Классификация плоских перекрытий Плоские перекрытия Балочные ребристые С

Классификация плоских перекрытий Плоские перекрытия Балочные (ребристые) С плитами, работающими в 1 направлении (балочными плитами) Безбалочные (гладкие) Сборные С плитами, работающими в 2 направлениях Сборные Монолитные Сборномонолитные

Характеристики В балочных (ребристых) перекрытиях – нагрузки от плит перекрытий передаются на колонны через систему балок и ригелей; В безбалочных (гладких) перекрытиях – нагрузки от плит перекрытий передаются на колонны непосредственно; В плитах, работающих в одном направлении (балочных) усилия, действующие в одном из направлений пренебрежимо малы по сравнению с усилиями, действующими в другом направлении М 1>>М 2 В плитах, работающих в двух направлениях, усилиями, возникающими в обоих направлениях нельзя пренебречь М 2≥(0, 2 -1)М 1

К плитам, работающим в одном направлении, относятся: плиты, опертые по двум противоположным сторонам Плиты, опертые по контуру и по трем сторонам, при L 2/L 1>2

К плитам, работающим в двух направлениях, относятся: прямоугольные плиты, опертые по контуру и по трем сторонам при L 2/L 1≤ 2 • плиты, непрямоугольные в плане – круглые, овальные, треугольные, многоугольные

К плитам, работающим в двух направлениях, относятся: Плиты с точечным опиранием –в безбалочных перекрытиях • Прямоугольные в плане плиты при неравномерном загружении.

Сборные балочные перекрытия Сборные плиты

Виды сборных плит I – ребристая; II – тавровая (2 Т); III - пустотная; IV - коробчатая; V - с криволинейной нижней полкой; VI – трехслойная (1 - тяжелый бетон; 2 - легкий бетон; 3 - арматура) VI

КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПЛИТ Глубина опорной площадки плит при опирании, мм: ◦ по контуру, по 2 длинным и одной короткой стороне - 40; ◦ по 2 сторонам при пролете L≤ 4, 2 м, по 2 коротким и одной длинной стороне - 50; ◦ по 2 сторонам при пролете более L>4, 2 м - 70. Минимальный зазор между плитами для жесткого перекрытия - 40. Материалы для плит ◦ без предварительного напряжения бетон В 15 – В 25 арматура А 300, А 400, А 500 С, В 500 предварительно напряженных бетон В 20 – В 40 арматура А 600, А 800, А 1000, Вр1200 -Вр1500

Виды многопустотных плит перекрытия а – ребристые с деревянным полом по лагам для пролетов до 4 м; б – то же, более 4 м; в – с овальными пустотами; г – с вертикальными пустотами; д – с круглыми пустотами; е – сплошные;

Проектирование многопустотных плит Конструктивные особенности Высота сечения плит h = (1/30)L; Минимальные размеры сечения ◦ Полки – 25 -30 мм; ◦ ребра – 30 -35 мм Поперечная арматура ◦ при h < 300 мм можно не устанавливать ◦ при h ≥ 300 мм dsw≥ 0, 25 ds s≤ 0, 75 h и s ≤ 500 мм;

Опирание плит перекрытия на ригель и стык плит по боковым поверхностям

Расчетная схема балочной плиты

Расчетные пролеты плит при опирании: а – на полки ригелей; б – по верху ригелей;

Расчетное сечение сборной многопустотной плиты б) расчетное сечение плиты по ПС 1 -й группы; в) к определению эквивалентного сечения пустоты по ПС 2 -й группы г) расчетное сечение плиты по ПС 2 -й группы; bf =12(n-1)hf + b Рекомендуется в расчетах принимать а=0, 9 D

Схема армирования пустотной плиты а) без ПН арматуры б) с ПН арматурой Asp –ПН арматура; Кр-1 - конструктивный каркас, верхняя арматура для восприятия отриц. момента при монтаже и перевозке, нижняя расчетная; С-1 - от температурных деформаций, усадки и ползучести; С-2 – частично уменьшают ширину трещин в середине пролета вдоль и поперек плиты; С-3 – для анкеровки ПНА, обеспечения прочности бетона при отпуске ПНА с упоров.

Сетка С-1 Арматурные изделия пустотной плиты

Предварительные напряженные элементы Уровень ПН арматуры принимают σsp = (0, 5… 0, 9)Rsn для стержневой арматуры; σsp = (0, 5… 0, 8)Rsn для проволочной арматуры и канатов. При расчете ПН конструкций учитывают снижение ПН вследствие потерь предварительного напряжения до передачи усилий натяжения на бетон (первые потери) и после передачи усилия натяжения на бетон (вторые потери). Первые потери включают потери от (∑Δ σsp(1) ) : ◦ от релаксации ПН в арматуре; ◦ от температурного перепада при термической обработке конструкций, ◦ от деформации анкеров; ◦ от деформации формы (упоров). Вторые потери ПН включают потери от (∑Δ σsp(2) ): ◦ усадки бетона; ◦ ползучести бетона.

Арматура Класс арматуры Диаметр арматуры, мм А 240 6 -40 Нормативное сопротивление , МПа 240 А 300 10 -70 300 A 400 6 -40 400 А 500 6 -40 500 А 600 10 -40 600 А 800 10 -32 800 А 1000 10 -32 1000 В 500 3 -12 500 Вр1200 8 1200 Вр1300 7 1300 Вр1400 4; 5; 6 1400 Вр1500 3 1500 К 1400(К-7) 15 1400 К 1500(К-7) 6; 9; 12 1500 К 1500(К-19) 14 1500

Особенности расчета ПН элементов Суммарные потери: ∑Δ σspj = ∑Δ σsp(1) +∑Δ σsp(2) ПН с учетом потерь σspj -∑Δ σspj Усилие обжатия с учетом потерь P = ∑(Aspj (σspj- ∑Δ σspj )) Момент трещинообразования Mcrc = Rbt, ser. W ± Peop Прогиб элемента (1/r)= (M – Peop)/Eb 1 Ired

Проектирование ребристых плит Конструктивные особенности Высота сечения плит h = (1/20)L; Минимальные размеры сечения полки – 50 мм; ребра – 70 мм; Поперечная арматура диаметр dsw≥ 0, 25 ds, шаг расчетной s≤ 0, 5 h 0 и s ≤ 300 мм; конструктивной s≤ 0, 75 h 0 и s ≤ 500 мм;

К расчету полки ребристой плиты на местный изгиб

Схема армирования ребристой плиты Asp –ПН арматура; К-1 - верхняя арматура для восприятия отриц. момента при изготовлении, монтаже и перевозке, нижняя –расчетная, поперечная - воспринимает поперечные усилия; К-2 – расчетная для поперечных ребер;

С-1 – расчетная арматура в пролете полки; С-2 – расчетная арматура на опоре полки; С-3 -для анкеровки ПНА, обеспечения прочности бетона при отпуске ПНА с упоров;

Арматурные изделия ребристой плиты

Ребристые плиты П-образного (а, б) и Тобразного типа (в)- 6 м, (г) – 12 м

Сборный ригель

Ригели таврового сечения. Конструктивные требования Таврового сечения с полкой вверху Таврового сечения с полкой внизу

Расчетные схемы Разрезный ригель Неразрезный ригель Ригель с пластическим шарниром ограниченной жесткости

Разрезный ригель

Шарнирный узел сопряжения ригеля с колонной Расчетная длина ригеля при шарнирном опирании на консоли колонн.

Расчетная схема Изгибающий момент M = ql 2/8 Поперечная сила Q = ql/2

Неразрезный ригель

Жесткий стык ригеля с колонной 1 - растянутые арматурные стержни; 2 - бетон замоноличивания; 4 - ванная сварка. k – параметр жесткости стыка в МН·м/рад

Схемы загружения, эпюры усилий и перераспределение моментов в неразрезном ригеле

Расчет неразрезного ригеля производят методом предельного равновесия (с учетом перераспределения усилий). Сущность метода заключается в использовании резервов статически неопределимых систем, выполненных из материалов, обладающих свойствами пластического деформирования.

Схема работы статически неопределимой балки При определенном значении нагрузки в опасном сечении напряжения в арматуре достигают предела текучести стали. Возникает пластический шарнир (ПШ). При дальнейшем увеличении нагрузки разрушения сечения не происходит повороту ПШ препятствуют лишние связи (вторая жесткая опора, жесткость ригеля). Высота сжатой зоны не увеличивается, внутренний изгибающий момент в сечении постоянен и равен MR = Rs. As(h 0 -0, 5 x). Разрушение происходит только при образовании N+1 пластических шарниров (ПШ).

Изгибающие моменты в статически неопределимой балке Статический способ определения Пролетный момент равен Ml = M 0 – MAb/l – MBa/l (1) Ml + MAb/l + MBa/l = M 0 (2) Откуда уравнение равновесия

Кинематический способ определения Углы поворота φa = tg φa= f/a ; φb= tg φb = f/b (3) Условие предельного равновесия - равенство работы внешних и внутренних сил Wq = W M (4) Работа внешних сил Wq = Ff (5) Работа внутренних сил WM = ∑φM = (φa + φb)Ml + φa Ma + φb Mb или с учетом (3) WM = f(Ml l/ab + Ma/a + Mb/b) (7) F = Ml l/ab + Ma/a + Mb/b (9) После подстановки (6) или умножая на (ab/l) при M 0 = Fab/ l получим Ml + MAb/l + MBa/l = Fab/l= M 0 (10)

Из уравнения равновесия следует, что сумма пролетного момента в сечении и долей опорных моментов, соответствующих этому сечению, равна моменту в простой балке М 0. Несущая способность статически неопределимой конструкции не зависит от соотношения значений опорных и пролетных моментов и не зависит от последовательности образования ПШ. Изменение соотношения моментов в сечениях меняет значение нагрузки, вызывающей образование первого и последнего ПШ, а также ширину раскрытия трещин в первом ПШ.

Дополнительная нагрузка в статически неопределимой балке в предельном равновесии при равномерно распределенном нагружении а – расчет в упругой стадии б – расчет по методу предельного равновесия p 1 – нагрузка при упругой работе р – нагрузка при учете образования ПШ Дополнительная нагрузка, переводящая конструкцию в состояние предельного равновесия p 1 l 2/24 + Δpl 2/8 = p 1 l 2/12 откуда Δp = p 1/3

Условия расчета железобетонных конструкций с перераспределением усилий Причиной разрушения не должен быть срез сжатой зоны или раздавливание бетона под действием главных сжимающих напряжений; Армирование следует ограничивать так, чтобы относительная высота сжатой зоны ξ≤ 0, 35 Необходимо применять арматурные стали с площадкой текучести или сварные сетки из обыкновенной проволоки.

Эпюра материалов Эпюрой материалов называется эпюра, которая показывает соотношение между усилиями, возникающими в элементе от внешних нагрузок и несущей способностью элемента; Арматуру рационально располагать в соответствии с эпюрой действующих усилий, располагая максимальное количество в участках с максимальными усилиями и обрывая часть в участках в незначительными усилиями (моментами). При этом до опоры доводится не менее половины полного сечения стержней Точка теоретического обрыва (ТТО) арматуры находится в точке пересечения несущей способности ригеля с частично сохраненной арматурой и эпюры усилий от внешних нагрузок. Длина анкеровки арматуры от ТТО вычисляется: W = Q/2 qsw + 5 ds и принимается W ≥ 20 ds

Эпюра материалов разрезного ригеля Изгибающий момент от внешних нагрузок в точке z: Mq = 0, 5 qz(l – z) МR Mq Момент, воспринимаемый ригелем МR= Rs. As(h 0 -0, 5 x) или МR= Rs. Asςh 0

Армирование ригеля

Эпюра материалов и армирование неразрезного ригеля

Упругоподатливый стык ригеля с колонной

1 - колонна; 5 - сварные швы; k – параметр жесткости стыка в МН·м/рад. Характеристики: выполняется на накладках из стальных пластин, приваренных к закладным деталям, высота ригеля в опорной части небольшая за счет использования скрытой консоли

К расчету ригеля: а – эпюра материалов; б – схема армирования

Схемы разрушения и армирование короткой консоли колонны а – разрушение по наклонному сечению; б – разрушение по нормальному сечению; в – разрушение по сжатой наклонной полосе, г, д, е – армирование в зависимости от высоты консоли

Расчетные схемы для короткой консоли при действии поперечной силы (балка поперек и вдоль консоли)

Схемы армирования консоли колонны а – армирование при h/c > 2, 5 s ≤ h/4 s ≤ 150 мм б – армирование при h/c ≤ 2, 5

Схема работы скрытой опорной консоли с жесткой арматурой по наклонной сжатой полосе 2 – ригель; 3 – комбинированный каркас консоли; 5 – закладная деталь;

Консоль колонны с жесткой арматурой