Безбалочные перекрытия: разновидности и конструкция

Безбалочные перекрытия — это конструкция, выполненная из сплошной плиты, которая имеет опоры на колонны. Они конструктивно могут быть с капителями и без них. Для того чтобы в местах касания монолитных плит и колонн была создана необходимая жесткость, обеспечивается прочность в местах продавливания (по периметру), уменьшается пролет (расчетный) перекрытия и равномерно распределяется нагрузка по всей ширине, а для этого используют капители.

Безбалочные перекрытия представляют собой конструкцию из сплошной плиты, которая имеет опоры на колонны.

Виды бетонных перекрытий

Существуют следующие разновидности:

• сборные;
• монолитные;
• сборно-монолитные.

Основные виды безбалочных перекрытий: монолитные, сборные, сборно-монолитные.

Для того чтобы монолитное безбалочное перекрытие опиралось на колонны, в зданиях, которые строятся для производственных целей, используются конструкции капителей трех типов. Контуры и габариты капителей подбирают с расчетом, исключающим продавливание бетонной плиты по периметру капителей. Толщину безбалочной плиты необходимо рассчитывать при условии, что она имеет достаточную жесткость.

Перекрытие без балок можно рассчитать, используя метод предельного равновесия.

С помощью экспериментов установили, что для монолитной плиты (безбалочной) опасными загрузками считают полосовую нагрузку (которая распределена через пролет) и сплошную, во время которой давление распределено по всей площади.

При таких загрузках линейные пластические шарниры и излом плиты могут быть расположены двумя методами.

Проектирование безбалочных перекрытий происходит с учетом равнопролетной сетки, которая может иметь квадратную или прямоугольную форму. Из них более рациональна квадратная, а при прямоугольной форме отношение сторон должно быть 1,5. По всему периметру (контуру) такое перекрытие опирается на основные стены, обвязки контура или выступает консольно за капители последних колонн.

Вернуться к оглавлению

Зависимость нагрузок и изломов

Обычно используют капители трех типов: 1 — с надкапительной плитой, 2 — с изломом, 3 — прямая капитель.

Если в конструкции используют полосовую нагрузку, тогда в предельном равновесии образуется три линейных шарнира, которые соединяют звенья в точках излома. Если по проекту в арке пластический шарнир может образоваться по оси загружения панелей, то трещины раскроются внизу. Тогда как у несущих стен пластиковый шарнир расположен на некотором расстоянии от оси колоны, которое во многом зависит от размера и формы капители. В такой конструкции трещина раскроется вверху. Последние панели свободно опираются на стену с наружного края и образуют линейные шарниры у опоры, около первого промежуточного ряда колонн и в пролете.

Если в конструкции предусмотрено сплошное загружение, то в панелях, расположенных посредине, появляются линейные шарниры, которые будут взаимно параллельны и перпендикулярны рядам колонн, а трещины будут раскрываться внизу. При таком обустройстве панель будет делиться шарнирами на четыре элемента, которые в свою очередь будут вращаться вокруг несущих линейных пластических шарниров, а их оси будут расположены под углом 45° по отношению к рядам колонн. Над несущими пластическими шарнирами (в средних панелях) трещины раскроются вверху, и вместе с этим по линии колонн прорезается вся толщина плиты.

Если загружение происходит с учетом полосовой нагрузки, то для излома отдельной полосы (при котором образуются два звена) соединение производится с помощью трех линейных шарниров, а расчет средней панели производят так. Сумма пролетного и несущего моментов, которые воспринимаются сечением плиты (в месте расположения линейных шарниров) приравнивается к балочному моменту листа. Армирование балочной плиты производят сварными сетками, которые бывают рулонными или плоскими. В пролетах сетки располагают внизу, а на опорах укладывают вверху.

Армирование безбалочной бетонной плиты производится с использованием узких сеток, расположенных взаимно перпендикулярно по отношению друг к другу. В них растягивание происходит двумя слоями (по двум направлениям). Около колонн сетки, расположенные вверху, раздвигают или делают в них небольшие отверстия для установки стержней, которые компенсируют прорванную арматуру. Армирование капителей происходит для того, чтобы воспринималось усадочное и температурное усилие.

Вернуться к оглавлению

Кессонное перекрытие

Рассмотрим, что такое кессонное безбалочное перекрытие, которое применяют в ряде европейских стран при строительстве различных административных и общественных (где по проекту должны быть обустроены подвесные потолки) помещений. Фактически это каркасные сооружения, обустроенные кессонными перекрытиями. Само перекрытие — это ребристая конструкция, у которой ребра, расположенные в нижней части, взаимно перпендикулярны.

Кессонное перекрытие является облегченным за счет распределения бетонной смеси, и отсутствия излишка бетона между ребрами перекрытия.

Армирование безбалочной бетонной плиты типа имеет конструкцию, в которой бетон сохранен только на ребрах с растянутой арматурой (из зоны сечения он удален). Армирование ребер выполняется для жесткости. Благодаря такой конструкции значительно экономится материал и увеличиваются перекрываемые пролеты (если сравнивать со сплошным сечением).

Монолитную структуру формируют с помощью опалубки из пластмассы. Это формы размером 74х80 см и высотой 20-40 см. Их располагают на небольшом расстоянии друг от друга (по осям 80х80 см), для того чтобы образовались полости для бетонирования монолитных балок, прошедших армирование и расположенных взаимно перпендикулярно друг к другу. Арматурная сетка (прошедшая армирование) размещается сверху над формами, которые заливаются 5 см слоем бетона, и в итоге образуется железобетонная кессонная конструкция высотой примерно от 25 до 45 см. На том участке, где перекрытие сопрягается с колонной (монолитной), обустраивают сплошную бетонную плиту.

Вернуться к оглавлению

Конструкция и формы кессонов

В тех местах, где перекрытие опирается на колонны, располагается арматура, и поэтому здесь устанавливают сплошную монолитную плиту. Отсюда вывод: одна часть кессонного перекрытия состоит из элементов с удаленным бетоном в растянутой зоне, а другая ее часть состоит из сплошной монолитной плиты. При этом толщина ребер меняется от 10 до 20 см, а толщина сплошной части вверху должна быть 5-6 см. Пустотность такого перекрытия составляет до 50%, а высота ребер меняется от 20 до 40 см.

Комплект специальной опалубки, который состоит из стоек и металлических обрешеток, поможет технически грамотно обустроить кессонное перекрытие.

Для того чтобы технически грамотно обустроить кессонное перекрытие, используют комплект специальной опалубки, который состоит из стоек и металлических обрешеток. Их располагают, учитывая размер пластмассовых форм. Сверху обрешетки раскладывают кессонообразователи, которые имеют адгезию по отношению к бетону и легко удаляются после того, как он застынет. Формы не имеют большого веса, и поэтому их достаточно легко снять. Для того чтобы пластмассовые кессонообразователи не двигались, их фиксируют на прогонах, сделанных из металла.

Пластиковые формы могут быть выполнены в виде усеченной пирамиды, с основанием 74х80 см. При этом боковые грани имеют 18% наклон, а их объем (в зависимости от высоты) варьируется от 82 дм³ до 137 дм³. Зная эти величины, можно произвести расчет и выяснить, что в таком варианте пустотность кессонного перекрытия составит от 48 до 51%. Отсюда можно сделать вывод, что высоту кессонной плиты можно увеличить вдвое. Это снизит расход рабочей арматуры и увеличит пролеты (при сравнивании с конструкцией перекрытия из сплошной монолитной плиты). При этом толщина увеличивается от 16 до 25 см, экономия бетона составит 23%, а расход арматуры уменьшится на 40%. Расчет, производимый для такого перекрытия, показывает, что значительно снижается масса не только несущих конструкций, но и сооружения в целом.

Вернуться к оглавлению

Перекрытие с полыми шарами

Шары из полиэтилена и бетона, размещенные внутри арматурного каркаса, обеспечат ровное потолочное перекрытие, снизят массу монолитного перекрытия.

Второй вид монолитного перекрытия — это конструкция с размещением полых пластмассовых шаров внутри бетона, которое является эффективным при возведении жилых домов, так как значительно снижается расход материала и обеспечивается ровная поверхность с овальными и круглыми пустотами. Для того чтобы снизить массу монолитного перекрытия и обеспечить ровное потолочное перекрытие, проводится расчет системы, которая оборудована арматурными каркасами, внутри которых размещены шары из полиэтилена и бетона, заполняющего все пустоты между ними.

Внизу каркаса располагают стержни арматуры, которые воспринимают растяжение. Оставляют и сохраняют участки из сплошного монолита там, где пересекаются колонны и перекрытия. Посредине арматурного каркаса располагают полиэтиленовые шары (полые), за счет которых уменьшаются затраты бетона. Расчет показывает, что масса этажа снижается на 35% по сравнению с перекрытиями, сделанными из сплошного бетона. При этом снижается вес всего здания.

Модульные плиты обладают рядом преимуществ: имеют малый вес, больший запас прочности, их привозят на стройку уже в готовом виде.

Преимуществом такого материала, как модульные плиты, является то, что их привозят на стройку уже в готовом виде и раскладывают на горизонтальные опалубочные настилы. Для того чтобы создать защитный слой из бетона, арматурные каркасы укладывают на фиксаторы (пластмассовые). В местах, где в перекрытии располагаются проемы, устанавливается сплошная монолитная плита, и вертикальные несущие конструкции сопрягаются с ними. Каркасы, расположенные в месте сопряжения и в проемных зонах, соединяют с теми арматурными каркасами, в которых расположены полые пластмассовые шары. В растянутой зоне нижнего перекрытия расположенная рабочая арматура связывается с каркасом с полыми шарами.

Вернуться к оглавлению

Подсчет экономии при работах

Такое модульное решение каркаса дает возможность использовать стандартное оборудование, обеспечивает дополнительное заполнение и этим составляет альтернативу традиционному решению. Если сравнивать расположение и количество колонн при обоих методах (традиционный и с полыми шарами), то при модульном строительстве в расчет берутся: перекрываемые пролеты, количество колонн и расход строительных материалов. Отсюда вывод, что модульное строительство достаточно выгодное и при его применении есть возможность, уменьшив количество колонн, увеличить пролеты и сократить расход на материалы.

При модульном строительства каркаса есть возможность уменьшить количество колонн, сэкономить арматурную сталь, расход бетона, увеличить пролеты.

Произведя расчет, мы можем заметить, что при модульном строительстве со встроенными пластмассовыми шарами количество колонн уменьшится на 40%, экономится арматурная сталь, армирование и расход бетона на обустройство фундамента на 20%, а на единицу перекрытия на 32% сокращается расход бетона. При этом расчет показывает, что, возводя безбалочное перекрытие, на обустройство прогонов и балок приходится почти 100% экономия бетона, а время на опалубочные работы сокращается до 65%.

Работу по обустройству перекрытий начинают с монтажа стоек и настила (горизонтального) — это начальный этап для дальнейших работ по установке арматуры и опалубки. После того как раскладывают арматуру и каркасы со встроенными пластиковыми шарами, начинаются работы по бетонированию. Их производят смесью, которая заполняет пространство между шарами, закрывает поверхность арматуры и располагается выше шаров на расстоянии толщины защитного слоя. Подача и равномерное распределение бетонной литой смеси производится с помощью бетононасоса.

Для того чтобы подача и распределение бетона производилась равномерно по всему перекрытию и одновременно снизилась трудоемкость работ, фирмы используют гибкие шланги (бетононасос) из синтетического материала, который прошел армирование. Это дает возможность выполнить работы по бетонированию достаточно быстро и точно. Подвижность смеси составляет от 7 до 10 см. Если скорость будет больше, то во время перекачки струя расслаивается и образуются пробки. Если в смеси используют пластифицирующие добавки и применяют литьевую технологию, то становится необходимым увеличить расход цемента и количество песка (мелкой фракции) в бетонной смеси.

Вернуться к оглавлению

Состав и функции бетонных блоков

Используя в строительстве такую систему, архитекторы и дизайнеры имеют большие перспективы для творчества. У них появляется возможность перекрытия больших площадей и при этом использовать минимальное количество опор. Например, если применить бетонокерамзит, то вес перекрытия снижается почти на 25%. Во время того как производится расчет такого перекрытия, архитектор берет во внимание все достоинства модульного каркасного строительства. Это дает ему возможность перекрывать большие площади и использовать нестандартные и оригинальные решения.

Используя в кессонном перекрытии пустотелые бетонные блоки, можно существенно сократить количество опор, существенно снизить вес перекрытия.

Сборно-монолитное кессонное перекрытие состоит из пустотелых бетонных блоков. Они имеют размер от 20х20х60 см до 30х30х80 см. Блоки кладут на поверхность так, чтобы три рядом уложенных блока образовывали геометрическую фигуру, закрытую со всех сторон. Сделав расчет, можно увидеть, что если применить пустотелые блоки габаритами 20х20х60 см, то толщина перекрытия может увеличиться до 25 см, а слой монолитного бетона над блоками составит примерно 6 см.

Некоторые бетонные плиты и блоки выполняют функцию опалубки (несъемной), и их оставляют в перекрытии. Они формируют в растянутой зоне вертикальные ребра, а в сжатой конструкции — сплошной настил. В надопорной зоне (в местах сопряжения с колоннами) перекрытие необходимо выполнить при помощи сплошной монолитной плиты. Именно здесь происходит армирование плиты стержнями, которые связаны с арматурой колонн. Сверху блоков необходимо уложить арматурную сетку. В той части, где расположена сплошная монолитная плита, на блоки опираются арматурные стержни, прошедшие армирование.

На опалубки перекрытия укладывают бетонные блоки группами. При этом расстояние между ними должно быть от 12 до 15 см. Опалубка представляет собой настил из дерева, который опирается на телескопические стойки, балки (из дерева или металла) и обрешетку.

Вернуться к оглавлению

Затраты и производительность

В растянутой части перекрытия сгруппированные блоки для бетонирования ребер (вертикальных) образуют полости, в которые укладывают арматуру. Каркасы или отдельные стержни связаны хомутами. Для получения защитного бетонного слоя, на 2 см высоте (на настиле) размещают арматуру. Поверх блоков, в верхней части раскладывают арматурную сетку (прошедшую армирование), а сверху — бетонную смесь. При этом используют литьевую технологию с использованием бетононасоса.

Применение бетононасоса повышает производительность труда, позволяет получить гладкую и ровную поверхность покрытия.

Это позволяет повысить качество выполняемой работы (заполнение монолитных ребер между блоками), уменьшить трудоемкость и повысить производительность труда. Применение бетононасоса позволяет получить гладкую и ровную поверхность бетонного покрытия. При применении такой технологии на пустотелые блоки затрачивают на 62-65% меньше бетона, чем при изготовлении полных бетонных блоков.

В ряде европейских стран практикуют и производят расчет по возведению каркасных зданий с колоннами (монолитными) и сборных кессонных перекрытий. Эти каркасы намного легче монолитных, они состоят из колонн и сплошных перекрытий. Расчет тех показателей, которые характеризуют затраты материалов на обустройство сплошных и сборно-монолитных перекрытий, показывает, что если заливать 6 м плиту, то расход бетона одинаковый, но при этом экономия арматуры превышает 48%.

Дальнейший расчет показывает, что:

• на литье сплошной монолитной плиты 16 см толщины расходуется такое же количество бетона, что и при заливании сборно-монолитного перекрытия толщиной 25 см;
• В растянутой части перекрытия площадь арматуры уменьшается до 49%.

Рассмотрим, как делаются перекрытия из балок, которые предварительно напряжены, и как производится расчет и армирование бетонных, керамических и монолитных блоков.

Такое перекрытие состоит из Т-образных балок, длина которых достигает 9 м. Их изготавливают на 100 м стендах, применяя вибрационный метод, затем их разрезают на нужную длину, используя алмазный диск. Бетонные или керамические блоки имеют габариты 70х25х25 см. Они опираются на напряженные балки и в нижней части перекрытия образуют сплошной настил. На него ложится арматурная сетка, и все заливается бетоном, а поверхность выравнивается согласно проектной отметке.

Расчет показывает, что это двухслойное перекрытие из сборных деталей и монолитного бетона имеет большие преимущества перед традиционными методами возведения перекрытий из пустотелых сборных плит и созданных из монолитного сплошного бетона.

Принимая во внимание расчет, можем сделать вывод, что при возведении перекрытия обоими методами (сборные элементы или монолитная конструкция) расход бетона достаточно экономный. Отсутствует опалубка, применяется армирование предварительно напряженной балки (в нижней зоне). Из монолитного бетона получаем высококачественную поверхность перекрытия, которая уже готова для обустройства чистого пола.

В последние десятилетия повысился спрос на экологически чистые строительные материалы, и поэтому все чаще стали использовать керамику. Пустотелые блоки, созданные из этого материала, используют во время строительства стен и при обустройстве сборно-монолитных перекрытий. Их делают, используя железобетонные напряженные балки, керамические (пустотелые) блоки и монолитный бетон, армирование которого производится сеткой из проволоки (диаметр 6 мм).

Используя расчет, можно сделать вывод, что пустотелые керамические блоки с габаритами 40х20х20 см, выпускаемые на кирпичных заводах по стандартной технологии, снижают объем всего блока от 50 до 55%. Применение поризованных керамических блоков снижает массу всего перекрытия на 10-15%.

Отсюда вывод: объемный вес материала снижается до 1100 кг/м³, а из общего веса плиты перекрытия на керамические блоки приходится до 65% всего объема. Если принять во внимание этот расчет, получим: когда перекрытие сделано пористыми керамическими блоками, его масса будет на 30% меньше веса перекрытия, выполненного из заполненных бетонных блоков. Поэтому можно увеличить пролет..

Независимо от использованного материала, при возведении сборно-монолитной конструкции вначале монтируют железобетонные (предварительно напряженные) балки, опирающиеся на несущие элементы (стены и балки).

Опалубка необходима для бетонирования несущих балок, и служит для опирания напряженных деталей, в случае если плиты монолитные.

В случае если плиты монолитные, то напряженные детали опираются на опалубку, которая необходима для бетонирования несущих балок. При этом торцы других балок крепятся на установленной арматуре несущих балок.

Монтаж выполняют легким краном, который располагается на линии перекрытия. После этих работ на предварительно напряженные балки укладывают бетонные или керамические блоки, которые опираются на полки основных балок. После заполнения всего пространства блоками объединяют конструкцию. Для этого на сборные элементы располагают арматурную сетку и в торце перекрытия делают армирование. Так происходит подготовка сборной плоскости, которая готова к заливанию.

Подача смеси происходит бетононасосом или бадьей и краном. Для заливки применяют расчет бетонной смеси, у которой осадок конуса составляет 12-15 см. Бетон (толщиной 6 см) укладывают на сборные элементы и, если необходимо, бетонируют и монолитные несущие балки.

После застывания (набора проектной прочности) бетон соединяет все сборные части перекрытия в конструкцию, которая при использовании работает как целостная система: предварительно напряженные балки вместе с арматурой принимают растягивающее напряжение, а монолитный блок сжимается. Такие перекрытия характерны для коттеджей и малоэтажных домов.

1popotolku.ru

18 билет

18 билет.

Типовые конструктивные схемы узлов опирания монолитных ж/б плит на колонны ( безбалочные перекрытия, балки, капители)

*** — «Сначала подробный текст ЧТОБ ВЪЕХАТЬ В ТЕМУ)))» *** — «В конце кратко!»

1.Монолитные перекрытия по профнастилу

Устройство железобетонных монолитных перекрытий по профнастилу исключает опалубочные бетонные работы, которые являются достаточно трудоемкими и не поддаются механизации.  также во время бетонных работ профнастил играет роль несъемной опалубки, а в процессе эксплуатации — роль внешней рабочей арматуры. Монолитное перекрытие по профнастилу имеет ряд преимуществ, которые обеспечивают ему  широкое распространение среди других видов монолитных перекрытий, важнейшие из которых снижение трудоемкости работ, уменьшение конструктивной высоты и массы перекрытия, сокращение сроков и себестоимостибетонных работ..

………………………………………………….

2.Безбалочные монолитные перекрытия

Перекрытие представляет собой сплошную плиту, опертую непосредственно на колонны. Колонны могут быть с капителями и без капителей. Устройство капителей вызывается конструктивными соображениями. Использование капителей позволяет создать достаточную жесткость в местах сопряжения монолитной плиты с колонной, обеспечить прочность плиты на продавливание по периметру капители, уменьшить расчетный пролет безбалочной плиты и более равномерно распределить моменты по ее ширине.

Безбалочное перекрытие проектируют с квадратной или прямоугольной равнопролетной сеткой колонн. Отношение большего пролета к меньшему ограничивается величиной 1,5. Наиболее рациональна квадратная сетка колонн. По контуру здания безбалочная плита может опираться на несущие стены, контурные обвязки или консольно выступать за капители крайних колонн.  Для опирания безбалочной плиты на колонны в производственных зданиях применяют капители трех типов. Во всех трех типах капителей размер между пересечениями направлений скосов с нижней поверхностью плиты принимается исходя из распределения опорного давления в бетоне под углом 45⁰.  Размеры и очертания капителей подбираются так, чтобы исключить продавливание плиты по периметру капителей. Толщину безбалочной монолитной плиты находят из условия достаточной ее жесткости. Безбалочное перекрытие рассчитывается по методу предельного равновесия. Экспериментально установлено, что для безбалочной плиты опасными загружениями являются как полосовая нагрузка через пролет, так и сплошная по всей площади. При этих загружениях возможны две схемы расположения линейных пластических шарниров и излома плиты. При полосовой нагрузке в предельном равновесии образуется три линейных пластических шарнира, соединяющих звенья в местах излома. В пролете пластический шарнир образуется по оси загруженных панелей и трещины раскрываются внизу. У опор пластические шарниры отстоят от осей колонн на расстоянии, зависящей от формы и размеров капителей, и трещины раскрываются вверху. В крайних панелях при свободном опирании на стену по наружному краю образуется всего два линейных шарнира – один в пролете, один у опоры вблизи первого промежуточного ряда колонн.

 *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. Вблизи колонн верхние сетки раздвигают, либо в сетках устраивают отверстия с установкой дополнительных стержней, компенсирующих прерванную арматуру. Капители армируют по конструктивным соображениям, главным образом для восприятия усадочных и температурных усилий.

…………………………………………………………………………………………………………………..

3. Ребристые монолитные перекрытия

Устройство монолитного ребристого перекрытия в 2 раза выгоднее строительства сплошной монолитной плиты перекрытия. Это достигается тем, что на устройство ребристого перекрытия затрачивается в 2 раза меньший объем материалов и соответственно работ.

При этом конструкция самой плиты монолитного перекрытия становится жестче, что позволяет устраивать большие пролеты, без устройства дополнительных опор (колонны, простенки, стены). Ребристое перекрытие в 2 раза легче сплошного, его вес составляет 270 кг/м2, что значительно снижает (на 25 %) общие нагрузки на здание (стены, колонны, фундаменты), а следовательно сокращает затраты на их возведение.

……………………………………………………………………………………………

4. Кессонированные монолитные перекрытия

Кессонированное перекрытие получают при пересечении равномерно расположенных в двух направлениях ребер одной высоты; его применяют из эстетических соображений в интерьерах общественных зданий, а также как средство облегчения большой массы плиты при больших пролетах.

— «Все перечитанное выше, но кратко.»

Монолитные железобетонные перекрытия,

Монолитные железобетонные перекрытия состоят из плоской плиты, опирающейся    на    стены    и    систему    балок    (ребристые    и    кессонные перекрытия) или на стены и  непосредственно на  колонны (безбалочные перекрытия).    

Ребристые перекрытия представляют собой конструкцию, состоящую из взаимосвязанных плит и балок. Пролет плиты (расстояние между осями ребер) принимают от 1,5 до 3,0м, толщиной от 60 до 100мм.

Балки (или ребра), как правило, направлены вниз, но если необходимо иметь гладкий потолок их можно располагать сверху.

Кессонированное перекрытие получают при пересечении равномерно расположенных в двух направлениях ребер одной высоты; его применяют из эстетических соображений в интерьерах общественных зданий, а также как средство облегчения большой массы плиты при больших пролетах.

Безбалочные перекрытия опираются на колонны, через уширенные капители.

studfiles.net

КОНСТРУКТОР — Безбалочные перекрытия

Безбалочные перекрытия

История. В деревянных и стальных конструкциях, собираемых из отдельных элементов, балки являются необходимыми частями конструкций. В бетонных монолитных конструкциях балки как таковые могут отсутствовать, хотя это делает перекрытие более гибкими при той же толщине плит. Без поддерживающих балок колонны имеют тенденцию продавливать плиты перекрытия. Поэтому первые безбалочные перекрытия делались над колоннами, имевшими расширяющуюся вверх часть типа капители. Патент на такую конструкцию впервые был зарегистрирован в США Орлано Норкросом в 1902 году. В 1908 году в Москве по руководством А.Ф.Лолейта было запроектировано и построено четырехэтажное здание склада молочных продуктов с безбалочными перекрытиями.

Увеличение размеров оголовников колонн было характерной чертой этого решения конструкций и поэтому оно было также известно под термином «грибовидные перекрытия».

Методы расчета
Расчет безбалочной плиты по методам теории упругости разрабатывался различными авторами, однако несмотря на математическую строгость, эти методы страдают существенными недостатками и не позволяют реально оценить работу конструкций. Ниже приведены методы расчета безбалочной плиты, разработанные на экспериментальной основе.

Для расчета полагают, что опорные реакции на капителях распределены по треугольнику, а расчетный пролет панели принимают расстоянию между центрами тяжести этих треугольников. Общий суммарный изгибающий момент: M = 1/8 WL(1-2c/3L)(1-2c/3L), где W- полная нагрузка на ячейку перекрытия, L- шаг колонн, с- размер капители. Это уравнение было получено Дж. Р. Никольсом в 1914 году. К 1917 году формула Никольса была принята Объединенной американской комиссией и введена в строительные нормы ACI для проектирования безбалочных перекрытий с капительными колоннами. Более точная методика оценки моментов, основанная на теоретических и экспериментальных исследованиях Вестергарда и Слейтера, появилась в 1925 году. Этот метод был включен в строительные нормы стран всего мира.

У нас данный метод расчета известен, как инструкция ЦНИИПСа 1933 года, разработанная А.А.Гвоздевым и В.И.Мурашевым. Для квадратной панели M0=1/8 WL(1-2c/3L)(1-2c/3L). Для определения моментов в расчетных сечениях и для конструирования арматуры безбалочное перекрытие делят в плане на надколонные и пролетные полосы с шириной каждой полосы, равной половине расстояния между осями колонн в каждом направлении. В каждой полосе возникают положительные и отрицательные моменты, причем в надколонной полосе моменты больше, чем в пролетной полосе. По ширине полосы моменты изменяются по некоторой кривой, но для практического расчета принимают ступенчатое изменение моментов, принимая их постоянными по ширине полосы.

Учитывая возможное перераспределение моментов вследствие пластических деформаций, величины моментов в четырех расчетных сечениях панели плиты определяют с таким расчетом, чтобы сумма их равнялась балочному моменту М0. Для средней панели безбалочного перекрытия принимают:

Надколонная полоса	Опорный момент	М1=0,5М0
	Пролетный момент	М2=0,2М0
Пролетная полоса	Опорный момент	М3=0,15М0
	Пролетный момент	М4=0,15М0
Итого	М1 + M2 + М3 + М4 = М0

Рис.1 a — схема прогибов безбалочного перекрытия при наличии рандбалок; б — разбивка безбалочного перекрытия на надколонные и пролетные полосы; в — эпюры расчетных моментов в этих полосах; г — схема расположения расчетных моментов.

В крайнем пролете на величину моментов оказывает влияние степень защемления плиты наружными колоннами и наличие полосовой опоры на обвязочной балке или стене. В крайнем пролете расчетные моменты плиты находят из соответствующих моментов средних пролетов путем умножения их на коэффициенты согласно табл.

Моменты	Полосы
	надколонная	пролетная
Опорный момент на первой промежуточной опоре	М5 = aM1	M7 = aM3
Пролетный момент в первом пролете	M6 = bM2	M8 = bM4
Опорный момент на крайней опоре	M8 = gM0	M9 = gM2

Коэффициенты a, b, g определяются по графику в зависимости от соотношения суммы погонных жесткостей верхней и нижней крайних колонн к погонной жесткости плиты.

Распределение моментов по полю безбалочной безкапительной плиты при квадратных и равнопролетных прямоугольных панелях с отношением сторон до 1,33 мало отличается от распределения моментов в обычных безбалочных перекрытиях.

Расчет безбалочных перекрытий с неравными пролетами производится по методу заменяющих рам. В каждом направлении безбалочное перекрытие заменяется многопролетной рамой с ригелем в виде плиты и с колоннами примыкающими к узлу и защемленными на противоположных концах. Ширина ригеля принимается равной полусумме прилегающих пролетов плиты перпендикулярного направления. Расчетная длина ригеля устанавливается с учетом капителей так же, как в равнопролетных перекрытиях; расчетная длина колонн принимается равной L0=Lк-С/2.

Рамы каждого направления расчитываются на полную нагрузку без учета шахматного или полосового расположения полезной нагрузки. Возможность расчета по одной такой схеме загружения обуславливается выравниванием моментов вследствие пластических деформаций.

Полученные из расчета рамы изгибающие моменты ригелей распределяются между надколонными и пролетными полосами следующим образом: а) положительный момент — 45% на пролетную полосу и 55% на надколонную полосу; б) отрицательный момент — 25% на пролетную полосу и 75% на надколонную полосу. В крайних (пристенных) панелях расчетные моменты в направлении края перекрытия определяют согласно табл.2.

Безкапительные перекрытия.
Расширенные оголовники колонн впервые были исключены из конструкции Джозефом Ди Стасио в 1940 г. Это уменьшило площадь перекрытия, воспринимающую реакцию колонн, и поэтому было необходимо ввести дополнительную поперечную арматуру для восприятия перерезывающих сил или увеличивать размеры колонн (толщину перекрытий) больше чем требовалось. Для того чтобы отличить плиты перекрытий с бескапительными колоннами от плит с капительными колоннами (flat slab), им было дано специальное название flate plate,  назовем в дальнейшем плоское перекрытие.

Безбалочные перекрытия с безкапительными колоннами представляют собой предельно простые конструкции, состоящие из железобетонных плит одинаковой толщины и колонн постоянного сечения. Это упрощает опалубочные работы, а также арматурные работы и бетонирование. Всвязи с тем, что при безкапительных конструкциях колонны имеют постоянное сечение, их легко сопрягать со стенами и перегородками между колоннами. Поэтому они удобны для административных зданий и жилых домов.

Безбалочные перекрытия имеют наименьшую наименьшую конструктивную высоту, ровный и гладкий потолок, дают возможность свободно расположить внутреннее оборудование. Инженерные сети, не встречающие препятствий подвешиваются к плите. В случае необходимости устраивают подшивной потолок.

В безкапительных конструкциях задача ограничения прогибов более сложна, чем в капительных. Из-за общей небольшой толщины перекрытий и отсутствия капителей прогибы плит перекрытий относительно велики. Дополнительные деформации ползучести, по крайней мере, вдвое увеличивают величину упругих прогибов. Эта проблема не была полностью преодолена до конца 50-х годов ХХ века, когда в ряде зданий с бескапительными колоннами обнаружились треснувшие перегородки и раздавленные окна.

Каркас унифицированный безбалочный КУБ.
В СССР также проводились разработки безбалочного перекрытия. Впервые плоское перекрытие было применено в 60-х годах для высотной гостиницы во Владивостоке. Шаг колонн 6х6м, плиты 2,8х2,8 с учетом шва замоноличивания 0,2м, соединение плит между собой с применением петлевого стыка. Наиболее сложный узел — примыкания к колонне — решен приваркой закладной коробчатой детали плиты к продольной рабочей арматуре колонны.

К граням коробки приварены арматурные стержни для восприятия скалывающих напряжений, растягивающих усилий от опорных изгибающих моментов и местных растягивающих усилий, вызванных продавливанием.

Такой железобетонный каркас получил название «каркас унифицированный безригельный». Были разработаны модифицированные варианты системы КУБ для различных нагрузок и условий изготовления. Однако широкого применения данные серии не получили.

В настоящее время, когда отброшена идеология индустриализации, широкое распространение получают более экономичные монолитные железобетонные конструкции, которые дают возможность получить более гибкие архитектурно-планировочные решения. Главной проблемой остается отсутствие культуры производства у подрядчика с богатым «совковым» наследием. Наиболее простым в изготовлении является плоское перекрытие. Повышенный расход бетона компенсируется простотой опалубки. В результате стоимость и сроки строительства данных перекрытий ниже традиционных балочных. Как следствие монолитные плоские перекрытия получают массовое распространение.

Однако в отечественной литературе и нормативных документах конструкция плоских перекрытий отсутствует, как класс. Действующие нормы не дают проектировщикам ответы на многие вопросы. Возможно данная ситуация произошла по причине ориентации СССР в строительстве сборный железобетон. В академиях до сих пор обучают студентов советским методам.

В настоящее время имеются следующие документы:
Руководство по проектированию железобетонных конструкций с безбалочными перекрытиями, Москва, 1979.
Руководство по расчету статически неопределимых железобетонных конструкций, Москва, 1975.

Что же делать проектировщикам. Стремясь обезопасить от рисков каждый проектировщик посвоему завышает расчетные коэффициенты запаса прочности. Широкое распространение получает расчет конструкций с применение программ конечно-элементного анализа. Однако в случае возникновения аварийных ситуаций вся ответственность лежат на конструкторе. Разработчики программного обеспечения, даже предоставляя соответствующие сертификаты, не берут на себя ответственности по полученным расчетам.

Кроме того за редким исключением программы могут корректно расчитывать железобетонные элементы по предельным состояниям 2-й группы (прогибы) с учетом реального армирования. Слепая вера в результаты расчетов программы могут привести к фатальным последствиям. Из имеющегося строительного програмного обеспечения я бы рекомендовал Robot Millennium. Однако, для использования любой программы нужно в первую очерень инженерная интуиция, а только затем умение работать с программой и знание ее возможностей и области применения. Любые результаты машинных расчетов необходимо проверять грубыми ручными способами, чтобы избежать значительных ошибок.

Конструирование. Проблемой конструирования плоских перекрытий является зона опирания плиты на колонны. В данном месте возникает максимальный изгибаемый момент и поперечная сила. Если с моментом все относительно понятно, то обеспечить восприятие продавливания бывает достаточно сложно при стандартных габаритах колонн и толщине перекрытий. Обеспечить восприятие продавливания можно за счет дополнительного армирования, увеличения толщины перекрытия или увеличения периметра колонны. Увеличить колонну можно не только увеличив ее сечение. Если вытянуть колону (сделать прямоугольной), то при увеличении периметра, ее сечение может остаться прежним. Такую колонну проще разместить в составе межквартирных перегородок.

Также возможно устройство металлической капители в теле плиты. На фотографии приведена металлической капители гостиницы «Виру» в Талине (шаг колонн 8х8 м, толщина перекрытия 27 см).

 

Еще одно «тонкое» место — опирание наружных ненесущих кирпичных стен. Данный участок часто требует усиления. Устройство обвязочной балки решает проблему, но усложняет конструкцию опалубки. Можно уменьшить шаг колонн по наружному контуру. Однако сложно сказать, какое из двух зол меньше. Как вариант предлагается введение сплошной металлической закладной из швеллера по наружному краю в дополнение к усиленному армированию.

Разновидностью безбалочных перекрытий можно считать часторебристые перекрытия, где при больших пролетах и значительной толщине плиты облегчение конструкции достигается установкой на плоской опалубке полых вкладышей из картона, асбестоцемента, фанеры или других материалов.

И на последок, какой же все таки оптимальный пролет для безбалочных перекрытий? Наиболее экономичным является небольшой шаг колонн, порядка 4,5-4,8м, при этом для жилья можно получить практически любую планировку. Увеличение числа колонн не приводит к существенному возрастанию стоимости, в то время как использование более тонких плит перекрытия обеспечивает значительное ее снижение. По зарубежной литературе максимальный шаг колонн для плоских перекрытий составляет до 7,5м. Но часто шаг колонн определяется по архитектурным и технологическим соображениям. Для устройства гаражей в подвальной части здания шаг колонн приходится увеличивать.

В моей практике наибольший применяемый пролет для плоских перекрытий составлял 6,0 м, и для перекрытий с капителями 8,0м. Стоит обратить внимание на рациональность использования разгружающих консолей вылетом около 0,2L или уменьшение крайних пролетов.

 

Литература.
1. Железобетонные конструкции, А.Ивянский, 1961
2. Железобетонные конструкции, В.Мурашов, Э.Сигалов, В.Байков, 1962.
3. Строительная наука XIX-XX вв, Генри Дж.Коуэн, 1982
4. Конструкции высотных зданий, Ю.Козак, 1986.
5. Конструкции высотных зданий, В.Шуллер, 1979.
6. Проектирование жилых зданий, Дж.Максаи, Ю.Холланд, 1979.
7. Возведение многоэтажных зданий, У.Палл, К.Эхала

 

konstr.narod.ru

Монолитные безбалочные железобетонные перекрытия при отсутствии капителей колонн Текст научной статьи по специальности «Строительство. Архитектура»

СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ

УДК 624.012.45.05

В.А.Тесля

МОНОЛИТНЫЕ БЕЗБАЛОЧНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ПЕРЕКРЫТИЯ ПРИ ОТСУТСТВИИ КАПИТЕЛЕЙ КОЛОНН

Многоэтажные здания проектируют, как правило, с полным несущим каркасом с применением балочной схемы перекрытия. Применение безба-лочных покрытий позволяет значительно уменьшить кубатуру здания, а тем самым и его стоимость, даже при высоте этажей от 3,6 до 4,8 м.

Колонна 40^40 см

Пространственный каркас зданий с безбалоч-ными перекрытиями представляет собой рамную систему в обоих направлениях, когда ригелями служит безбалочная плита, тесно связанная с колоннами при наличии и отсутствии капителей. Последнее решение в настоящее время находит

Колонна 40^40

Рис. 2. Графики определения расстояний расположения колонн

широкое применение при возведении гражданских зданий. В промышленном строительстве безба-лочные плоские перекрытия выполняются при наличии капителей в верхней части колонн, тем самым создаётся достаточная жёсткость сопряжения плиты с колонной, увеличивается прочность монолитной плиты на срез по периметру примыкания к колонне, уменьшается расчётный пролёт плиты и воздаётся более равномерное распределение усилий по её ширине [1].

Безбалочные перекрытия такого типа экономически выгодными по сравнению с балочными -ребристыми становятся при пролётах до 6 м и временных нагрузках свыше 5 кН /м2. Поэтому они широко применяются в многоэтажных зданиях, складах, холодильниках, большой ёмкости резервуарах и других подобных сооружениях.

Здания с применением безбалочных перекрытий с колоннами при отсутствии капителей утрачивают упомянутые выше конструктивные преимущества. При этом возникает целый ряд вопросов, по которым не имеется достаточно информации по нормативным требованиям, которые необходимо учитывать при проектировании и возведении. В зависимости от расположения колонн при регулярном и нерегулярном их размещении, внутри площади плиты и по её краям возникают различные расчётные схемы. Качественный расчёт по каждой из расчётных схем можно выполнить при условии достоверно полного определения действующих нагрузок и возникающих при этом нормальных сил и изгибающих моментов в двух взаимно располагающих плоскостях.

В настоящей работе предлагается методика по определению основных геометрических характеристик: толщины монолитных железобетонных плит, размеров поперечного сечения колонн, максимальных расстояний их расположения. Определяемые значения принимаются в соответствии классов бетона по прочности на сжатие. В зависимости от расстояний продольным и поперечным осям проектируемого здания по предварительному расположению колонн определяем грузовую площадь и действующую при этом нагрузку с учётом веса плиты, конструкции пола, наличия различные перегородок и временной полезной нагрузки.

Выполняется это следующим образом. По грузовой площади для различных классов бетона от В20 до В35 принимаемых колонн с сечением 40-40 или 50-50 см с учётом возможных максимальных изгибающих моментов, которые может воспринять плита, по графикам на рис.1 определяем её толщину и уточняем размер суммарной нагрузки. Принятая толщина плиты позволяет уточнить суммарную нагрузку с учётом фактического размера толщины монолитной плиты и принять окончательно размеры сечения колонн.

Дополнительно необходимо проверить максимально допустимые расстояния по осям размещения колонн согласно графикам на рис.2.

Необходимые расстояния можно принять в зависимости от размеров сечений колонн, классов бетона, толщины плиты и суммарной расчётной нагрузки от 9 кН/м2 для плит толщиной в 18 см, до 11,75 кН/м2 для плит толщиной в 28 см. При временной (полезной) расчётной нагрузке равной 1,85 кН/м2.

При других значениях нагрузок можно использовать графики рис.2, при этом по оси абсцисс подобрать грузовую площадь в соответствии с ростом (или уменьшением) действующей нагрузки.

Теперь, когда все основные параметры определены, можно приступить конструктивному расчёту плиты на изгиб и действие поперечных сил. Максимальные изгибающие моменты и поперечные силы будут по граням колонн расположенных посередине перекрытий, для крайних колонн по периметру перекрытий максимальные значения этих усилий будут в направлении середины перекрытий [2].

При отсутствии капителей колонн действие вертикальной равномерно распределённой нагрузки при расчёте плиты по граням колонн будет максимальным при определении нагрузки по площадям А и В как это указано на рис.З

Рис.3. Грузовые площади действия вертикальной нагрузки

В этом случае изгибающие моменты и поперечные определяются частично при равномерно распределённом действии нагрузки и преобладающей нагрузке по закону треугольника с максимальной ординатой посередине пролёта.

Принимая максимальное одиночное армирование плиты в сечении по грани колонн можно с достаточной точностью определить максимальные значения моментов для плит разной толщины по принятому классу бетона и размерам поперечного сечения колонн. Для колонн сечением 50-50 см

максимальные изгибающие моменты приведены на графике рис.4.

Вкттбте

……………V

ф ю ф т т ют тхозо

Рис. 4. График максимальных моментов плит разной толщины и классов бетона для колонн сечением 50-50 см Кроме основной информации график позволяет за вычетом момента от действия горизонтальных нагрузок определять величину суммарной вертикальной нагрузки по площади, очертание которой приведено на рис.3.

При несоответствии ожидаемого результата, график позволяет принимать решение по изменению класса бетона или толщины плиты.

Можно повысить несущую способность монолитной плиты, приняв двойное армирование сжатой зоны сечения плиты. Однако это увеличит расход арматурной стали и трудоёмкость армирования плиты у примыкания к колонне. Учитывая, что колонна имеет свою вертикальную арматуру, создаются дополнительные трудности при бетонировании. Такая плотность в армировании при относительно малой толщине плиты не позволит обеспечить хорошее уплотнение бетона, что значительно уменьшит её несущую способность при изгибе и по восприятию поперечных сил. Применяя более пластичный бетон при бетонировании плиты в примыкании её к колонне, получить необходимой прочности бетон невозможно. Возникает ситуация снижения несущей способности плиты. Поэтому дополнительное армирование в этом случае применять не следует.

Можно рекомендовать армирование плиты плоскими сварными сетками по Госту 14098-85 К1 [3]. Всего потребуется 6 типов сеток, часть которых размещается по верхней поверхности плиты и рабочими стержнями арматуры воспринимает отрицательные моменты, вторая часть сеток воспринимает положительные моменты и находится на нижней грани плиты. Толщину защитного слоя необходимо принимать одинаковой для всех сеток равной 20 мм. Расположение сеток указано по схеме армирования на рис.5.

Размеры сеток с указанием рабочей и монтажной арматуры указаны в таблице 1. Как правило, во всех сетках, за исключением сеток С-1 и С-4,

б)

С-6

С-5 С-4 С-5

Г 1 Г

С-6

С-5 С-4 С-5

1 1 С-6 1“

С-5 С-4 С-5

С-6

&т

6000

Рис. 5. Схема армирования монолитной плиты: а) расположение верхних сеток; б) расположение нижних сеток

& 4

2> 4

2> 4

С~_

Л\

00

2> 4+& О Ш)

5 8 , (00 30)

ГГ

2> 4

2> 45 О Ш)

£

+

4

■в.

од

Ю

__^

Є

■в.

+

■&

од

$

£!

—Ч г \

ТО

00

Рис. 6. Арматурная сетка С-1

расположение стержней рабочих и монтажных принять равным 200 мм.

Расположение стержней сетки С-1 показано на рис. 6 и 7. Необходимо особо обратить внимание на расположение стержней при совместном армировании плиты в зоне примыкания её к колоннам, как это показано на рис.7. Вертикальные стрежни арматуры колонн должны находиться внутри контура крайних стержней большего диаметра. Это можно обеспечить качественным изготовлением

сетки С-1 при гарантированном соблюдении всех размеров расположения стержней арматуры.

Учитывая, что в сетках С-2,3,5 и 6 имеются рабочие и монтажные стержни, их расположение и закрепление перед бетонированием должно строго соответствовать расположению, указанному на рис.5 с учётом информации в таблице.

Рабочие стержни диаметром не менее 8 мм воспринимают усилия изгибающих моментов, остальные монтажные стержни являются соеди-

20 4

№ п/ п Наиме- нование сетки Размер сетки, мм Рабочая арматура Монтажная арматура Масса сетки, кг

диаметр кол-во арматуры и ее длина, мм диаметр кол-во арматуры и ее длина, мм

1 С-1 3600×3000 0І8 5018/=3600 отсутствует 134,15

5018/=3000

0І4 4014/=3600

4014/=3000

010 8010/=3600

10010/=3000

2 С-2 3000×2400 08 1208/=3000 016 1206/=2400 22,20

3 С-3 3600×2000 08 1008/=3600 06 1806/=2000 22,20

4 С-4 2400×2000 08 1208/=2000 отсутствует 19,00

1008/=2400

5 С-5 3600×2000 08 1808/=2000 06 1006/=3600 22,20

6 С-6 3000×2400 08 1508/=2400 06 1206/=3000 22,20

нительными при сварке сеток.

Колонны необходимо проектировать прямоугольного сечения, принимая меньший размер по направлению продольных осей и больший в поперечном направлении здания. Такая необходимость диктуется обеспечением несущей способности плиты в примыкании её к колонне в силу того, что в этом случае возрастает величина изгибающих моментов от дополнительного воздействия горизонтальных нагрузок в поперечном направлении.

Увеличение моментов, которые будут иметь место по граням колонны, линейно зависят от увеличения ширины грани сечения колонны. При ширине в 60 см, момент который может воспри-

нять плита, в 1,2 раза больше того момента, когда ширина грани сечения равна 50 см.

Настоящая статья в основном касается вопросов по проектированию безбалочных монолитных железобетонных перекрытий, опирающихся непосредственно на железобетонные колонны не имеющих капителей. В статье достаточно информационного материала, который позволяет значительно сократить время по определению всех геометрических размеров элементов перекрытий, условий расчёта и армирования, а также определения несущей способности плит при различных классах бетона.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

1. Байков В. Н., Сигалов Э. Е. Железобетонные конструкции. — М.: Стройиздат, 1986. — 728с.

2. Научно — технический отчёт по теме: разработка методики расчёта и конструирования монолитных железобетонных безбалочных перекрытий на продавливание. — М.: Госстрой России, ГУП «НИ-ИЖ5», 2002. — 55с.

3. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжёлых и лёгких бетонов без предварительного напряжения арматуры. — М.: Центральный институт типового проектирования, 1989. — 191с.

□ Автор статьи:

Тесля

Виктор Андреевич — доцент каф. строительных конструкций КузГТУ Тел. 8 (3842) 58-08-86

cyberleninka.ru

76 Балочные сборно-монолитные перекр. Безбалочные перекрытия

Балочные сборно-монолитные перекрытия

Сборно-монолитная конструкция перекрытия состоит из сборных элементов и монолитных частей, бетонируе­мых непосредственно на площадке. Затвердевший бетон этих монолитных участков связывает конструкцию в еди­ную совместно работающую систему.

При пролетах до 9 м возможны перекрытия с предва­рительно напряженными элементами, которые имеют вид железобетонной доски и служат остовом растянутой зо­ны балки, снабженной арматурой

На эти элементы устанавливают корытообразные армированные элементы, а по ним, как по опалубочной форме, уклады­вают монолитный бетон. В неразрезных перекрытиях опи­санного типа над опорами устанавливают дополнитель­ную арматуру.

Безбалочное сборное перекрытие представляет собой систему сборных панелей, опертых непосредственно на капители колонн.

Основное конструктивное назначение капителей в том, чтобы обеспечить жесткое сопряжение перекрытия с колоннами, уменьшить размер расчетных пролетов и создать опору для панелей. Конструкция сборного безбалочного перекрытия со­стоит из трех основных элементов: капители, надколонной панели и пролетной панели. Капитель опирается на уширения колонны и воспринимает нагрузку от надко­ленных панелей, идущих в двух взаимно перпендикуляр­ных направлениях и работающих как балки.

Безбалочные монолитные перекрытия

Безбалочное монолитное перекрытие представляет собой сплошную плиту, опертую непосредственно на ко­лонны с капителями . Устройство капителей вызывается конструктивными соображениями, с тем чтобы создать достаточную жесткость в месте сопряже­ние монолитной плиты с колонной, обеспечить прочность плиты на продавливание по периметру капители, умень­шить расчетный пролет безбалочной плиты и более рав­номерно распределить моменты по ее ширине.

Для опирания безбалочной плиты на колонны в про­изводственных зданиях применяют капители трех типов: тип I — при легких нагрузках, типы II и III — при тяжелых нагрузках.

Вбезбалочных сборно-монолитиых перекрытиях осто­вом для монолитного бетона служат сборные элемен­ты — надколенные и пролетные панели Одно из возможных решений состоит в том, что капи­тели на монтаже временно крепят к колоннам съемными хомутами. Связь между колонной и капителью создается после замоноличивания перекрытия и образования бетон­ных шпонок на поверхности колонны.

На капителях колонн в двух взаимно перпендикуляр­ных направлениях укладывают надколенные плиты; в центре — пролетную плиту такой же толщины, опертую по контуру. Сборные плиты — пред­варительно напряженные, армированные высокопрочной арматурой.

77 Сборные ж\б конструкции одноэтажных промзданий, принципы расчёта и конструирования.

1) Элементы конструкций: колонны (стойки), заделанные в фундаменты, ригели покрытия (балки, фермы, арки), опирающеяся на колнны, панели покрытия, уложенные по ригелям, подкрановые балки, световые и аэрационные фонари. Основная конструкция каркаса – поперечная рама, образованная колоннами и ригелями.

Пространственная жесткость и устойчивость обеспечивается защемлением колонн в фундаменты. В поперечном направлении пространственная жесткость обеспечивается поперечными рамами, в продольном – продольными рамами образованными теми же колоннами, элементами покрытия, подкрановыми балками и вертикальными связями.

2) Компоновка здания – сетка колонн одноэтажных каркасных зданий с мостовыми кранами может быть 12х18, 12х24, 12х30 или 6х18 6х24 6х 30м Шаг колонн преимущественно 12м, если при этом шаге используются стеновые панели 6м то необходима установка по крайним осям промежуточные фахверковые колонны. При шаге колонн 12м возможен щаг ригелей 6м с использованием в качестве промежуточной опоры подстропильной фермы.

3) Связи: Основное назначение: обеспечение жесткости покрытия в целом,

придание устойчивости сжатым поясам ригелей поперечных рам, восприятие ветровой нагрузки, восприятие тормозных усилий от мостовых кранов. Виды связей: вертикальные, горизонтальные по нижнему поясу ригелей, горизонтальные по верхнему поясу ригелей, связи по фонарям.

4) Расчетная схема и нагрузки Поперечная рама одноэтажного каркасного здания испытывает действие постоянных нагрузок от массы покрытия и различных временных нагрузок от снега, вертикального и горизонтального давления мостовых кранов, положительного и отрицательного давления ветра и др.

В расчетной схеме рамы соединение ригеля с колонной считается шарнирным, а соединение колонны с фундаментом — жестким. Длину колонн принимают равной расстоянию от верха фундамента до низа ригеля Цель расчета поперечной рамы – определение усилий в колоннах и подбор их сечения Ригель рамы рассчитывается независимо как однопролетную балку ферму или арку.

5) Плиты – крупные ребристые панели 3×12, 3х6м (основные )1,5×12, 1,5×3 (доборные) или типа «ТТ»

6) Балки покрытия — пролет 12, 18, 24м По форме очертания : ломанные, трапецевидные По форме сечения : прямоугольного, двутавровое , тавровое Высота балок 1/10…1/15 пролета

7)Фермы – пролет 18, 24, 30м Высота ферм 1/7..1/9 пролета

Плоские покрытия зданий компануются по 2 схемам: беспрогонной и прогонной.Безпрогонная схема— плиты крепят к ригелям , сварка в 3-х точках, замоноличивание. Длина опирания плиты 6м пролета-80мм min, пролета 12м – 100мм min. В этой схеме возможно расположение ригелей в продольном и поперечном направлении.

Прогонная схема— на ригелях крепят прогоны прямоугольного или таврового сечения, а по ним укладывают плиты шириной 1,5-3м. Эта схема более трудоемка и применяется при реконструкции здания.

В качестве элементов покрытия применяются ребристые плиты 6-12м, плиты типа 2Т, КЖС, типа П и оболочки. Плита 2Т и П может служить одновременно и ригелем.

В промышленных одноэтажных зданиях применяются колонны сплошного сечения и двухветвевые. Выбор сечения колонны зависит от грузоподъемности крана, высоты здания и шага колонн. В торце производственных зданий устанавливаются фахверковые колонны.

При компоновке конструктивной схемы здания для создания жесткого каркаса выбирают вертикальные и горизонтальные связи. Их количество и тип зависит от технологического процесса, количества температурных блоков, высоты здания и шага колонн.

Сборные железобетонные покрытия после сварки закладных деталей и замоноличивания образуют жесткую горизонтальную диафрагму, связывающую поверху поперечные рамы в единый пространственный блок, размеры которого определяются расстоянием между температурными швами. Нагрузки от массы покрытия снега, ветра, приложены одновременно по всем рамам блока. При этих нагрузках пространственная работа каркаса не проявляется и каждую плоскую раму можно рассматривать в отдельности. Нагрузка же от мостовых кранов приложена к 2-м или 3-м рамам блока, но благодаря связевой диафрагме в работу включаются и остальные рамы блока. Происходит пространственная работа каркаса, которая в расчете учитывается коэффициентом динамичности Cdin.

При длине блока 72м для второй от торца блока поперечной рамы находящейся в наиболее неблагоприятных условиях (отсутствует помощь соседних рам) , при шаге 12м Cdin=3,5 и при шаге 6м Cdin=4,7. Значения коэффициентов динамичности Cdin тем больше чем меньше шаг колонн и больше длина температурного блока. При остальных нагрузках Cdin=1.

Цель расчета поперечной рамы – подбор определенных усилий в колоннах от расчетных нагрузок и определение перемещений. Подбор сечений арматуры в колоннах и проверка назначенных сечений этих колонн. Прежде всего устанавливают расчетную схему здания, значение нагрузок и места их приложения. Поперечная рама – плоская стержневая система с жестким защемлением в фундаменте и шарнирным соединением ригелей с колонной.

Поперечная рама одноэтажного промышленного здания расчитывается на воздействие:

• Постоянных нагрузок (масса покрытия, стены, собственный вес, масса колонн)

• Временные нагрузки (длительного действия и кратковременного).

Длительные – от массы стационарно установленного оборудования, одного мостового крана, с коэффициентом 0,6 и части снеговой нагрузки.

Кратковременные – ветровая, нагрузка от 2-х сближенных кранов и части снеговой нагрузки.

Расчет рам выполняют на основные и особые сочетания нагрузок.

Постоянные нагрузки от массы покрытия передаются на колонну как вертикальное опорное давление ригелей F и определяется:

F=q·Af·G, где q-нагрузка от массы кровли, Аf-площадь на колонне среднего ряда.

Аfср.р=a·l; Afкр.р=a·l/2. G-нагрузка от массы ригеля. G=m·g.

Нагрузка F от покрытия приложена по оси опоры ригеля с эксцентриситетом e относительно оси надкрановой части колонн. Исследования установили, что давление приложено на расстоянии 1/3 длины опоры от внутренней ее грани. Расстояние до продольной координационной оси м.б. принято 175мм. Момент от действия этой нагрузки в надкрановой части: N1=F·e.

В подкрановой части колонны действует суммарный изгибающий момент, каждый со своим знаком: N2=M1+(Fk*ek)+Fп.б.*eп.б.+(-Fw*ew)

Снеговая нагрузка действующая на колонны поперечника здания:

F=So*Af*γf*μ, где So— нормативный вес снегового покрова в зависимости от географического района строительства; μ— коэффициент зависящий от профиля кровли; γf— коэффициент надежности по нагрузке .

Эксцентриситет приложения этой нагрузки принимается также как для постоянной нагрузки от покрытия.

Ветровая нагрузка – на колонну передается через стеновые панели, в виде распределенной нагрузки. P=a·ω, где ω- расчетное ветровое давление принимается в зависимости от района строительства и высоты здания.

Ветровая нагрузка в месте соеденения колонны с ригелем заменяется сосредоточенной.

Крановая нагрузка передается от 2-х сближенных кранов по линии влияния опорной реакции подкрановой балки.одно колесо крана распологается на опоре. Крановая нагрузка действует вертикально и горизонтально. Max и min вертикальная крановая нагрузка: Dmax=Fmax·Σyi, где Fmax— давление одного колеса крана на рельс подкрановой балки; Σyi— сумма ординат линий влияния в местах расположения колес крана.

Вертикальная крановая нагрузка передается через подкрановые балки на подкрановую часть колонны с эксцентриситетом от подкрановой балки оси до оси сечения подкрановой части колонны.

Момент от крановой вертикальной нагрузки: Mmax= Dmax·lп.б.

Горизонтальная нагрузка на колонну от торможения от 2-х кранов определяется по тем же линиям влияния: H=Hmax·Σyi.

• Основная система получается введением дополнительной связи препятствующей горизонтальному смещению.

• Задаемся размерами сечения колонны и определяем их жесткости как для бетонного сечения , предпологает упругую работу материала.

• Основная система подвергается единичному смещению, возникает реакция RΔ от смещения.

• Затем основную систему последовательно загружаем постоянной и временной нагрузкой. Fпост.кр; Fs; P; N; Dmax;H.

• Находим суммарную реакцию от каждого вида загружения во всех стойках. R1pi=Σrgi

• Определяем изгибающий момент , продольную силу и поперечную силу в каждой стойке или колонне, как и консольной балке от действия упругой реакции Re и одной из внешних нагрузок. Для расчета колонн необходимо знать усилия как минимум в 3-х сечениях:

А) над крановой консолью

Б) под крановой консолью

В) в основании колонны.

А) Mmax— N; Q

Б) Mmin—— N;Q

В) Nmax— M; Q

Рассматривая две группы основных сочетаний. В 1 гр. Основных сочетаний учитываются постоянные и одна временная нагрузка с коэффициентом сочетания γi=1. во второй группе учитываются постоянные и несколько временных в их наиболее невыгодном сочетании при γi=0,9

studfiles.net

15. Расчет и конструирование главной балки монолитного ребристого перекрытия.

Главные балки располагают в продольном или попе­речном направлении.

Главную балку армируют в пролете двумя или тремя плоскими каркасами. На главную балку нагрузка передается через сжатую зону на опоре второстепенной балки — в средней части высоты главной балки (рис. 11.26). Эта местная сосредо­точенная нагрузка воспринимается подвесками: попереч­ной арматурой главной балки и дополнительными сетка­ми в местах опиранчя второстепенных балок.

16. Монолитные ребристые перекрытия с плитами, опертыми по контуру. Конструктивная схема, расчет и конструирование.

Размеры сторон плиты достигают 4…6 м;. Балки назначают одинаковой высоты н располагают по осям колонн в двух направлениях Перекрытия без промежуточных колонн и с малыми размерами плит (менее 2 м) называют кессонными). Тол­щина плиты в зависимости от ее размеров в плане и зна­чения нагрузки может составлять 50… 140 мм. Плиты, опертые по контуру, рассчитывают кинемати­ческим способом метода предельного равновесия Панель плиты в общем случае испытывает действие пролетных и опорных моментов В предельном равновесии плита под на­грузкой провисает, и ее плоская поверхность превраща­ется в поверхность пирамиды, гранями которой служат треугольные и трапециевидные звенья. Высотой пирами­ды является максимальное перемещение плиты f, угол поворота звеньев

Внешняя нагрузка в связи с провисанием плиты пере­мещается и совершает работу, равную произведению ин­тенсивности нагрузки q на объем фигуры перемещения

Из условия равенства работ внешних и внутренних силА_п=А_м приравнивают формулы

Дальше пользуясь соотношением между пролетными и опорними моментами, уравнение равенства работ приводять к одному неизвестному, изгибающему моменту

При этом работа изгибающих моментов на соответст­вующих углах поворота

17. Особенности расчета и конструирования балочных и сборно-монолитных перекрытий.

Работа сборно-монолитной конструкции характеризуется тем, что деформации монолитного бетона следуют за деформациями бетона сборных элементов, и трещины в монолитном бетоне не могут развиваться до тех пор, пока они не появятся в предварительно напряженном бе­тоне сборных элементов. Сборные элементы перекрытия служат остовом для монолитного бетона и в них размещена основная, чаще всего напрягаемая арматура. Сборно-монолитная конструкция перекрытия состоит из

Для лучшей связи между сборным и монолитным бетоном из железобетонной до­ски — днища главной балки — выпущены хомуты.

Сборно-монолитные ребристые перекрытия рассчиты­вают с учетом перераспределения моментов, что дает воз­можность уменьшить количество опорной арматуры

18. Сборные безбалочные перекрытия. Конструктивные решения. Особенности расчета.

Безбалочное сборное перекрытие представляет собой систему сборных панелей, опертых непосредственно на капители колони (Основное конструктивное назначение капителей в том, чтобы обеспечить жесткое сопряжение перекрытия с колоннами, уменьшить размер расчетных пролетов и создать опору для панелей. Сетка колонн — обычно квадратная размером 6X6 м.

Конструкция сборного безбалочного перекрытия со­стоит из трех основных элементов: капители, надколон-ной панели и пролетной панели

Панели перекрытий выполняют ребристыми или пустотными, а капите­ли — полными или сплошными. Колонны имеют поэтаж­ную разрезку.

пролетные моменты надколонных панелей определяют как для неразрезной балки с учетом перераспределения моментов.

Расчетный пролет надколонных панелей принимают равным расстоянию в свету между краями капители, умноженному на 1,05.

Капители рассчитывают в обоих направлениях на на­грузку от опоры давлений и моментов надколонных плит. Расчетную арматуру укладывают по верху капители, стенки капителей армируют конструктивно

. Опорные и

Колонны каркаса рассчитывают на действие продоль­ной сжимающей силы N от нагрузки на вышележащих этажах и на действие изгибающего момента М от одно­сторонней временной нагрузки на перекрытии.

studfiles.net

Монолитное перекрытие своими руками: технология и ее особенности

Оглавление:
Монолитное перекрытие своими руками: опалубка
Технология монолитного перекрытия: армирование
Безбалочное монолитное перекрытие: бетонировка

Монолитное перекрытие имеет массу преимуществ, среди которых главная роль отводится высоким технико-эксплуатационным характеристикам. Надежность и долговечность – это, конечно, хорошо, но кроме них существуют и другие достоинства, о которых многие люди просто забывают. Например, возможность их самостоятельного изготовления, что, несомненно, ведет к снижению бюджета строительства. Именно об этом и пойдет речь в данной статье, в которой вместе с сайтом stroisovety.org мы изучим вопрос, как сделать монолитное перекрытие своими руками? Мы подробно изучим последовательность выполнения работ и особое внимание уделим тонкостям и нюансам этого процесса.

Монолитное перекрытие своими руками фото

Монолитное перекрытие своими руками: опалубка

Естественно, ни о каких специальных опалубках горизонтального типа в процессе самостоятельного изготовления перекрытий речи быть не может – если еще приобретать специальные щиты и домкраты, то экономии не получится. Опалубку для монолитного перекрытия придется изготавливать самостоятельно и делать это надо из подручных или самых доступных по ценовой категории материалов. Это древесина и какой-нибудь листовой материал, к примеру, ОСБ или профнастил – и тот и другой материал стоит недорого, но отличается друг от друга структурой. Монолитное перекрытие по профнастилу отнюдь не делает потолок ровным и гладким – этот материал хорош только тем, что с его помощью получается так называемое ребристое монолитное перекрытие, которое отличается способностью воспринимать большие нагрузки. Это идеальный вариант для межэтажных перекрытий, отличающихся большой плоскостью поверхности – если же говорить о чердачном перекрытии, нагрузка на которое невысока, то здесь лучше заливать плоское перекрытие и использовать для этих целей листы ОСБ.

Опалубка для монолитного перекрытия фото

С этим вопросом мы разобрались, теперь дело за технологией установки горизонтальной опалубки для перекрытий. Здесь все достаточно просто, хотя не скажу, что легко – по сути, придется нагородить целый лес стоек из бруса или металлической трубы (она является более предпочтительной, так как выдерживает большую нагрузку, и ее понадобится меньше). Монтируются такие стойки довольно часто – примерно через каждый метр. Их нужно устанавливать рядами и поверх них укладывать горизонтальную балку, которая и послужит опорой для листового материала. Вся проблема установки такой опалубки заключается в том, что все ее стойки нужно хорошо укреплять, дабы они не попадали раньше времени – это еще одна из причин, которая говорит в пользу металлической трубы для столбиков. В принципе, дерево скрепить легче, но для этого понадобится несколько больше материала. Это к тому, что использование металла не принципиально. Мало того, металлические трубы труднее пристроить в последующем строительстве и отделке, а вот древесину вполне можно будет пустить на ту же крышу, полы и прочие подобные элементы дома.

Когда все стойки с балками будут собраны и установлены на свои места, поверх них укладывается листовой материал – крепить его не нужно, иначе в процессе демонтажа опалубки возникнут проблемы. Здесь особое внимание нужно будет уделить жесткости конструкции, если при ходьбе по опалубке вы почувствуете, что она прогибается, то точно так же она поведет себя и под воздействием бетона. Возможно, чтобы усилить опорные горизонтальные балки, придется уменьшить расстояние между ними – говоря на языке монтажников крыш, понадобится сделать контробрешетку, заложив ее перпендикулярно основным горизонтальным опорам с шагом в 0,5м. Такая система уже точно не позволит листовому материалу прогибаться.

Перекрытие ребристое монолитное фото

После того, как настил будет готов, останется совсем немного – сколотить из доски ограничение по периметру стен и можно будет двигаться дальше. Не лишним будет напомнить, что устройство монолитного перекрытия потребует от вас установки опалубки в четком уровне горизонта – с этим придется несколько повозиться. Это, можно сказать, единственный недостаток самодельной опалубки горизонтального типа, который, в отличие от аналогичной заводской конструкции, не имеет возможности регулировки по высоте.

Технология монолитного перекрытия: армирование

Скажем прямо – работа нудная, но не сложная. По сути, на этом этапе решения вопроса, как сделать монолитное перекрытие своими руками, понадобится связать из арматуры и проволоки объемный каркас высотой 150мм. Мало того, его еще нужно будет правильно распределить внутри опалубки и позиционировать по высоте – он должен расположиться внутри бетона, а не по самому его краю. Если говорить о других тонкостях выполнения этой работы, то дополнительно здесь можно выделить следующие моменты.

1. Армирование монолитного перекрытия производится методом вязки, а не способом сварки арматуры. Сварка, конечно, хороший вариант, и она во много раз облегчает работу, но одновременно и придает перекрытиям ненужную жесткость, которая станет причиной растрескивания плиты в случае даже незначительной усадки дома. Между собой арматура связывается тонкой вязальной проволокой – для этого даже существуют специальные приспособления, но в домашних условиях, как, в общем-то, и в условиях строительной площадки, вполне реально обойтись обычными кусачками и плоскогубцами.
2. Второй момент касается ячейки и размеров арматуры – стандартная ячейка при изготовлении подобных конструкций составляет 100 на 100мм. Что касается арматуры, то ее сечение рассчитывается исходя из площади перекрытия – в принципе, ячейка тоже является расчетной величиной, и если вы не хотите проблем, то эти расчеты лучше выполнить. Делают это специалисты исходя из различных параметров. Вообще строить дом, надеясь на русский авось, как-то неправильно – как минимум должна быть какая-то проектная документация, гарантирующая капитальность постройки. Это к тому, что все эти детали, связанные с монолитным перекрытием, закладываются еще на стадии проектирования дома.

   Армирование монолитного перекрытия фото

А во всем остальном вязка арматуры является довольно простым процессом, в котором еще одним немаловажным моментом, обеспечивающим удобство в работе, является последовательность действий. Выглядит она следующим образом – сначала вяжется плоский каркас из арматуры по всей поверхности перекрытий. Потом он приподнимается сантиметра на два над опалубкой, после чего к нему привязываются короткие кусочки арматуры, которые в некотором роде можно назвать стойками. Дальше к этим стойкам крепится второй ярус каркаса, который можно увязать секциями заранее. В общем-то, все – как видите, ничего сложного здесь нет, и с этой работой реально справиться своими руками.

Безбалочное монолитное перекрытие: бетонировка

Это именно тот случай, при котором экономить и прибегать к технологии самостоятельного приготовления бетонной смеси крайне не рекомендуется. Не потому, что возникают сомнения по поводу правильности приготовления бетона (с этим как раз справиться несложно), а потому, что вряд ли у вас получится приготовить бетон сразу в нужном количестве, так, чтобы залить перекрытия одним заходом. А именно этот момент и является основополагающим, он даже отражен в названии данного типа перекрытий – монолитное, что означает цельное, единое и неделимое. А о какой монолитности может идти речь, если перекрытия будут заливаться частями по мере приготовления бетона? Сами понимаете, что в этом отношении заливка монолитного перекрытия должна производиться из купленного и приготовленного сразу в необходимом объеме бетона. Мало того, для его подачи наверх понадобится бетононасос (некоторые бетономешалки оборудуются таковым).

Заливка монолитного перекрытия фото

А в целом непосредственный процесс заливки перекрытий очень простой, и тонкостей здесь практически нет – выделить можно только один момент. Это виброупрессовка бетона в опалубке, которая выполняется специальным глубинным вибратором. За неимением такового можно обойтись и старым, как говорится, дедовским способом – обыкновенной палкой, с помощью которой осаживается бетон.

В заключение скажу несколько слов о контроле застывания бетона, без которого монолитное перекрытие своими руками может получиться некачественным. Высыхать бетон должен долго – для этого его искусственно лишают возможности отдавать влагу в атмосферу. Его попросту накрывают тонкой целлофановой пленкой сразу после того, как по нему можно будет передвигаться, не боясь оставить следы. Но перед тем, как укрыть бетон целлофаном, его нужно обильно смочить водой.

Автор статьи Александр Куликов

stroisovety.org