Расчет и конструирование элементов безбалочного железобетонного перекрытия (расчет перекрытия на продавливание).

Безбалочное сборное перекрытие - система сборных панелей, опертых непосредственно на капители колонн. Основное констр-ое назначение капителей в том, чтобы обеспечить жесткое сопряжение перекрытия с колоннами, уменьшить размер расчетных пролетов и создать опору для панелей. Сетка колонн - обычно квадратная размером 6х6 м.

+ лучшее использование объема помещений, облегчение устройства производственных проводок и коммуникаций.

Элементы безбалочного сборного перекрытия: капители, надколонной панели и пролетной панели. Капитель опирается на уширения колонны и воспринимает нагрузку от надколонных панелей, идущих в 2 взаимно перпенд-ых направл-х и работ-щих как балки.

Безбалочное сборное перекрытие работает как ребристоме перекрытие с плитами, оперты-ми по контуру, в кот. надколонные панели выполняют роль широких балок. Панели пере-крытий выполняют ребристыми или пустотными, а капители - полыми или сплошными

Расчет. Пролетный момент квадратной панели определяют с учетом ее частичного закрепления в контурных ребрах и с учетом податливости опорного контура. Опорные и пролетные моменты надколонных панелей определяют как для неразрезной балки с учетом перераспределения моментов.

Расчетный пролет надколонных панелей = расст. в свету между краями капители *k=1,05.

Капители рассчитывают в обоих направлениях на нагрузку от опоры давлений и моментов надколонных плит. Расчетную А укладывают по верху капители, стенки капителей армир. конструктивно. Кроме того, капители рассчитывают на монтажную нагрузку как консоли.

Колонны каркаса рассчитывают на действие продольной сжимающей силы N от нагрузки на вышележащих этажах и на действие изгибающего момента М от односторонней временной нагрузки на перекрытие

Безбалочные монол. перекрытия – сплошн. плита, опертую на колонны с капителями. Устройство капителей вызыва-ется конструкт. соображ., с тем чтобы создать достаточ-ную жесткость в месте сопряжения монол. плиты с колонной, обеспечить прочность плиты на продавл. по периметру капители, уменьшить расчетный пролет плиты и более равномерно распред. моменты по ее ширине.

Безбалочные перекрытия проектируют с квадратной или прямоуг.сеткой колонн. Отношение большего пролета к меньшему при прямоугольной сетке ограничивается отношением L2/L1≤1.5. Рацион. квадратная сетка колонн 6х6 м. По контуру здания безбалочная плита может опираться на несущие стены, контурные обвязки или консольно выступать за капители крайних колонн (см.рис).

Для опирания безбал. плиты на колонны в произв. зд. применяют капители 3 типов: тип I — при легких нагрузках, типы II и III — при тяжелых нагрузках. В капителях всех трех типов размер между пересечениями напряжений скосов с нижней поверхностью плиты принят исходя из распределения опорного давления в бетоне под углом 45° (см.рис.)

Размеры и очертание капителей должны быть подобраны так, чтобы исключить продавливание безбалочной плиты по периметру капители. Для этого на любом расстоянии х и у от оси колонны должно быть соблюдено условие прочности:

F<=φ fctd Um D

F—продавливающая сила

φ=1 для тяжелого бетона

Um—среднеее арифмитич. периметра верхн. и нижн. оснований пирамиды продавливания

D—рабочая высота плиты

fctd-- расчетное сопротивление бетона растяжению

Толщину монолитной безбалочной плиты находят из условия достаточной ее жесткости h=1/32...1/35l2, где 12 — размер большого пролета при прямоугольной сетке колонн.

Безбалочное перекрытие рассчитывают по методу предельного равновесия. Экспериментально установлено, что для безбалочной плиты опасными (расчетными) загружениями явл.: полосовая нагрузка через пролет и сплошная по всей площади. При этих загружениях возможны 2 схемы располож. линейных пластических шарниров плиты.

При полосовой нагрузке в предельном равновесии образуются три линейных пластических шарнира, соединяющих звенья в местах излома. В пролете пластический шарнир образуется по оси загруженных панелей и трещины раскрываются внизу. У опор пластические шарниры отстоят от осей колонн на расстоянии с1 зависящем от формы и размеров капителей, трещины раскрываются вверху. В крайних панелях при свободном опирании на стену по наружному краю образуются всего два линейных шарнира — один в пролете и один у опоры вблизи первого промежуточного ряда колонн.

При сплошном загружении безбалочного перекрытия на, вращающихся вокруг опорных линейных пластических шарниров, оси которых расположены в зоне капителей обычно под углом 45° к рядам колонн. В средних панелях над опорными пластическими шарнирами трещины раскрываются только вверху, а по линиям колонн — прорезают всю толщину плиты.

При загружении полосовой нагрузкой для случая излома отдельной полосы с образованием двух звеньев, соединенных тремя линейными шарнирами, среднюю панель рассчитывают из условия, что суммы опорного и пролетного моментов, воспринимаемых сечением плиты в пластических шарнирах равны балочному моменту плиты шириной l2 и пролетом l1 т. е.

,

При сплошном загружении квадратной панели, оди­наково армированной в обоих направлениях As=Asl= As2 условие прочности

Монолитную безбалочную плиту армируют рулонны­ми или плоскими сварными сетками. Пролетные моменты воспринимаются сетками, уложенными внизу, а опорные моменты — сетками, уложенными вверху. Применяемые для армирования безбалочной плиты узкие сетки с про­дольной рабочей арматурой на участках, где растягиваю­щие усилия возникают в двух направлениях, укладывают в два слоя по двум взаимно перпендикулярным на­правлениям Вблизи колонн верхние сетки раздвигают либо устраивают в них отверстия с установкой дополнительных стержней, компенсирующих пре­рванную арматуру.

В монолитных перекрытиях устраивают каркасы К1, кот. предотвращают сдвиг перекрытия относительно колонн (продавливание)

- погонная продавливающая сила

Vsd – нагрузка по грузовой площади на колонну

 

Безбалочные сборно-монолитные перекрытия - остовом для монолитного бетона служат сборные элементы- надколонные и пролетные панели.

На капителях колонн в 2-х взаимно перпенд. напрвл. уклад. надколонные плиты толщиной 50,,,60 мм; в центре – пролетную плиту такой же толщины, опертую по контуру. Сборные плиты – предварительно напряженные, армированные высокопрочной арматурой. Сборный остов перекрытия замоноличен слоями бетона толщиной 40...50 мм по пролетной плите и 90...100 мм по надколонным плитам. В целях создания неразрезности в местах действия опорных моментов уложена верхняя арматура в виде сварных сеток. В этом перекрытии объем монолитного бетона составляет около 50 % общего бетона перекрытия.