Здания и их устойчивость при пожаре / Roytman - Zdaniya i ikh ustoychivost pri pozhare 2013

Высота плит не превышает 500 мм. Толщина стенок – до 70 мм, верхней полки – от 35 до 50 мм, нижней – 30–35 мм. Ширина плит в зависимости от числа пустот может быть различной. Эти плиты изготавливают пролетом 9, 12, 15 м. Они рассчитываются на нагрузку от 4,5 кПа (450 кгс/м2) до 12,5 кПа (1 250 кгс/м2) с арматурой А800(A–V) и К1400(К-7), расположенной в нижних вутах.

Верхняя полка плиты рассчитывается и армируется сварными сетками как неразрезная балочная монолитная плита. Нижняя полка армируется конструктивно с учетом возможных местных и монтажных нагрузок. Диаметр арматуры и толщина стенок определяются расчетом на действие поперечной силы, а также в необходимых случаях рассчитывается прочность наклонных сечений на действие изгибающего момента.

В промышленных зданиях поверхность потолка не обязательно должна быть гладкой, поэтому в перекрытии можно применять ребристые плиты с верхним расположением полки (см. рис. 2.7). Эти плиты состоят из двух продольных ребер, соединяющей их горизонтальной полки и, при ширине более 1,3 м, поперечных ребер.

Толщина полки из условия сопротивления продавливанию от сосредоточенной нагрузки – не менее 5 см. Эта толщина достаточна для восприятия эксплуатационных нагрузок при ширине плиты до 1,3 м. В этом случае полка работает в одном направлении как балочная плита. При большей ширине плиты, т. е. при увеличении пролета полки, эта толщина может оказаться недостаточной. Чтобы не увеличивать толщину полки, а следовательно, и вес плиты, вводятся поперечные ребра. В этом случае полка, опираясь на продольные и поперечные ребра, работает как плита, опертая по контуру, и ее несущая способность значительно повышается.

Полка армируется стандартными сетками. В местах примыкания к ребрам для восприятия опорных моментов устанавливаются дополнительные сетки. Ребра плиты армируются поперечной и продольной арматурой. В большинстве случаев продольная арматура – напрягаемая, следовательно, не связана с каркасом. В плитах без предварительного напряжения продольная арматура сваривается с поперечной арматурой, образуя каркас.

При опирании на ригели прямоугольного сечения полка в торцах имеет уширение. При опирании на полки ригелей в плите предусматриваются торцевые ребра дляболее равномерного распределения опорного давления.

На рис. 2.12 показано армирование ребристой плиты перекрытия с поперечными ребрами вниз. Такая плита шириной 1 485 мм, номинальной длиной 6 м и высотой 400 мм разработана для нагрузок до 25 кПа

(2 500 кгс/м2).

31

3

Б

1 485

150

10

400

А

		Б
		А–А
200	50
356	Отв. d 35
	5 950

Б–Б

100 С-2 50

200

	С-1	К-2
	4
85		1 485

А

100

400

50

К-1

1

2

Рис. 2.12. Армирование ребристой плиты перекрытия:

1 – напрягаемая арматура; 2 – ненапрягаемая арматура; 3 – петли для подъема; 4 – поперечная арматура (хомуты)

32

Конструкция ребристой сборной панели перекрытия показана на рис. 2.13.

Б

1 000		bf	b
А

bf

А

Б

q (b f

b)

2

2

q(bf

b)2

f

h'

11

11

h

b

А–А

Б–Б

С-2

К-1

С-1

К-1

К-1

1

С-1

1

b f

l/4

l

Рис. 2.13. Конструкция сборной ребристой панели перекрытия: 1 – ненапрягаемая арматура; 2 – расчетное сечение

В перекрытиях производственных зданий находят также применение плиты, используемые в перекрытиях общественных зданий, при соответствии расчетных нагрузок, сетки колонн и других конструктивных деталей.

Балочные плиты широко применяются в монолитных ребристых перекрытиях, которые состоят из второстепенных балок, главных балок и плит, которые бетонируются вместе и представляют собой единую конструкцию. Плита опирается на второстепенные балки, второстепенные балки – на главные балки, опорами которым служат колонны и стены

(рис. 2.14, а).

33

Пролет плиты l = 1,5–3 м. Для расчета балочных плит выделяют полосу шириной 1 м (рис. 2.14, б, в) и рассматривают ее как неразрезную балку, опертую на второстепенные балки и наружные стены. Расчет плиты производят с учетом перераспределения усилий, принимая в первом пролете и на первой промежуточной опоре M ql012 /11, а в пролетах и на средних

опорах M ql022 /16 (см. рис. 2.5).

1 2

а			l1
				b
1 000
	3	4	2	1
б	l1		l1	l1
				1 000

b

			2
	1
в	l2	l2	l2

3

b

4 l1

l2

l2

l1

	1
4	l
3	1
	l
l2

Рис. 2.14. Конструктивные схемы монолитных ребристых перекрытий

сбалочными плитами:

а– монолитное ребристое перекрытие;

б– фрагмент перекрытия с продольным расположением главных балок;

в– фрагмент перекрытия с поперечным расположением балок:

1 – плита; 2 – второстепенная балка; 3 – главная балка; 4 – колонна

34

В монолитных ребристых перекрытиях применяются и плиты, опертые по контуру. Существует два вида таких плит. В перекрытиях первого вида балки располагаются по осям колонн с шагом 4–6 м (рис. 2.15, а). Соотношение сторон плит 1:1,5. Перекрытия второго вида, называемые кессонными, отличаются более частым расположением балок, отсутствием промежуточных колонн и малыми размерами плит (≤ 2 м) (рис. 2.15, б).

l2 l2 l2

l1	l1	l1	l1	l1
		a

l2

b b

a a

l1

б

Рис. 2.15. Ребристые монолитные перекрытия с плитами, опертыми по контуру: а – с соотношением сторон 1:1,5; б – кессонные

В безбалочных перекрытиях плиты непосредственно опираются на капители колонн (рис. 2.16). В сборных безбалочных перекрытиях надколонные панели идут в двух взаимно перпендикулярных направлениях, соединяются с капителью сваркой закладных деталей. Пролетная плита опирается на полки надколонных панелей и работает как плита, опертая по контуру.

35

3 2

6 000

3 000

6 000

3 000

1

б

а

Рис. 2.16. Сборное безбалочное перекрытие:

а– фрагмент перекрытия; б – капитель:

1– капитель; 2 – надколонная плита; 3 – пролетная плита

Вмонолитных безбалочных перекрытиях гладкая плита опирается через капители на колонны.

Рассматривая армирование различных видов плит, необходимо обратить внимание на поперечное армирование. В нормативных документах

[11, 12] указывается, что в сплошных плитах независимо от высоты, в многопустотных плитах (или аналогичных часторебристых конструкциях) высотой менее 300 мм и в балочных конструкциях высотой менее 150 мм допускается поперечную арматуру не устанавливать.

В «Рекомендациях по расчету пределов огнестойкости бетонных и железобетонных конструкций» [59] заложены рекомендации, касающиеся поперечного армирования как изгибаемых плоских элементов, так и свободно опертых массивных, особенно тонкостенных изгибаемых стержневых элементов (в том числе балок, ригелей и прогонов сплошного сечения шириной менее 16 см).

В рекомендациях указывается, что эти конструктивные элементы в целях исключения возможной опасности их хрупкого разрушения под огневым воздействием по наклонным сечениям должны быть обязательно армированы на приопорных участках сварными вертикальными каркасами длиной не менее 1/4 расчетного пролета с шагом поперечной арматуры не более 100 мм. Вертикальные каркасы должны быть установлены в каждом ребре (стенке) элемента.

Для создания из отдельных плит жесткого диска перекрытия, способного воспринимать значительные нагрузки в своей плоскости (горизонтальной) без существенных деформаций прогиба, необходимы монтажные соединения плит. Такие диски создают пространственную жесткость

36

здания, объединяя действия горизонтальных усилий всех вертикальных элементов (колонн, диафрагм, стен и др.) независимо от конструктивной схемы здания.

Монтажные соединения плит всех типов балочных сборных перекрытий выполняют сваркой стальных закладных деталей и заполнением бетоном швов между плитами.

Для обеспечения совместной деформации в продольных боковых гранях (по длинным сторонам плиты) плит устраиваются местные углубления, при заполнении которых раствором образуются бетонные шпонки, препятствующие взаимному перемещению плит, т. е. обеспечивающие совместную работу плит на сдвиг в горизонтальном и вертикальном направлениях. Соединение плит по коротким сторонам в основном осуществляется приваркой по углам с помощью закладных изделий к ригелям (рис. 2.17, а). При таком соединении сборных элементов перекрытия представляют собой жесткие горизонтальные диафрагмы.

При больших временных нагрузках на перекрытие ребристые плиты при замоноличивании швов целесообразно превращать в неразрезные. С этой целью швы между ребристыми плитами на опорах армируются сварными седловидными каркасами, пересекающими ригель (рис. 2.17, б).

			Каркас
Плита
Сварка		Б
А	А
А–А	Заливка	Б		Ригель
	бетоном		Б–Б
		Каркас
Закладная
	Шпонка
деталь панели
Закладная	Сварка
			б
деталь ригеля
а

Рис. 2.17. Монтажные соединения плит:

а – фрагмент плана перекрытия; б – фрагмент опирания плит на ригель

37

Балки

Железобетонные балки могут быть однопролетными и многопролетными, а по способу изготовления – сборными, монолитными и сборномонолитными.

Поперечные сечения балок обычно бывают прямоугольные, тавровые, двутавровые и трапециевидные (рис. 2.18) [13].

c'1 ≥ d

≤ 30

h h0

a c2

al c1 b

а

a'w

2

	a'
											2
											1
			2
													1
									б										в
					1
				2
				a												2
	l		1								1
a			a

			д
	2

1 г

Рис. 2.18. Формы поперечного сечения балок и схемы армирования:

а – прямоугольная; б, в – тавровая; г – трапециевидная; д – двутавровая: 1 – продольные стержни; 2 – поперечная арматура

Высота балок h колеблется в пределах от 1/10 до 1/20 их пролета. Ширина прямоугольных поперечных сечений b – в пределах от 0,3 до 0,5h. В целях унификации высота балок планируется кратной 50 мм, если она не более 600 мм, и кратной 100 мм – при бо́льших размерах.

38

Характерными сечениями предварительно напряженных балок являются тавровое и двутавровое.

Впоперечном сечении балки рабочую арматуру размещают в растянутой зоне сечения в один, два и более рядов с такими зазорами, чтобы можно было произвести плотную укладку бетона, что достигается назначением основных размеров зазоров и защитных слоев (рис. 2.18, а).

Продольную рабочую арматуру в балках укладывают согласно эпюрам изгибающих моментов в растянутых зонах, где она должна воспринимать растягивающие усилия, возникающие при изгибе конструкций под действием нагрузок.

Суммарная площадь сечения продольной рабочей арматуры А, определяемая расчетом, должна составлять в изгибаемых элементах не менее 0,05 % от площади бетона рабочего сечения, т. е. от площади, исчисляемой для прямоугольного сечения как произведение его ширины b на рабочую

высоту сечения h0 = h – a, где h – высота сечения; a – расстояние от равнодействующей усилий в стержнях арматуры до растянутой грани сечения (см. рис. 2.18, а). Для продольного армирования применяют стержни периодического профиля диаметром от 12 до 32 мм.

Вжелезобетонных балках одновременно с изгибающими моментами действуют поперечные силы. Поперечные силы воспринимаются бетоном

ипоперечной арматурой (поперечными стержнями или хомутами).

Кроме того, в балках (из конструктивных и производственных соображений) устанавливают монтажную арматуру для крепления поперечной арматуры и образования арматурных каркасов. Балки армируют, как правило, сварными каркасами и лишь в отдельных случаях – вязаными. Армирование однопролетной балки каркасами показано на рис. 2.19.

Количество плоских сварных каркасов в сечении балки зависит от ее ширины. При ширине балки b < 150 мм предусмотрен один каркас; при b = 200–250 мм – два, при большей ширине – два или три каркаса.

Плоские сварные каркасы объединяют в пространственные с помощью горизонтальных поперечных стержней, устанавливаемых через 1–1,5 м.

В качестве несущей арматуры в изгибаемых элементах при определенных условиях используют прокатные профили (жесткая арматура) и сварные пространственные арматурные каркасы.

Балки с жесткой арматурой могут быть двух типов: с расположением профиля по всей высоте балки (рис. 2.20, а) или полностью в растянутой зоне (рис. 2.20, б). В балках обоих типов ставят дополнительную арматуру в виде сварных сеток или хомутов и продольных монтажных стержней диаметром 8–10 мм. В балках первого типа поперечную арматуру ставят без расчета диаметром 6–8 мм. В балках второго типа (см. рис. 2.20, б) поперечную арматуру определяют расчетом.

39

4	К-1
	А

А

Сварной каркас К-1

2
A–A 4		1
К-1
а	6	3
Б

Б

3

5

Б–Б 3

6

1 6

б5

3

3

2

1

5

1

1

6 6

Рис. 2.19. Схемы армирования однопролетных балок:

а – однопролетная балка со сварными каркасами; б – однопролетная балка с вязаной арматурой:

1 – продольные рабочие стержни; 2 – поперечные стержни каркасов; 3 – продольные монтажные стержни; 4 – поперечные соединительные стержни;

5 – рабочие стержни с отгибами; 6 – хомуты вязаных каркасов

40