Железобетон

Безбалочные сборные перекрытия

Безбалочное сборное перекрытие представляет собой систему сборных панелей, опертых непосредственно на їкапители колонн (рис. ХІ.34). Основное конструктивное назначение капителей в том, чтобы обеспечить жесткое Сопряжение перекрытия с колоннами, уменьшить размер расчетных пролетов панелей и создать опору для пане­лей. Сетка колонн обычно квадратная размером 6Х6м.

Преимущество безбалочных панельных перекрытий в сравнении с балочными — в лучшем использовании объ­ема помещений из-за отсутствия выступающих ребер, облегчении устройства различных производственных про­водок и коммуникаций. Благодаря меньшей конструктив - йой высоте безбалочного перекрытия уменьшается об­щая высота многоэтажного здания и сокращается рас­ход стеновых материалов.

; Для многоэтажных складов, холодильников, мясоком - (Інатов, а также для других производственных зданий большими временными нагрузками применяют преиму­щественно безбалочные панельные перекрытия. При ременных нагрузках на перекрытия 10 кН/м2 и более ^збалочные панельные перекрытия экономичнее балоч - Рх.

Г Конструкция сборного безбалочного перекрытия со­стоит из трех основных элементов: капители, надколон - Ьй панели и пролетной панели. Капитель опирается на |нирения колонны и воспринимает нагрузку от надко - Ьнных панелей, идущих в двух взаимно перпендикуляр­ах направлениях и работающих как балки. В целях ЙОздания неразрезности надколонные панели закрепля­ет поверху сваркой закладных деталей. Пролетная па - Іїель опирается по четырем сторонам на надколонные шанели, имеющие полки, и работает иа изгиб в двух на­правлениях как плита, опертая по контуру. После свар­ой закладных деталей панели в сопряжениях замоноли - 'чивают.

Безбалочное сборное перекрытие работает подобно ребристому перекрытию с плитами, опертыми по конту­ру, в котором надколонные панели выполняют роль ши­роких балок. Панели перекрытий выполняют ребристы­ми (см. рис. ХІ.34) или пустотными (рис. ХІ.35), а ка­пители — полыми или сплошными. Колонны имеют по­этажную разрезку.

Экспериментальные исследования безбалочных пере­крытий показали, что надколонные панели в поперечном Направлении обладают небольшой деформативностью, и Продольная рабочая арматура может в них располагать­ся по всему поперечному сечению равномерно. [»,: Пролетный момент квадратной панели определяют с учетом частичного закрепления в контурных ребрах и с Счетом податливости опорного контура. Опорные и про­летные моменты надколонных панелей определяют как Для неразрезной балки с учетом перераспределения мо­ментов.

M0D = Mnp = qlVm (XI. 48)

Эдесь Q равномерно распределенная приведенная нагрузка на 1 м ■.длины надколонной панели.

Расчетный пролет надколонных панелей принимают равным расстоянию в свету между краями капители, ум­ноженному на 1,05.

І 333

Капители рассчитывают в обоих направлениях на на­грузку от опорных давлений и моментов надколонных плит. Расчетную арматуру укладывают по верху капи - тели^ стенки капителей армируют 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 перекрытии.

2. Безбалочные монолитные перекрытия

/ч-я

Рис. Х1.35. Конструкция безбалочного сборного перекрытия с пустот­ными панелями

А — конструктивный план и разрез; б — детали капители

Безбалочное монолитное перекрытие представляет собой сплошную плиту, опертую непосредственно из ко­лонны с капителями (рис. XI.36, А). Устройство капите­лей вызывается конструктивными соображениями, с тем чтобы: а) создать достаточную жесткость в месте сопря­жения монолитной плиты с колонной; б) обеспечить

Ь)

Ётенй

Tun I Tun Л

^(0,20Ж £-'(02-0,3)1

Обвязка

Консоль

Крайней Колонна

•N^SS^SSSSS'vSSSSSSSSf

Крайняя КолоннT

A>'0,351

A*H35T

Рис. XI.36. Конструкция безбалоч­ного монолитного перекрытия

А — общий внд; б — деталь опи­рання плиты по наружному кон­туру здания; в — то же, на капи­тели колонн

4>

45

4-

Рис. Х1.37. К определению разме­ров капители

"Прочность плиты на продавливание по периметру капи - (тели; в) уменьшить расчетный пролет безбалочной пли - |ты и более равномерно распределить моменты по ее ши - їрине.

; Безбалочные перекрытия проектируют с квадратной |или прямоугольной равнопролетной сеткой колонн. От­ношение большего пролета к меньшему при прямоуголь­ной сетке ограничивается отношением /2//і<1,5. Рацио - s-иальная квадратная сетка колонн 6X6 м. По контуру 'здания безбалочная плита может опираться на несущие Метены, контурные обвязки или консольно выступать за капители крайних колонн (рис. ХІ.36, б). | Для опирания безбалочной плиты на колонны в про­изводственных зданиях применяют капители трех типов

(рис. XI.36, в): тип I — при легких нагрузках; типа II и III — при тяжелых нагрузках. Во всех трех типах капи7; телей размер между пересечениями направлений скосов с нижней поверхностью плиты принят исходя из распре-, деления опорного давления в бетоне под углом 45°. Этот размер принимают с— (0,2...0,3) I. Размеры и очер­тание капителей должны быть подобраны так, чтобы ис­ключить продавливание безбалочной плиты по перимет­ру капители. Для этого на любом расстоянии х и соот­ветственно у от оси колонны (рис. XI.37) должно быть соблюдено условие прочности

Q<.RbJbh0,

Где Q = Q [Ixh — 4 (* + /і0) (у + /і0)]; (XI.49)

& = 4(*+(/ + ft„), . (XI.50)

При квадратных капителях х=у.

Толщину монолитной безбалочной плиты находят из условия достаточной ее жесткости ft=('/32--7з5) h (где U—размер большого пролета при прямоугольной сетке колонн)-; для безбалочной плиты из бетона на пористых заполнителях H — (Чгт—'/зо) H-

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

При полосовой нагрузке в предельном равновесии образуются три линейных пластических шарнира, сое­диняющих звенья в местах излома (рис. XI.38, а). В про­лете пластический шарнир образуется по оси загружен­ных панелей, и трещины раскрываются внизу. У опор пластические шарниры отстоят от осей колонн на рас­стоянии с і, 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 в средних панелях возникают взаимно перпендикулярные и параллельные рядам колонн линейные пластические шарниры с раскрытием трещин внизу; при этом каждая

Рис. XI.38. К расчету безбалочного перекрытия по методу предельно­го равновесия

Панель делится пластическими шарнирами на четыре звена, вращающихся вокруг опорных линейных пласти­ческих шарниров, оси которых расположены в зоне ка­пителей обычно под углом 45° к рядам колонн (рис. XI.38, б, в). В средних панелях над опорными пластиче­скими шарнирами трещины раскрываются только ввер­ху, а по линиям колонн прорезают всю толщину плиты. В крайних панелях схема образования линейных пласти­ческих шарниров изменяется в зависимости от конструк­ции опор (свободное опирание на стеиу, наличие полу­капителей на колоннах и окаймляющих балок и т. п.).

При загружении полосовой нагрузки 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 MSUp—RsAS.SuPZSUp и Mi— =RsAS.IZi, равны балочному моменту плиты шириной 12 И пролетом U — 2ci, т. е.

Як (к — 2сі)?

% — « Rs W. • SИР гшр ~Ь Zi). (XI.51)

Так же в другом направлении плиты: Qk (к — 2с2)2

Зг та"

G « Rs (4,saP zsup +Aslzi)-, (XI.52)

337

Здесь Q суммарная нагрузка на 1 м2 плиты; сь сг — расстояние от опорных пластических шарниров до оси ближайших к ним рядов ко­лонн в направлениях U и /2; As.SuР — площадь сечения арматуры в опорном пластическом шарнире в пределах одной панели; As.I — пло­щадь сечения арматуры в пролетном пластическом шарнире в преде -

22—943
лах одной панели; г, ир и Z — плечо внутренней пары в опорном и. пролетном пластических шарнирах.

Введем обозначения Qsup=As. suplAs и Qi—Ai/Asi для коэффициентов, характеризующих соотношение между площадью арматуры в опорных и пролетных сечениях, где Asi—As. sup^As. t — суммарная площадь сечения ар­матуры.

Подставляя 0SUp и 0; в условие (XI.51), получим

Qk(h~-C^ Апгі (б5ыр -5JL. + Є;) . (XI.53)

При сплошном загружении квадратной панели, оди­наково армированной в обоих направлениях As—Asi = =AS2, условие прочности

-f - [ 1 -2у + - f (У)3]< .Rs As,Гг (esup -2S!2- + e,), (XI.54)

Где с — катет прямоугольного треугольника, отламывающегося от четверти панели.

При расчете средних панелей рекомендуется прини­мать esup== 0,5...0,67; 0г=О,5...О,33; с,/1, и с2//2 —в пре­делах 0,08—0,12.

При расчете крайних панелей в зависимости от спо­соба опирания безбалочной плиты по контуру рассмат­ривают несколько возможных схем излома.

Монолитная безбалочная плита армируется 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 (рис. XI.39).

Вблизи колонн верхние сетки раздвигают либо в сет­ках устраивают отверстия с установкой дополнительных стержней, компенсирующих прерванную арматуру.

Капители колонн армируют по конструктивным сооб­ражениям, главным образом для восприятия усадочных и температурных усилий (рис. XI.40).

3. Безбалочные сборно-монолитные перекрытия

В безбалочных сборно-монолитных перекрытиях ос­товом для монолитного бетона служат сборные элемен­ты— надколонные и пролетные панели (рис. XI.41).

Б-Б

Рис. XI.41. Конструкция безбалочного сборно-моиолитного перекры­тия

А-А

Одно из возможных решений в том, что капители на монтаже временно крепят к колоннам съемными хому­тами. Связь между колонной и капителью создается после замоноличивания перекрытия и образования бе­тонных шпонок на поверхности колонны.

На капителях колонн в двух взаимно перпендикуляр­ных направлениях уложены надколонные плиты толщи­ной 5—6 см; в центре — пролетная плита такой же тол­щины, опертая по контуру. Сборные плиты предвари­тельно напряженные, армированные высокопрочной ар­матурой.

Сборный остов перекрытия замоноличен слоями бе­тона толщиной 4—5 см по пролетной плите и 9—10 см по надколонным плитам. В целях создания неразрезно - сти й местах действия опорных моментов уложена верх­няя арматура в виде сварных сеток. В этом перекрытии объем монолитного бетона составляет около 50 % об­щего бетона перекрытия.

Общий расход бетона и арматуры сборно-монолитных или монолитных безбалочных перекрытий превышает со­ответствующий расход для сборных безбалочных пере­крытий, выполненных из ребристых или пустотных пане­лей.