний шарнір у прольоті і один на опорі поблизу першого ряду колон.

У разі суцільного навантаження відбувається одночасне руйнування суміжних плит. При цьому пластичні шарніри ділять кожну панель на чотири ланки, які обертаються навколо опор­них пластичних шарнірів, розташованих під кутом до рядів колон.

Якщо схема зламу панелі симетрична відносно обох її осей, то опорні пластичні шарніри у плані спрямовані під кутом 45° (рис. 10.22, в). У цьому випадку міцність плити розраховують з умови, що сума внутрішніх та зовнішніх моментів дорівнює нулю.

Перекриття відповідно до діючих зусиль армують плос­кими або рулонними зварними сітками, які укладають у прольотах знизу, а на опорах – зверху плити (рис. 10.21, е та є).

У разі використання вузьких сіток з поздовжньою робочою арма­турою на ділянках, де розтягувальні зусилля діють у двох напрямах, їх укладають у два шари взаємно перпендикулярно (рис. 10.23).

Поблизу колон у сітках роблять отвори (вузькі сітки розсувають). Обрив арматури компенсують додатковими стержнями. Верхні сітки заводять на відстань (0,25...0,35) від осі колон, а нижні – на від­стань (0,3...0,35) від середини прольоту.

Капітелі колон армують конструктивно стержнями діаметром8...10 мм. Їх розміщують по кутах і по середині сторін і зв’язують хомутами або зварюють поперечними стержнями діаметром 6 мм (рис. 10.21, е). Надкапітельні плити армують конструктивно сітками із стержнів діаметром8... 10 мм, які укладають з кроком 100...150 мм.

Рис. 10.23. Армування монолітного безбалкового перекриття вузькими сітками: а – верхні сітки; б – нижні сітки; 1...4 – типи сіток

 

Збірні безбалкові перекриття. Ці перекриття складаються з надколонних плит, розташованих у двох напрямах, прольотних плит та колон із капітелями.

Надколонні та прольотні плити можуть бути ребристі, суцільні або порожнисті. Капітель може являти собою порожнисту зрізану, квадратну у плані піраміду з отвором для пропуску колон.

 

 

 

Рис. 10.24. Безбалкове збірне перекриття: а – план; б – загальний вигляд збірних елементів перекриття; в – стик колони з капітеллю; г – з’єднання міжколонної плити з прольотною; д – з’єднання міжколонної плити з капітеллю; 1 – колони; 2 – капітелі; 3 – міжколонні плити; 4 – прольоти плити; 5 – дрібно­зернистий бетон замонолічування; 6 – сітка з дроту діаметром 4Вр-І навколо капітелі

 

Капітелі можуть бути також суцільними плоскими. Обпирання прольотних плит на надколонні шарнірне. З’єднання надколонних плит із капітелями жорстке і виконуються на зварюванні стикових стержнів або закладних деталей. За опори для капітелей правлять консолі колон.

Як типове вирішення прийнято перекриття з сіткою колон 6´6м, що складається з суцільних капітелей заввишки 600 мм з от­вором для пропуску колони (рис. 10.24, а, б, в), суцільних міжколонних плит завтовшки 180 мм та квадратних прольотних плит зав­товшки 150 мм (рис. 10.24, г, д).Капітелі опирають на сталеві столики колон і кріпляться до них зварюванням закладних деталей. У межах стику на колоні і на внутрішній поверхні капітелі є горизонтальні пази, що забезпечує шпонкове з’єднання цих конструкцій після замонолічування.

Міжколонні та прольотні плити найчастіше проектують двох типів: суцільні постійного перерізу і з заглибленнями розміром 700´700 мм для можливих отворів у цих місцях для пропуску комунікацій. Міжколонні плити з’єднують із капітелями жорстким прива­рюванням випусків арматури з плит до закладних деталей капітелі (рис. 10.24, д).Прольотні плити опирають на міжколонні шарнірно (рис. 10.24, г).Перекриття розраховане на корисне навантаження до З0 кН/м².

Розрахунок збірного безбалкового перекриття складається з розрахунку рам із жорсткими вузлами й окремого розрахунку прольотних плит, опертих по контуру на надколонні плити, які є ригелями рам. Рами розраховують у двох стадіях: у стадії експлуатації та ста­дії монтажу. У стадії експлуатації при зварених і замонолічених з’єднаннях конструктивних елементів перекриттів та колон рами розраховують на дію повного постійного і тимчасового навантажень. У стадії монтажу рами розраховують на постійні навантаження від ваги конструктивних елементів без підлоги та перегородок і тимчасо­ві – від вітрового та монтажного навантаження, що дорівнює 20 кН/м². Короткочасні навантаження в цьому розрахунку знижують на 20 %.

Прольотні плити розраховують як оперті на деформований контур міжколонних плит. Вони перебувають у складному напруженому стані і зазнають дії розпирання від часткового затиснення і деформативності контуру. У першому наближенні їх розраховують на міцність як пли­ти, оперті на жорсткий контур, без урахування закріплення і сил тертя. Потім такі плити розраховують при смуговому завантаженні як монолітні безбалкові перекриття.

Плити розраховують на міцність як елементи, що працюють на згинання, а колони – як позацентрово стиснуті.

Плити армують відповідно до діючих в них зусиль просторовими каркасами, що складаються зі зварних сіток та плоских зварних каркасів, зроблених із гарячекатаної арматурної сталі класу А-ІІІ. У плитах передбачено закладні деталі і випуски арматури для їхнього з’єднання між собою та з капітелями.

Капітель розраховують на монтажні навантаження як консоль і в разі потреби додатково армують. Арматуру, підібрану за мінусовим моментом, розміщують по верху капітелі і стикують із верхньою робочою арматурою надколонних плит.

Збірно-монолітні безбалкові перекриття. Такі перекриття являють собою раціональне поєднання збірних елементів зменшеної товщини і бетону замонолічування. Вони економічніші від монолітних безбалкових, оскільки за опалубку для них правлять збірні елементи, що зменшує трудомісткість і строки будівництва.

Такі перекриття застосовують при навантаженнях до 20 кН/м² і виконують із використанням типових або спеціально запроектованих конструктивних елементів із капітелями у вигляді зрізаних пірамід (рис. 10.25, а) або з плоскими капітелями (рис. 10.25, б).У першому випадку капітелі і колони з’єднують бетонними шпонками, утвореними після замонолічування стику. На капітелі укладають тонкостін­ні ребристі попередньо напружені міжколонні плити, на які спирають тонкостінні прольотні плити. На плити укладають шар бетону завтовшки 4...5 см над прольотними плитами і 9...10см над міжколонними. Над капітелями укладають сітки з робочою арматурою для сприй­няття мінусових моментів. Економічність такого перекриття зумов­лена відсутністю опалубки і закладних деталей при об’ємі монолітного бетону до 50 % від загального об’єму перекриття.

У перекриттях із плоскими капітелями, на які оперті міжколонні плити, що підтримують прольотні, всі плити – попередньо напруже­ні з овальними порожнинами. Монолітний бетон укладають тільки на міжколонні плити з попередньо укладеною опорною арматурою у вигляді сіток. Об’єм монолітного бетону в цьому випадку становить приблизно 11 % загального об’єму бетону перекриття.

Такі перекрит­тя розраховують для стадії будівництва і для стадії експлуатації. Для стадії будівництва перекриття розраховують як збірне, що сприй­має навантаження від ваги конструкцій, бетону замонолічування і монтажні навантаження.

Рис. 10.25. Збірно-монолітні безбалкові перекриття: а – з ребристих плит; б – з порожнистих; 1 – колони; 2 – капітелі; 3 – бетон замонолічування; 4 – бетонні шпонки; 5 – міжколонна ребриста плита; 6 – прольотна ребриста плита; 7 – порожниста міжколонна плита; 8 – прольотна порожниста плита

 

Для стадії експлуатації розрахунок вико­нують за нерозрізною схемою на тимчасові навантаження. Зусилля, визначені з розрахунку за двома стадіями, підсумовують і за ними до­бирають робочу арматуру плит.

Збірні плити перекриттів та колони армують із урахуванням діючих у них зусиль.

 

Р о з д і л 11