Конструкции плоских перекрытий.
Классификация плоских перекрытий.
Плоские перекрытия делятся на две основные группы: балочные и безбалочные. Балочные – когда балки работают совместно с опирающимися на них плитами перекрытий, безбалочные – когда плита опирается непосредственно на колонны с уширениями (капителями).
По конструктивным признакам перекрытия бывают:
- балочные сборные;
- ребристые монолитные перекрытия с балочными плитами;
- ребристые монолитные перекрытия с плитами, опертыми по контуру;
- балочные сборно-монолитные;
- безбалочные сборные;
- безбалочные монолитные;
- безбалочные сборно-монолитные.
Плиты в зависимости от соотношения сторон опорного контура могут быть:
- при соотношении сторон l2/l1 > 2 – балочные (рис. 8.4 а), работающими на изгиб в направлении меньшей стороны; при этом изгибающим моментом в напрвлении большей стороны ввиду его малости пренебрегают;
- при соотношении сторон l2/l1 £ 2 – опертыми по контуру (рис. 8.4 б), работающими на изгиб в двух направлениях, имеющими перекрестную рабочую арматуру.
Балочные сборные перекрытия.
В состав конструкции балочного сборного перекрытия входят плиты и поддерживающие их балки, называемые ригелями (рис. 8.5 а). Ригели опираются на колонны и стены; их направление может быть продольным (вдоль здания) или поперечным (рис. 8.5 б). Ригели совместно с колоннами образуют рамы.
| а) б)
|
| Рис. 8.4. схемы плит, работающих на изгиб (а – в одном направлении; б – в двух направлениях).
|
| |
| |
|
| |
| Рис. 8.5. Конструктивные схемыбалочных сборных перекрытий (а – разрез перекрытия; б – перекрытия с различными направлениями ригеля; 1 – ригель; 2 – плита; 3 – стеновая панель; 4 – колонна).
|
Компоновка конструктивной схемы перекрытия заключается в выборе направления ригелей, установлении их шага, размеров пролета, типа и размеров плит перекрытий.
Выбор конструктивной схемы зависит от временных нагрузок, от назначения здания, от планировки здания, технико-экономических показателей.
При проектировании разрабатывают несколько вариантов конструктивных схем перекрытий и на основании сравнения выбирают наиболее экономичную.
Проектирование плит перекрытий.
Плиты перекрытий опираются на ригели, работая на изгиб, и для уменьшения расхода материалов проектируются облегченными – пустотными или ребристыми (рис. 8.6). Облегчаются по принципу максимального удаления бетона из растянутой зоны.
По форме поперечного сечения пустотные плиты бывают с овальными (рис. 8.6 а), круглыми (рис. 8.6 б) и вертикальными (рис. 8.6 в) пустотами, ребристые – с ребрами вверх (рис. 8.6 г) (с устройством чистого пола по ребрам), с ребрами вниз (рис. 8.6 д), сплошные (рис. 8.6 е).
| |
| Рис. 8.6. Формы поперечного сечения плит (а – с пустотами овальными; б – то же, круглыми; в – то же, вертикальными; г – ребристых ребрами вверх; д – то же, ребрами вниз; г – сплошных).
|
При заданной длине плит ширину их принимают такой, чтобы получить градации массы, не превышающие грузоподъемность кранов.
Расчетный пролет плит l0 принимают равным расстоянию между осями ее опор (рис. 8.7). При опирании по верху ригелей (рис. 8.7 а) l0 = l – b/2 (b – ширина ригеля); при опирании на полки ригелей (рис. 8.7 б) l0 = l – а – b (а – размер полки); при опирании одним концом на ригель, другим на стену (рис. 8.7 в) l0 = l – а/4– b/4 (здесь а – толщина стены, b – ширина ригеля).
| |
|
| |
| Рис. 8.7. Расчетные пролеты (а, б, в) и сечения (г, д) плит (г – расчетное сечение ребристой панели ребрами вниз и панели с пустотами, д – расчетное сечение ребристой панели ребрами вверх).
|
| |
| |
Для предварительно напряженных плит применят бетон классов В20…В25, напрягаемую арматуру классов А-IV…A-VI, Вр-II, В-ІІ, К-7; для плит без предварительного напряжения – бетон классов В15…В20, продольную рабочую арматуру классов А-ІІІ, реже А-ІІ.
При расчетах по прочности фактические сечения ребристых и пустотных плит сводятся к расчетным тавровому и двутавровому сечениям соответственно (рис. 8.7 г, д).
Полка плиты работает на местный изгиб как частично защемленная на опорах пролетом l01, равным расстоянию в свету между ребрами. В ребристых плитах ребрами вниз защемление создают заливкой бетоном швов, препятствующей повороту ребра (рис. 8.8).
|
|
   
|
|
|
| Рис. 8.8. Расчетная схема полки и эпюра моментов.
|
| |
Изгибающий момент:
 .
| (8.2)
|
Армирование панелей перекрытия приведено на рис. 8.9.
|
|
|
| Рис. 8.9. Армирование панелей с пустотами (а) и ребристой плиты (б) (1 – напрягаемая арматура; 2 – каркас; 3 – сетка).
|
Проектирование ригелей.
Поперечное сечение ригеля может быть прямоугольным, тавровым с полками вверху, тавровым с полками внизу (рис. 8.10).
| |
|
| Рис. 8.10. Формы поперечного сечения ригеля.
|
| |
| |
Обычно ригели проектируются без предварительного напряжения арматуры. Материалы: бетон – классов В15…В30, рабочая арматура – классов А-ІІІ, А-ІІ, А-І, поперечная и монтажная арматура – классов Вр-І, А-І, А-ІІ, А-ІІІ.
Площадь рабочей арматуры разрезного ригеля принимается на основании расчетов по максимальному изгибающему моменту в сечении, расположенном в середине пролета. Отмечается, что по мере удаления от этого сечения ординаты эпюры изгибающих моментов уменьшаются, следовательно, прочность нормальных сечений может считаться обеспеченной при меньшем количестве арматуры, то есть площадь сечения арматуры может быть уменьшена. Поэтому часть продольной арматуры (не большее 50% расчетной площади) с целью экономии не доводят до опор, а обрывают в пролете там, где она уже не требуется по расчету прочности элемента на действие изгибающего момента. Например, если по расчету на действие изгибающего момента в сечении ригеля поставлены 4 стержня на двух каркасах, оборвать следует два стержня, а другие два (по одному нижнему в каждом каркасе) довести до опор.
При определении мест обрыва стержней строят эпюру материалов – график, который показывает, какие величины изгибающих моментов воспринимаются сечениями ригеля по его длине при данном армировании. Эпюра материалов имеет ступенчатую форму (рис. 8.11), высота каждого уступа равняется моменту, который воспринимает сечение ригеля с фактически имеющейся растянутой арматурой. Эпюра моментов арматуры на всех участках должна огибать эпюру изгибающих моментов. Чем ближе подходит она к эпюре изгибающих моментов, тем рациональнее и экономичнее запроектирован ригель.
Последовательность построения эпюры материалов:
1. Построить в масштабе на миллиметровой бумаге эпюры M и Q, показать продольный разрез и поперечный разрез ригеля с арматурой (см. рис. 8.11).
2. Решить, какие стержни можно оборвать, а какие довести до опоры (на рис. 8.11 обрываются 2Æ25 А-ІІІ).
3. Вычислить фактический изгибающий момент, который может воспринять сечение ригеля, армированное всей рабочей арматурой (4 стержня), с площадью сечения As. Для этого определить высоту сжатой зоны бетона 
, затем вычислить изгибающий момент воспринимаемый нормальным сечением 
. Далее на построенном графике эпюры моментов внешних усилий (эпюре М) отложить момент Мсеч в том же масштабе в виде прямой линии.
4. Вычислить фактический изгибающий момент, воспринимаемый сечением ригеля, армированным двумя стержнями рабочей арматуры, которые доводятся до опоры, с площадью сечения As1. Для этого определяется 
, затем вычисляют 
и откладывают момент Мсеч1 в том же масштабе в виде прямой линии на графике эпюры моментов внешних усилий.
5. На эпюре материалов определить точки пересечения эпюр внешних и внутренних изгибающих моментов, которые называют местами теоретического обрыва стержней.
| Эпюра материалов (арматуры)
| |          
|
|
|
                 
|
|
|
| Рис. 8.11. Пример построения эпюры материалов.
|
6. Определяют длину w, на которую следует завести обрываемые стержни за место теоретического обрыва
 .
| (8.3)
|
где Qw – поперечная сила в сечении, соответствующем месту теоретического обрыва
стержней (определяется по эпюре Q графически или по подобию
треугольников);
qsw – поперечная сила, воспринимаемая стержнями поперечной арматуры
(интенсивность поперечного армирования) в местах теоретического обрыва
стержней, определяется по формуле
 ,
| (8.4)
|
здесь s – шаг поперечных стержней в месте теоретического обрыва,
определенный в расчетах наклонных сечений на действие
поперечной силы;
d – диаметр обрываемых стержней.
Штриховка на эпюре материалов показывает запас прочности нормального сечения по моменту («избыток» арматуры).
ЛЕКЦИЯ №9. Железобетонные фундаменты. Отдельные фундаменты колонн: конструкции сборных фундаментов; конструкции монолитных фундаментов; расчет центрально нагруженных фундаментов.
Железобетонные фундаменты бывают 3-х типов:
- отдельные – под каждой колонной;
- ленточные – под рядами колонн в одном или двух направлениях, а также под несущими стенами;
- сплошные – под всем сооружением.
По способу изготовления фундаменты бывают сборные и монолитные.
