Расчет и конструирование многопустотных плит балочных перекрытий

Плиты перекрытий для уменьшения расхода ма­териалов проектируют облегченными - пустотными или ребристыми (рис. 7.2,а). При удалении бетона из рас­тянутой зоны сохраняют лишь ребра шириной, необходимой для размещения сварных каркасов и обеспечения прочности панелей по наклонному сечению. При этом плита в пролете между ригелями работает на изгиб как балка таврового сечения.

Плиты изготовляют с пустотами различной формы: овальной, круглой и т. п. В панелях значительной шири­ны устраивают несколько рядом расположенных пустот (рис. 7.2.а).

Общий принцип проектирования плит перекрытий любой формы поперечного сечения состоит в удалении возможно большего объема бетона из растянутой зоны с сохранением вертикальных ребер, обеспечивающих прочность элемента по наклонному сечению, в увязке с технологическими возможностями завода - изготовителя.

По форме поперечного сечения плиты бывают с овальными, круглыми и вертикальными пустотами, ребристые с ребрами вверх (с устройством чистого пола по ребрам), ребристые с ребрами вниз, сплошные (рис. 7.2а - е).

В плитах с пустотами минимальная толщина полок 25—30 мм, ребер 30—35 мм; в ребристых плитах с ребра­ми вниз толщина полки (плиты) 50—60 мм.

Наиболее экономичны по расходу бетона плиты с овальными пустотами; приведенная толщина бетона в них 9,2 см, в то время как в плитах с круглыми пустота­ми приведенная толщина бетона достигает 12 см. Однако при изготовлении панелей с овальными пустотами на заводах возникают технологические трудности, вызван­ные тем, что после извлечения пустотообразователей (пуансонов) стенки каналов свежеотформованного изде­лия иногда обваливаются.

Расчет панелей.

Расчетный пролет плит l₀ принимают равным расстоянию между осями ее опор (рис. 7.3. а — в); при опирании по верху ригелей l₀ = l - b/2 (где b — ширина ригеля); при опирании на полки ригелей l₀ = l – a - b (а — размер полки). При опирании одним кон­цом на ригель, другим на стенку расчетный пролет равен расстоянию от оси опоры на стене до оси опоры на ригеле.

Высота сечения плиты h должна быть подобрана так, чтобы наряду с условиями прочности были удовлетворе­ны требования жесткости (предельных прогибов). При пролетах 5—7 м высота сечения плиты определяется главным образом требованиями жесткости. Предварительно высоту сечения панели, удовлетворяющую одно­временно условиям прочности и требованиям жесткости, можно определить по приближенной формуле

(7.1)

где с — коэффициент, для пустотных панелей он равен 18 - 20, для ребристых панелей с полкой в сжатой зоне – 30 - 34;

— дли­тельно действующая нормативная нагрузка на 1 м² перекрытия;

— кратковременно действующая нормативная нагрузка на 1 м² пере­крытия;

— коэффициент увеличения прогибов при длительном действии нагрузки: для пустотелых панелей = 2, для ребристых па­нелей с полкой в сжатой зоне = 1,5.

Высоту сечения предварительно напряженных плит можно предварительно назначать равной:

h= l₀ /20 - для ребристых; h= l₀ /30 - для пустотных.

При расчете прочности по изгибающему моменту ши­рина ребра равна суммарной ширине всех ребер плиты, а расчетная ширина сжатой полки принимается равной полной ширине панели. При малой толщине сжатой пол­ки, когда , ширина полки, вводимая в расчет, не должна превышать

(7.2)

где n — число ребер в поперечном сечении панели.

Таким образом, расчет прочности плит сводится к рас­чету таврового сече с полкой в сжатой зоне.

При расчете прогибов сечения панелей с пустотами приводят к эквивалентным двутавровым сечениям. Для панелей с круглыми пустотами эквивалентное двутавро­вое сечение находят из условия, что площадь круглого отверстия диаметром d равна площади квадратного от­верстия со стороной (рис. 7.4):

Сечение панелей с овальными пустотами (см. рис. 7.4 ) приводят к эквивалентному двутавровому сечению, заме­няя овальное сечение пустоты прямоугольным с той же площадью и тем же моментом инерции и соблюдая усло­вие совпадения центра тяжести овала и заменяющего прямоугольника. Обозначив b₁ и h₁ — ширину и высоту эквивалентного прямоугольника; F и I — площадь и мо­мент инерции овала:

; (7.4)

Конструирование плит

Применяют сварные сетки и каркасы из обыкновенной арматурной проволоки и горя­чекатаной арматуры периодического профиля (рис. 7.6). В качестве напрягаемой продольной арматуры применяют стержни классов S800, S1200, высокопрочную проволоку и канаты. Армировать можно без предварительного напряжения, если пролет панели меньше 6 м.

Продольную рабочую арматуру располагают по всей ширине нижней полки сечения пустотных панелей и в ребрах ребристых панелей.

Поперечные стержни объединяют с продольной мон­тажной или рабочей ненапрягаемой арматурой в плоские сварные каркасы, которые размещают в ребрах плит. Плоские сварные каркасы в круглопустотных плитах мо­гут размещаться только на приопорных участках, через одно-два ребра. К концам продольной ненапрягаемой арматуры реб­ристых плит приваривают анкеры из уголков или пла­стин для закрепления стержней на опоре.

Монтажные соединения панелей всех типов выполня­ют сваркой стальных закладных деталей и заполнением бетоном швов между плитами. В продоль­ных боковых гранях плит предусматривают впадины, предназначенные для образования прерывистых шпонок, обеспечивающих сов­местную работу плит на сдвиг в вертикальном и горизон­тальном направлениях (рис. 7.8а). При таком соединений сборных элементов перекрытия представляют собой жесткие го­ризонтальные диафрагмы.