Конструкции и расчет стыковых соединений элементов.

Конструирование неразрезного ригеля. Поперечное сечение ригеля может быть прямоугольным, тавровым с полками вверху, тавровым с полками внизу. При опирании панелей перекрытия на нижние полки ригеля таврового сечения строительная высота перекрытия уменьшается.

Стыки ригелей обычно размещают непосредственно у боковой грани колонны. Действующий в стыках ригелей опорный момент вызывает растяжение верхней части и сжатие нижней (рис. 11.16, а). В стыковых соединениях ригель может опираться на железобетонную консоль колонны или же на опорный столик из уголков, выпущенных из колонны (рис. 11.16, б). В верхней части стыка выпуски арматуры из колонны и ригеля соединяют вставкой арматуры на ванной сварке, которая повышает точность монтажного соединения в случае нарушения соосности выпусков арматуры. В нижней части стыка монтажными швами соединяют закладные детали колонны и ригеля. После приварки монтажных хомутов полость стыка бетонируют.

Скрытые стыки на консолях (с подрезкой торца ригеля) усложняют конструирование, так как требуют усиления арматуры входящего угла дополнительными каркасами и закладными деталями, повышающими расход стали и трудоемкость изготовления; кроме того, при та- ком стыке снижается несущая способность и жесткость ригеля на опоре (рис. 11.16, в). Эти стыки считаются шарнирными, фигурная же стальная наладка, привариваемая на монтаже, обеспечивает восприятие небольшого изгибающего момента (-50 кН м).

В бесконсольных стыках (рис. 11.16, г), как показали исследования, поперечная сила воспринимается бетоном замоноличивання полости и бетонными шпонками, образующимися в призматических углублениях на боковой поверхности колонны и в торце сборного ригеля. Специальными исследованиями установлено, что этот стык равнопрочен с консольным стыком, но в то же время по расходу материалов и трудоемкости он экономичнее.

Размеры опорной консоли (рис. 11.17) определяют в зависимости от опорного давления ригеля Q; при этом считается, что ригель оперт на расположенную у свободного края консоли площадку.

Ригель армируют обычно двумя плоскими сварными каркасами (рис. 11.18). При значительных нагрузках возможен третий каркас в средней части пролета. Площадь растянутых стержней каркасов и их число устанавливают при подборе сечений по изгибающим моментам в расчетных сечениях на опоре и в пролете. По мере удаления от этих сечений ординаты огибающей эпюры М уменьшаются, следовательно, может быть уменьшена и площадь сечения арматуры.

В целях экономии арматурной стали часть продольных стержней обрывают в соответствии с изменением огибающей эпюры моментов. Сечение ригеля, в котором отдельный растянутый стержень по расчету уже не нужен, называют местом его теоретического обрыва. Обрываемые стержни заводят за место теоретического обрыва на длину заделки W', определяемую по формулам главы 3.

Для проверки экономичности армирования ригеля и прочности всех его сечений строят эпюру арматуры (эпюру материалов). Ординаты эпюры вычисляют как моменты внутренних сил в рассматриваемых сечениях ригеля

где А, — площадь растянутой арматуры в рассматриваемом сечении; — плечо внутренней пары.

Эпюра арматуры в месте теоретического обрыва стержней имеет ступенчатое очертание с вертикальными уступами. Там, где эпюра арматуры значительно отходит от эпюры М, — избыточный запас прочности (избы- ток растянутой арматуры); в местах, где ступенчатая линия эпюры арматуры пересекает эпюру М, прочность сечения недостаточна.

 

22 Ребристые монолитные перекрытия с балочными плитами. Компоновка конструктивной схемы перекрытий. Расчет плиты и второстепенных балок с учетом перераспределения усилий.

Ребристые монолитные перекрытия состоят из плит, второстепенной и главной балок, которые бетонируют вместе и представляют собой единую конструкцию. Плита опирается на второстепенные балки, а второстепенные на главные балки, опорами которых служат колонны и стены.

Сущность конструкции в том, что бетон в целях экономии удален из растянутой зоны сечения и сохранены ребра, в которых установлена растянутая арматура.

При компоновке выбирают сетку и шаг колонн, направление главных балок, шаг второстепенных балок. Это производится с учетом назначения здания. Основной показатель экономичности перекрытия - расход материала. О расходе бетона можно судить по приведенной толщине перекрытия, понимая под ней толщину слоя бетона необходимого для изготовления всех элементов перекрытия и распределенных по всей площади перекрытия. Перекрытия, как правило, выполняют из бетона класса В15 – В22,5. Армируют проволокой: Вр1, В1, А-1 – А-3.

Главные балки выбирают в пролетах 6-8 м и располагают параллельно или перпендикулярно продольным стенам. Высота сечения главных балок 1,8-1,15 пролета.

Второстепенные балки принимают длиной пролета lsb=5-7 м, высота сечения 1,12-1,2 пролета. Ширина сечения b=(0,4-0,5)h. По экономическим соображениям толщину плиты принимают менее: для промздания минимум 60 мм, жилых и гражданских 50 мм. При значительных временных нагрузках толщина плиты м.б. увеличена до 80-100мм. Пролет плит принимают 1,5-3м.

В зависимости от соотношения сторон различают плиты монолитные балочныеl2/l1>2 и опертые по контуру l2/l1<=2. В ребристых плитах монолитного перекрытия кривизна и изгиб от внешней нагрузки значительно больше в поперечном направлении, чем в продольном.

Для расчета таких плит выделяют полосу 1м 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 конструкцию принимают в первом пролете и на первой опоре:

M=q²sr1 /11.

В среднем пролете и на средних опорах:

Mср=q²sr /16.

Расчетные значения пролетов принимаются равными:

1 пролет: qLsr1 равно расстоянию между осью опоры на стены и гранью второстепенной балки первой опоры. Т.к. плиты окаймлены по контуру балками, горизонтальному смещению их препятствует распор, возникающий в следствии жесткости балок. Благодаря этому повышается несущая способность плит и это учитывается в расчетах путем снижения момента в средних пролетах и на средних опорах на 20%. Площадь арматуры в расчетных сечениях определяют, как для прямоугольного сечения с одиночной арматурой. Расчет плит по наклонному сечению не производится, т.к. всегда соблюдается условие прочности. Армирование многопролетных балочных плит осуществляется, как правило сварными рулонными сетками с продольной или поперечной рабочей арматурой диаметром <=5мм. Это армирование называется непрерыврым.

Для плит, как правило высотой больше 100мм или диаметром рабочей арматуры 6 и более мм применяется раздельное армирование плоскими сварными сетками. При сложной конфигурации плит рекомендуется применять армирование отдельными стержнями или дополнительными сетками.

Основная рабочая арматура подбирается по пролетным моментам (средний пролет), дополнительная арматура из разницы моментов:

ΔM=(q²sr1 /11)-(q²sr /16).

Поперечная арматура подбирается исходя из площади рабочей арматуры(10%) и не менее 3-х стержней на 1м.

 

Второстепенная балка рассчитывается, как неразрезная конструкция опирающаяся на главные балки и наружные стены. Нагрузки на второстепенную балку: нагрузки собранные на монолитную плиту, собственный вес балки. Грузовая площадь с которой собирается нагрузка на второстепенную балку будет равна шагу второстепенных балок. Расчетные пролеты второстепенных балок определяются средним расстоянием светумежду главной балкой и крайней от грани опоры в стене до грани 1-ой главной балки. Для рационального размещения арматуры определяется не только основные 4 опорные и пролетные момента, но и значения моментов по длине балки на участке 0,2L используя значение коэффициента β. Расчетное сечение второстепенной балки в пролетах принимается тавровое с полкой в сжатой зоне; на опорах прямоугольное, ширина сечения b/ho.

Размеры сечения балки уточняются по моментам на первой промежуточной опоре:

Ho = 1,8 Mоп/(Rb*b)

Армирование балки производят плоскими каркасами собирая их в пространственные. Количество каркасов зависит от ширины второстепенной балки. При ширине 150мм-1 каркас.

Расчет и конструирование главной балки аналогичен второстепенной.

Опертыми по контуру называются плиты с отношением большей стороны к меньшей меньше 2 и работой на изгиб и 2-х направлениях. Такие перекрытия применяются главным образом по архитектурным соображениям (залы, вестибюли). По расходу материала они менее экономичны чем перекрытия сбалочными плитами.

В монолитных перекрытиях плиты опертые по контуру жестко соеденены с балками. В сборных перекрытиях они могут иметь свободное или жесткое опирание. Тоолщина плит в пределах 50-140мм при свободном опирании и (1/50)L при жестком опирании.

Плита в предельном равновесии рассматривается как система плоских звеньев соединенных друг с другом по линии излома пластического шарнира возникающего в пролете приблизительно по биссектрисе углов на опорах вдоль балок. Панель плиты испытывает действие пролетных М1 и М2 и опорных М1 и М1(штрих);М2 и М2(штрих).

При расчете несущей способности плиты опертой по контуру используется кинематический метод предельного равновесия в виде решения уравнения равенства работ внешних и внутренних сил на возможные перемещения.

При расчете площади рабочей арматуры также учитывают влияние распора уменьшая значение момента до 20% в сечениях средних пролетов и средних опор. Площадь арматуры подбирается как для прямоугольного сечения с одиночным армированием. Плиты армируются плоскими сварными сетками с рабочей арматурой в 2-х направлениях. Т.к. изгибающие моменты в пролете приближаются к опорам уменьшается количество арматурных приопорных участков. С этой целью по низу плиты укладывается цельная плоская сетка с количеством арматуры которое требуется на крайней полосе. А на среднем участке укладывается дополнительная сетка. Рабочая арматура в направлении меньшего пролета распологается ниже арматуры ведущей в направлении большего пролета. Оптимальный процент армирования 0,3-0,8%. Остальные принципы проектирования такиеже как и в обычной балочной плите.