Строительство

Безбалочные перекрытия

Раздел: Строительство. Техника

Плита безбалочного перекрытия имеет одинаковую толщину на всем ее протяжении; толщина плиты назначается по расчетам, основанным на статико-экономических соображениях или по допускаемым прогибам.

Принято при капителях с изломом и при капителях с надкапительными плитами толщину плиты подбирать по наибольшему положительному моменту, а при капителях без надкапительной плиты — по наибольшему отрицательному моменту.

При  назначении толщины плиты следует учитывать экономичность принимаемого решения и назначать оптимальный для данного случая процент армирования.

Согласно действующим Нормам и Техническим условиям проектирования железобетонных конструкций толщина плиты безбалочного перекрытия принимается при наличии надкапительной плиты или при капители с изломом не менее 1/36 большего пролета при обычном бетоне, не менее 1/30— при легком бетоне; при капителях без надкапительной плиты толщина плиты должна быть не менее 1/32 ббльшего пролета  при  обычном  бетоне и  1/27—при  легком бетоне.

Если по каким-либо соображениям толщина плиты принята меньше, чем указано в Нормах и Технических условиях, то следует проверить величину прогиба плиты. Так, на основе опыта проектирования безбалочных перекрытий в Государственном проектном институте Гипромясомолпром принято считать, что расчетная величина прогиба не должна превышать от сплошной (полной) равномерно распределенной нагрузки

Величина прогиба безбалочной плиты может быть определена по формулам.

Из приведенного видно, что принцип армирования балочного перекрытия не меняется при превращении его в безбалочное; в средней части плиты арматура расположена в нижней зоне, а над балками, где момент в плите отрицательный, арматура расположена наверху. То же самое мы имеем в балках: в пролетах балок арматура лежит внизу, а над колонной—наверху. Так как балки (в балочном перекрытии) расположены как в продольном, так и в поперечном направлении, то и арматура располагается (подобно безбалочным перекрытиям)  в двух  взаимно Перпендикулярных направлениях.

Системы армирования безбалочных плит

Безбалочная плита работает, как упругая пластинка, и, следовательно, имеет в любом сечении как касательные, так и нормальные напряжения. Стремление к тому, чтобы расположение арматуры более близко соответствовало действительной работе плиты, вызвало появление нескольких различных систем армирования.

Основные системы армирования следующие: 1) двухпутная, 2) четырехпутная и 3) кольцевая.

Двухпутная система армирования состоит в том, что стержни арматуры располагаются по двум взаимно перпендикулярным направлениям параллельно линиям колонн (рис. 9,а).

В четырехпутной системе армирования, кроме двух взаимно перпендикулярных направлений параллельно линиям колонн, стержни арматуры располагаются также по диагоналям. Тахим образом, здесь имеются четыре направления стержней арматуры: продольное, поперечное и два диагональных

Кольцевая система армирования состоит из отдельных концентрических колец, укладываемых в разных зонах плиты, причем каждая панель разделяется на центральную А, междуопорную В и опорную С зоны

Четырехпутная система армирования состоит из 4 полос, положенных одна на другую, что ведет к большой потере в полезной высоте плиты (для верхней полосы h0=h—1,5— —3,5 0) и, следовательно, к неполному использованию металла; кольцевая система арматуры очень сложна в изготовлении. Поэтому указанные две системы армирования в последнее время почти не употребляются и наибольшее распространение получила двухпутная система  армирования.

В Советском Союзе применяется только двухпутная система армирования, являющаяся наиболее простой, вполне отвечающей напряженному состоянию конструкции безбалочного перекрытия. Ниже приводится подробное рассмотрение двухпутной системы армирования и детальное описание разных способов армирования  при этой системе.

Двухпутная система армирования

1. Основы двухпутной системы армирования. Двухпутная система армирования, как указано выше, состоит из арматуры, расположенной по двум взаимно перпендикулярным направлениям параллельно линиям колонн.

Сечение арматуры каждого из этих направлений подбирается по соответствующим расчетным моментам, действующим в этих направлениях и определенным по какому-нибудь из существующих методов расчета безбалочных перекрытий.

Если бы попытались расположить арматуру точно в соответствии с эпюрой изгибающих моментов, то пришлось бы либо все стержни принимать разных диаметров, либо укладывать их друг от друга на разных расстояниях.

Как то, так и другое решение было бы весьма сложным в производстве и поэтому является неприемлемым.

При расчете безбалочных перекрытий обычно разбивают панель в каждом направлении на две полосы (надколонную и пролетную), определяют средние моменты для этих полос в пролете и на опоре и затем подбирают по найденным моментам необходимую арматуру в этих сечениях. В пределах каждой полосы определенное по расчету сечение арматуры распределяется равномерно. Таким образом, получаются две полосы арматуры — надколонная и пролетная.

Так как моменты в надколонной полосе больше соответствующих моментов в пролетной полосе, то и арматуры в надколонной полосе должно быть больше, чем в пролетной. В связи с тем, что в одной и той же полосе арматура подбирается в пролете по максимальному расчетному пролетному моменту этой полосы и на опоре — по наибольшему расчетному опорному моменту, сечения арматуры в пролете и на опоре могут быть равными или разными в зависимости от величин моментов.

Обычно в пролетной полосе в пролете и на опоре, ввиду незначительной разницы между опорными и пролетными моментами, по конструктивным соображениям арматура ставится одинаковой, а в надколонной полосе, где разница между опорными и пролетными моментами значительна, сечение арматуры принимается на опоре больше, чем в пролете.

Часть плиты— над колонной — подвергается в обоих направлениях действию отрицательных моментов, т. е. в верхней части плиты происходит растяжение, а в нижней—сжатие, и поэтому арматура в обоих направлениях на опорах надколон-ных полос должна бытц расположена сверху.

Часть плиты— между колоннами — подвергается в направлении надколонной полосы действию положительного момента, а в направлении пролетной полосы — отрицательного; поэтому в направлении колонн в середине надколонной полосы арматура должна быть расположена снизу, а перпендикулярно линии колонн на опоре  пролетной  полосы — сверху.

Для того чтобы расположенные вверху стервени лежали на расчетной высоте и не прогибались, они должны быть уложены на подкладки —„кобылки" или на бетонные   кубики.    Кроме   того,   рекомендуется   для   большей жесткости арматуры над колонной назначать стержни большого диаметра, так как установка подпорок в пределах канители затруднительна.

При двухпутной системе существует несколько методов армирования безбалочных плит, описания которых приводятся ниже.

2. Система армирования отдельными несварными сетками, предложенная А. Ф. Лолейтом. Метод проф. Лолейта заключается в том, что нижние и верхние стержни арматуры образуют независимые сетки, состоящие из прямых стержней.

Нижняя сетка состоит из прямых стержней, длиной равных 4/5 длины пролета (за исключением крайнего пролета, где половина стержней равна длине пролета), причем одна половина стержней (через один) пропущена до оси опоры с одной стороны, а другая половина — до оси опоры с другой стороны

Вначале укладывается арматура надколоннрй полосы, а на ней — арматура средних полос.

При квадратных средних панелях перекрытия совершенно безразлично, в каком направлении раньше укладывается арматура, а при прямоугольных панелях в первую очередь укладывается арматура надколонной полосы по более длинной стороне, во вторую очередь — арматура надколонной полосы по короткой стороне, а затем арматура пролетной тголосы — по более длинной стороне и, наконец, арматура пролетной полосы — по короткой стороне. В крайних панелях в первую очередь укладывается арматура надколонной полосы, перпендикулярной обвязке, во вторую очередь — арматура надколонной полосы параллельной обвязке, затем— арматура пролетной полосы, перпендикулярной обвязке, и в последнюю очередь — арматура пролетной полосы, параллельной  обвязке

Арматура обеих надколонных полос лежит всегда в нижнем ряду (за исключением участков над колоннами, где -арматура перекрещивается), что достигается незначительным отгибом стержней, укладываемых во вторую очередь.

Точно так же отгибаются и стержни пролетной полосы, укладываемые в третью очередь. Следовательно, только стержни пролетной полосы, укладываемые в четвертую очередь, лежат во втором ряду.

Верхняя арматура состоит также из прямых стержней, расположенных вдоль и поперек опорных полос.

Для обеспечения правильного положения верхней сетки применяются подкладки —„кобылки", которые связываются вязальной проволокой с нижней и верхней сетками.

Армирование отдельными сетками по системе проф. А. Ф. Лолейта по сравнению с методами раздельного армирования стержнями требовало некоторого перерасхода металла. Кроме того, изготовление больших арматурных сеток в заготовительных цехах при помощи ручной вязки и последующее транспортирование и подъем таких сеток вызывали некоторые неудобства в процессе производства работ. Поэтому до организации индустриального изготовления сварных арматурных сеток при помощи электросварки для снижения расхода металла были предложены несколько методов армирования безбалочных плит с отдельными стержнями.

Однако с организацией и внедрением у нас индустриальных методов производства арматурных работ, механизированной. заготовки (правки, резки) сварки, а также широким применением различного рода подъемно-транспортных механизмов при наличии большого количества новых эффективных видов арматуры (горячекатанной и холодно-сплющенной стали периодического профиля, холоднотянутой и других видов стали), позволяющих значительно снизить расход металла в железобетонных конструкциях,— идеи проф. А. Ф. Лолейта о применении раздельного армирования заранее заготовленными сетками получают у нас в настоящее время широкое распространение.

3. Система армирования отдельными полосами, принятая трестом Мясохладстрой. Один из способов армирования безбалочных плит стержнями, (до организации заготовки широких сварных сеток) был предложен трестом Мясохладстрой. Сущность этого метода заключается в следующем: панели безбалочного перекрытия разбиваются на полосы надколонные и пролетные, каждая шириной в половину пролета. Для каждой из этих полос расчетом определяется необходимая площадь сечения арматуры в пролете и на опоре. Как в пролетной, так и в надколонной полосах половина стержней, расположенных внизу, отгибается на опорах вверх.

Полученная таким образом наверху арматура в пролетной полосе оказывается достаточной для восприятия отрицательных моментов в этой полосе, а в надколонной полосе для получения необходимой расчетной площади сечения , арматуры добавляются еще короткие стержни; добавочные стержни выполняются с прямыми отгибами по обоим концам. Для большей жесткости верхней арматуры необходимо, чтобы диаметр дополнительных стержней был не меньше 12 мм. Для упрощения производства арматурных работ в каждой полосе запроектированы арматурные стержни одинакового профиля: прямые — в одном конце и имеющие отгиб для перевода в верхнюю часть плиты — в другом конце.

Нижние концы стержней обрываются в обеих полосах на расстоянии 0,35 / от середины панели, причем стержни надколонной полосы должны заходить за грань капители не меньше чем на 10 диаметров стержня.

При назначении арматуры в верхней зоне капители (из расчета на отрицательный момент надколонной полосы) следует учитывать возможность прогиба этой арматуры от нагрузки, которая может иметь место во время производства работ, а в связи с этим возможность значительного уменьшения несущей способности перекрытия.  

В принятых Мясохладстроем стандартных размерах панелей перекрытий 5X5 м нижние стержни обрываются на расстоянии 1,8 м от середины панели, верхние же стержни обрываются в надколонной полосе на расстоянии 1,5 м к в пролетной — на 1,25 м от оси» колонны, а места отгибов расположены от оси колонн в надколонной полосе на 1,25 м и в пролетной — на 1,0 м.

На основании этих соображений по предложению Главстроя НКПП еще в 30-х годах было принято решение об армировании верхней зоны капители исключительно стержнями диаметром 12-М9 мм, в связи с чем несколько видоизменился и принцип армирования надколонной полосы, а именно: нижние стержни надколонной полосы выполняются прямыми, без отгибов и все они заканчиваются на расстоянии 0,35 I от середины панели и заводятся за грань капители не меньше чем на 10 диаметров, а верхние стержни выполняются из коротких стержней диаметром 12  19 мм с лапками, опирающимися на опалубку.

4. Система армирования отдельными, полосами, предложенная ЦНИПС. В проекте инструкции по расчету и проектированию безбалочных перекрытий (Госстройиздат, 1933   г.)   ЦНИПС   рекомендуется   армирование   пролетных полос плит производить отдельными стержнями. При этом половина нижних стержней из пролетов отгибается на опоры . наверх (аналогично методу Мясохладостроя). Надко-лонные полосы армируются двумя независимыми сетками; одной внизу для восприятия положительного момента и другой наверху для восприятия отрицательного момента

По инструкции ЦНИПС все стержни должны быть снабжены по концам крюками.

Полная расчетная площадь сечения арматуры над колонной сохраняется на расстоянии не менее 0,2 пролета в каждую сторону от оси колонн, а до сечения, отстоящего от оси колонны на 0,2 (£ + 2 с), доводится не менее чем до 40% всей расчетной площади сечения арматуры. Площадь сечения нижней арматуры надколоннои полосы сохраняется полностью на расстоянии не менее 0,3 (/— с) в каждую сторону от середины пролета, а до сечения, отстоящего на €,35 / от оси пролета, должно быть доведено не менее 7з площади  сечения  нижней  арматуры надколоннои полосы,

В пролетной полосе полная площадь сечения верхней арматуры сохраняется на расстоянии не менее 0,15 / в каждую сторону от линии колонн, а половина верхней арматуры должна доходить до сечения, отстоящего на 0,25 /.

Нижняя арматура пролетной полосы сохраняется полностью на расстоянии 0,3 / от середины пролета в каждую сторону, а половину этой арматуры доводят до сечения, отстоящего от середины пролета на 0,35.

В пристенных панелях арматура располагается так же, как и во внутренних, за исключением опорной части надколоннои полосы на первой внутренней колонне, где арматура должна быть продолжена полностью на расстоянии не   менее 0,25 / от оси колонны.

В панелях, свободно опирающихся одной стороной на стену, половина перпендикулярной к стене нижней арматуры пролетной и надколоннои полос на расстоянии 0,25 I от стены отгибается вверх, остальные стержни доводятся до конца плиты.

В направлении, параллельном стене, пролетная полоса армируется так же, как в перекрытиях с обвязочными балками.

5. Система раздельного армирования, предложенная Промстройпроектом. Промстройпроектом было предложено производить армирование безбалочных перекрытий раздельной арматурой, без отгибов.

Половина нижней арматуры, состоящей из прямых стержней как в пролетной, так и в опорных полосах, заводится от середины пролета в каждую сторону не менее чем на 0,3 /, а вторая половина — не менее чем на 0,35 /. При этом

половина   нижних   стержней   надколоннои   полосы    должна

быть заведена за грань капители не менее  чем  на   10 диаметров

Верхняя арматура состоит тоже из прямых стержней; в надколоннои полосе половина этих стержней должна быть заведена за ось ряда колонн в каждую сторону не менее чем на 0,3 /, а вторая половина —не менее чем на 0,35. В пролетной полосе половина  верхних  стержней доводится по обе стороны оси ряда колонн на 0,2 /, а вторая половина — на 0,25 /.

Как нижние, так и верхние стержни рекомендуется ставить вразбежку.

Сверху в пролете надколоннои полосы и снизу на опорах пролетной полосы укладывается

монтажная арматура.

Указанные выше места обрыва стержней Промстройпроек-том. рекомендуются при любых размерах расчетной ширины капители в пределах от 0,2 / до 0,35 /. Последнее вряд ли можно признать правильным, так как расстояние от оси опор до места нулевых моментов зависит от величины капители.

Поэтому, не возражая против принципа армирования, предложенного Промстройпроектом, мы считали бы, что места обрыва верхних стержней в надколоннои полосе необходимо связать с размерами капителей, как это сделано при  системе  армирования отдельными полосами, принятыми трестом Мясохладстрой и ЦНИПС.

При подборе арматуры Промстройпроект рекомендует

стремиться к одинаковому шагу стержней как в пролетной,

так и внадколонной полосе, принимая стержни разных диа

метров; при этом рекомендуется диаметр стержней верхней

арматуры надколонной полосы принимать, как правило, не

менее 18 мм. Если же верхняя сетка надколонной полосы

состоит из стержней двух диаметров, то можно применять

часть стержней диаметром менее 18 мм с тем, однако,

чтобы не менее 3—4 стержней в каждом направлении имели

диаметр не менее 20 мм.

Диаметр стержней верхней арматуры в пролетной полосе рекомендуется принимать, как правило, не менее   12 мм.

Концы стержней нижней арматуры рекомендуется заканчивать полукруглыми крюками, а верхних стержней — прямыми крюками с доведением их до опалубки.

6. Армирование сварными сетками. Применение сварных сеток дает возможность максимально индустриализировать производство арматурных работ и получить значительную экономию в расходе стали. В сварных сетках не требуется гнутья крюков на концах стержней и используется арматура с повышенными механическими свойствами (холоднотянутая проволока, калиброванная сталь и др.). Поэтому сварные сетки находят в безбалочных плитах, как и в других видах железобетонных плит, все большее применение.

Соединение сварных рулонных сеток по длине производится рабочими стыками согласно указаниям Инструкции Минтяжстроя по применению сварных каркасов и сварных сеток

 Главные балки, прогоны и плиты перекрытий. Бетонирование колонн ...

 Железобетонные ребристые перекрытия

 При закладке арматуры в бетон необходимо выдерживать вокруг ...