2. Безбалочные монолитные перекрытия

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

Рис. XI.36. Конструкция безбалоч­ного монолитного перекрытия

а — общий вид; б — деталь опирания плиты по наружному кон­туру здания; в — то же, на капи­тели колонн

Рис. XI.37. К определению разме­ров капители

прочность плиты на продавливание по периметру капи­тели; в) уменьшить расчетный пролет безбалочной плиты и более равномерно распределить моменты по ее ширине.

Безбалочные перекрытия проектируют с квадратной или прямоугольной равнопролетной сеткой колонн. От­ношение большего пролета к меньшему при прямоуголь­ной сетке ограничивается отношением l₂/l₁≤l,5. Рацио­нальная 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. XI.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 капителей размер между пересечениями направлений скосов с нижней поверхностью плиты принят исходя из распределения опорного давления в бетоне под углом 45°. Этот размер принимают с= (0,2...0,3)l. Размеры и очертания 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

при квадратных капителях х=у.

Толщину монолитной безбалочной плиты находят из условия достаточной ее жесткости h= (1/32—1/35) l₂ (где l₂ —размер большого пролета при прямоугольной сетке колонн); для безбалочной плиты из бетона на пористых заполнителях h=(1/27-..1/30)l_2.

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, о). 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 в средних панелях возникают взаимно перпендикулярные и параллельные рядам колонн линейные пластические шарниры с раскрытием трещин внизу; при этом каждая

Рис. Х1.38. 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 стену, 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 M_sup=R_sA_s.sup z_sup и

M_l= — R_sA_s.lz_l, равны балочному моменту плиты шириной l₂ и пролетом l₁ — 2с₁, т. е.

здесь q суммарная нагрузка на 1 м² плиты; с₁, с₂ — расстояние от опорных пластических шарниров до оси ближайших к ним рядов ко­лонн в направлениях l₁ и l₂ A_s.sup — площадь сечения арматуры в опорном пластическом шарнире в пределах одной панели; A_st — пло­щадь сечения арматуры в пролетном пластическом шарнире в пределах одной панели; z_sup, и z₁ — плечо внутренней пары в опорном и пролетном пластических шарнирах.

Введем обозначения θ_sup=A _s.sup/A_sl и θ_l =A_l /A_s1 для коэффициентов, характеризующих соотношение между площадью арматуры в опорных и пролетных сечениях, где — A_s1 = A _s.sup+A_sl суммарная площадь сечения ар­матуры.

Подставляя θ_sup и θ_l ( в условие (XI.51), получим

При сплошном загружении квадратной панели, оди­наково армированной в обоих направлениях A _s= A_s1= A_s2, условие прочности

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

При расчете средних панелей рекомендуется прини­мать θ_sup = 0,5...0,67; ;

θ_l =0,5...0,33; c₁\l₁ и с₂/l₂ — 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).