11. Расчет и конструирование главных балок монолитных ж/б ребристых перекрытий с балочными плитами.

Конструирование главных балок

Главные балки конструируются аналогично второстепенным. Некоторые особенности обус­лавливаются передачей на главные балки сосредоточенных сил в местах опирания вто­ростепенных балок (рис. 11.4). Для восприя­тия этих сил в соответствующих местах ста­вится дополнительная поперечная арматура: при армировании отдельными стержнями в ви­де дополнительных хомутов и отгибов, при армировании сварными каркасами в виде до­полнительных поперечных стержней.

Длина зоны, в пределах которой учитывается поперечная арматура, воспринимающая со­средоточенную нагрузку, определяется по фор­муле

S=2h_s + b.

Площадь сечения поперечной арматуры, ра­ботающей при этом как подвеска, определяется по формуле

Расчет главных балок

Главная балка рассматривается как неразрезная конструкция, загруженная сосредото­ченными силами от опирающихся на нее вто­ростепенных балок и равномерно распределен­ной нагрузкой от собственного веса.

При свободном опирании концов балки на стену и равных пролётах (отличие крайних и центральных <10%) её можно считать как неразрезную равнопролётную. При этом возможен учёт образования пластических шарниров, приводящих к перераспределению и выравниванию изгибающих моментов между отдельными сечениями (м. предельного равновесия).

На ГБ передаётся сосредоточ. нагрузка (опорные реакции ГБ), а также учитывается собств. вес ГБ. При расчёте балки можно пользоваться готовыми таблицами, которые позволяют определить расчётные пролётные и опорные моменты.

На ГБ нагрузка передаётся через сжатую зону на опоре ВБ – в средней части высоты главной балки. Эта местная сосредоточенная нагрузка воспринимается подвесками: поперечной арматурой ГБ и доп. Сетками в местах опирания ВБ.

Особенностью подбора сечения ГБ является то, что на действие положительных моментов в пролёте балка работает с тавровым сечением шириной полки bf=1/3 от пролёта. На действие отрицательных моментов на опоре ГБ рассчитывается как прямоугольная с шириной ребра b.

При назначении величины защитного слоя ГБ и учёте констр. требований по расположению арматуры надо учитывать, что в местах сопряжения ГБ с колонной, над колонной в верхней зоне пресекается арматура 3 элементов плиты: плиты, ГБ и ВБ. ГБ чаще всего армируется в пролётах 2 или 3 плоскими каркасами, которые перед установкой в опалубку объединяют в 1 пространственный каркас. Как правило, 2 каркаса доводят до грани колонны, 3ий обрывают в соответствии с эпюрой моментов. На опоре (при сопряжении с колонной) ГБ армируют самостоятельными каркасами, заводимыми сквозь арматуру колонны.

12. Конструктивная схема ребристого монолитного ж/б перекрытия с плитами, опертыми по контуру. Характер разрушения, методы расчета и конструирование плит, опертых по контуру.

Конструктивная схема и характер разрушения

Ребристые перекрытия с плитами, опертыми по контуру (рис. 11,9), состоят из пересекающихся балок, опирающихся на колонны и стены, и плит, опертых на эти балки и монолитно связанных с ними.

Балки обычно имеют одинаковую высоту, пролеты - 4... 6 м. Толщина плит зависит от нагрузки и пролета (8.... 14 см).

Т.к. в этих перекрытиях l₁ / l ₂< 1,5..2 и изгибающие моменты в обоих на­правлениях имеют существенное значение, то рабочая арматура ставится перекрестно (рис. 11.9,б, в).

Величина предельной раз­рушающей нагрузки и характер разрушения плиты с такой армату­рой примерно одинаковы как при прямо­угольном, так и при диагональном армирова­нии. Однако, из-за простоты изготовления и экономности, применяют­ся прямоугольные сетки.

Характер разрушения плит, опертых по контуру, под действием равномерно распре­деленной нагрузки показан на рис. 11.9, г, д.

На нижней поверхности плиты трещины на­правлены по биссектрисам углов (г), на верхней поверхности ,при заделке плиты по контуру, трещины идут параллельно сторонам и имеют закругления в углах, перпендикулярные к диагоналям (д). При свободном опирании по краям под действием нагрузки углы плиты стремятся подняться, а наибольшее давление на контур передается в средних его точках. Потеря несущей способности таких плит про­исходит при поднятых углах и разрушении бетона как вблизи углов, так и в пролете.

Плиты могут рассчитываться 3 методами:

1. Точный способ с использованием теории упругости

2. Кинематический с использованием метода предельного равновесия

3. Упрощенный (табличный) сечение рассматривается в упругой стадии работы

Кинематический метод – плита рассматривается как соединение по линиям излома

tg φ = φ= 2f/l₁

В предельном состоянии плита провисает. Плоская поверхность превращается в поверхность пирамиды, границами которой являются треугольные и трапециевидные звенья.

Высота пирамиды = величине прогиба f при углах поворота φ. Внешняя нагрузка, в связи с тем, что происходит перемещение совершает виртуальную работу, которая = q*Vпирамиды.

Aq ^внеш =q*V= q* (l₁*a/6)*(ρ l_2- l₁)

Внутренняя работа происходит за счет внутренних усилий.

Составляем уравнение равновесия внутренних и внешних сил. Формулы включают в себя расчетные моменты на единицу ширины плиты. Задача сводится к определению 6 неизвестных. Для упрощения расчета составляются специальные таблицы, учитывающие зависимость между соотношение сторон и изгиб. моментами. В итоге, задача сводится к нахождению 1 неизвестного, т.к. плиты окаймлены по контуру. Из-за распора значение изгиб. момента снижается на 20%.

Упрощенный метод основан на упругой работе бетона и арматуры.

1. P=(q+p)l₁l₂

2. Вычисляются max моменты, пролетные моменты.

M₁=α_1i*P - пролетные

M₂=α_2i*P

M_I=β_1i*P - опорные

M_II=β_2i*P

Коэффициенты принимаются по табл. В зависимости от схемы опирания плиты. i – номер схемы.

Конструирование плит

Размещение арматуры в плитах, опертых по контуру, производится в соответствии с характером разрушения.

Пролетная арматура (работающая на поло­жительные моменты) укладывается в нижней части плиты, причем в нижнем ряду разме­щают арматуру, идущую вдоль короткой сто­роны (меньшего пролета), поскольку в этом направлении действует больший изгибающий момент.

В средней части пролета плиты арматуру укладывают чаще, к опорам — реже (рис. 11.10), тогда на крайних участках плиты ши­риной l₁/4 арматуры в два раза меньше, чем в средней зоне размером l₁/2 * l₂ - l₁/2 , где арматуру укладывают по максимальным про­летным изгибающим моментам.

Надопорную арматуру (работающую на отри­цательные моменты) укладывают в верхней части плиты поперек контурных балок. В сторону пролета эта арматура заводится так: половина на расстояние l/4, другая половина - на l/6.

Армирование производится либо вязаными сетками (отдельными стержнями), либо сварными сетками. Второй способ армирования лучше, т.к. индустриальный.