Типы и расчет сопряжений сборных конструкций

2.27. При сопряжении железобетонных элементов сборных безбалочных конструкций усилия от одного элемента к другому рекомендуется передавать через стыкуемую рабочую арматуру, стальные закладные детали и накладки, заполненные бетоном швы, бетонные шпонки.

2.28. Усилия, возникающие в незамоноличенных сопряжениях в стадии монтажа конструкции (см. п. 2.4), рекомендуется воспринимать стальными соединительными элементами (деталями) и сварными швами.

2.29. Сопряжения сборных безбалочных конструкций могут выполняться двух типов.

В сопряжениях первого типа для восприятия перерезывающих сил используются шпонки, образуемые бетоном замоноличивания (рис. 13 и 14).

Сопряжения второго типа характерны устройством консолей или полок в качестве опор для примыкающих элементов (рис. 15).

Возможна также смешанная конструкция сопряжения, содержащая элементы обоих этих типов.

Рекомендуется преимущественно применять сопряжения первого типа, позволяющие использовать бесконсольные колонны длиной на несколько этажей и сравнительно просто образовывать гладкие потолки.

Рис 13. Сборная безбалочная конструкция со шпоночными сопряжениями элементов (авторское свидетельство № 212499)

1 - колонны; 2 - капители; 3 - надколонные (межколонные) плиты; 4 - пролетные плиты

Рис 14. Узел сопряжений конструкции (авторское свидетельство № 212499)

2.30. Сопряжение капители с колонной проектируется жестким, способным воспринять изгибающие моменты, поперечные силы и силы сдвига. Расчетные схемы такого сопряжения приведены на рис. 16 - 18.

При расчете следует учитывать, что изгибающие моменты, действующие в сопряжении, вызывают усилия, обжимающие бетон замоноличивания. Благоприятное влияние на работу бетона замоноличивания оказывает также капитель, создающая эффект обоймы.

Рис. 15. Узел сопряжений безбалочной конструкции серии 1.420-4

Рис. 16. Расчетная схема незамоноличенного
сопряжения капители с колонной

М и Q - внешние силы, действующие на сопряжение; Р, N и Q _М -силы,
возникающие в сопряжении при действии изгибающего момента М

Рис. 17. Расчетная схема замоноличенного сопряжения капители с колонной при симметричном загружении

N + N¢ = - силы, возникающие в сечении при действии изгибающего момента М; N - усилие, обжимающее бетон замоноличивания только в пределах стороны сечения колонны

Рис. 18. Расчетная схема замоноличенного сопряжения капители с колонной при несимметричном загружении

М и Q - внешние силы, действующие на сопряжение; Р, N и Q _м - силы, возникающие в сопряжении при действии изгибающего момента М; а - эпюра напряжений в шпонках сопряжения при действии поперечной силы Q; б - то же, при действии М; в - суммарная эпюра напряжений в шпонках сопряжения

2.31. Расчет незамоноличенного сопряжения капители с колонной производится на усилия, определяемые из статического расчета рам каркаса на нагрузки, действующие при монтаже конструкций.

Воздействие изгибающего момента на сопряжение рекомендуется учитывать парой сил Р с плечом z (см. рис. 16).

(28)

Сила Р раскладывается на горизонтальную N и вертикальную Q _м составляющие.

Усилие N воспринимается арматурными вставками, приваренными к закладным деталям капители, и через сварные швы передается на закладные детали колонны. Такое же усилие передается на монтажные столики или консоли колонны, к которым через закладные детали приваривается капитель.

На монтажный столик или консоль колонны действует вертикальная сила, равная

(29)

где Q - поперечная сила, действующая в сопряжении.

Кроме этого, при расчете монтажного столика или консоли колонны следует учитывать местный изгибающий момент, создаваемый силой Q _сд.

При расчете арматурных вставок и монтажных столиков на воздействие усилия N величину этого усилия следует умножать на коэффициент условия работы т_N= 1,2, если это приводит к увеличению расчетного усилия.

2.32. Расчет замоноличенного сопряжения капители с колонной производится на эксплуатационные нагрузки. Усилия, действующие в сопряжении, определяются из статического расчета рам каркаса:

а) при действии в узле усилий, не вызывающих поворота узла (см. рис. 17). Сдвигающие силы принимаются равномерно распределенными по периметру сопряжения и равными поперечным силам.

Если сопряжение капители с колонной решается с помощью бетонных шпонок (см. рис. 17), то при указанном силовом воздействии расчет его производится из условия

(30)

где Q _сд - сдвигающая сила, передающаяся через шпонки; R _р - расчетное сопротивление бетона растяжению для бетонных конструкций; l_ш - длина шпонки: h _ш - высота шпонки; n _ш - число шпонок, вводимое в расчет; при расчете на перерезывающее усилие n _ш должно быть не более трех; шпонки, расположенные в растянутой зоне в крайней трети высоты рассчитываемого сечения, не учитываются; m _об - коэффициент условий работы, учитывающий влияние обоймы - капители, равный 1,15; N - сила, перпендикулярная плоскости шва, обжимающая бетон замоноличивания.

По изгибающему моменту в данном сечении устанавливается высота сжатой зоны бетона; по площади части сжатой зоны, которая располагается в пределах ширины колонны, определяется сила N, обжимающая бетон замоноличивания сопряжения. При разных марках бетона сборного элемента и замоноличивания сопряжения рассматривается приведенное сечение конструкции.

Величина 0,7 N, вводимая в расчет, должна удовлетворять условию

Глубину шпонки рекомендуется определять по формуле

(31)

где Q _сд, N, l_ш, n _ш и m _об - имеют те же значения, что и в формуле (30); R _пр- расчетное сопротивление бетона сжатию (призменная прочность) для бетонных конструкций.

По условиям (30) и (31) следует проверять как шпонки, образованные бетоном замоноличивания сопряжения, так и шпонки сборного элемента.

б) при действии в узле усилий, вызывающих поворот узла (см. рис. 18), сдвигающие силы складываются из поперечных сил и сил от действия изгибающего момента.

Воздействие на сопряжение изгибающего момента, вызывающего поворот узла, рекомендуется учитывать, парой сил Р с плечом z (см. рис. 18).

Сила Р раскладывается на горизонтальную N и вертикальную Q _м составляющие.

Усилие N, обжимая бетон замоноличивания сопряжения, передается на колонну.

По наиболее нагруженной грани сопряжения действует вертикальная сдвигающая сила , где Q - поперечная сила по грани сопряжения.

При решении сопряжения капители с колонной с помощью бетонных шпонок (см. рис. 18) расчет его производится из условия

(32)

или

(33)

(34)

(35)

где - напряжение в бетоне шпонок при действии поперечной силы Q; - напряжение в бетоне шпонок при действии силы Q_м, созданной в сопряжении изгибающим моментом; l_ш, - длина шпонки по наиболее нагруженной грани сопряжения; - длина шпонки, через которую передается сила Q_м; при квадратном сечении колонны =1,5 b (b - сторона сечения колонны); R_р, h_ш, n _ш, m _об, - имеют те же значения, что и в формуле (30);

;

;

По изгибающему моменту, действующему по оси узла, устанавливается высота х сжатой зоны по грани сопряжения: ширина сжатой зоны принимается равной ширине колонны.

Величины z, N и х определяются методом последовательных приближений (см. пример расчета).

Величина 0,7 N вводимая в расчет, не должна превышать .

Глубина шпонки определяется по формуле

, (36)

 

где Q _сд, N, l_ш, , n _ш, m _об, и - имеют те же значения, что и в формуле (32); R _пр - расчетное сопротивление бетона сжатию (призменная прочность) для бетонных конструкций.

Рис. 19. Внешние силы, действующие на узел сопряжения капители
с колонной при несимметричном загружении

При действии на сопряжение нагрузок по рис. 19 формулы (32) и (36) для наиболее напряженной грани сопряжения принимают вид

; (37)

, (38)

где N ₁ - сжимающая сила, перпендикулярная плоскости шва, определяемая по изгибающему моменту М ₁ (см. рис. 19) в соответствии с расчетной схемой по рис. 17 и указаниями раздела «а» настоящего пункта; N ₂ - сжимающая сила, перпендикулярная плоскости шва, определяемая по изгибающему моменту, равному М₂ (см. рис. 19), в соответствии с расчетной схемой по рис. 18.

Остальные величины, входящие в формулы (37) и (38), имеют те же значения, что и в формулах (32) и (36).

Величина , вводимая в расчет, не должна превышать .

Условиям (32) и (36) или (37) и (38) должны удовлетворять как шпонки, образованные бетоном замоноличивания сопряжения, так и шпонки сборного элемента.

Усилия, возникающие в сопряжении, должны учитываться при расчете сопрягаемых элементов конструкции.

Расчет консолей колонны в сопряжении по рис. 15 рекомендуется производить без учета работы шпонок.

2.33. Сопряжение пролетной плиты с межколонными плитами для конструкций по рис. 13 - 15 рекомендуется рассчитывать только на перерезывающие силы.

Сопряжение межколонной плиты с капителью, выполняемое по второму типу (см. п. 2.29) в конструкции по рис. 15, рассчитывается на поперечную силу и изгибающий момент. При этом поперечная сила передается на полки капители, а усилия от изгибающего момента воспринимаются бетоном замоноличивания и закладными деталями.

Расчет сопряжения межколонной плиты с капителью конструкции по рис. 13 и 14 рекомендуется производить из условия, что поперечная сила через выступы надколонной плиты передается на закладные детали капители, а усилия от изгибающего момента воспринимаются закладными деталями или накладками и бетоном замоноличивания.

Необходимо рассчитывать также зоны сборных элементов, примыкающих к сопряжениям, с учетом характера работы принятых сопряжений.

2.34. Стыки колонн рекомендуется применять жесткие. Расчет таких стыков производится на внецентренное и косое внецентренное сжатие с учетом поперечных сил.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО КОНСТРУИРОВАНИЮ

3.1. Для железобетонных безбалочных конструкций рекомендуется применять преимущественно тяжелый бетон проектной марки по прочности на сжатие (кубиковая прочность) не ниже М 200, а для сильно нагруженных колонн - не ниже М 300.

При соответствующем технико-экономическом обосновании может применяться бетон на пористых заполнителях с плотным мелким заполнителем.

В зависимости от конкретных условий эксплуатации конструкции назначаются проектные марки бетона по прочности на растяжение, по морозостойкости и по водонепроницаемости.

Рекомендации настоящего пункта относятся и к бетону замоноличивания сопряжений сборной конструкции.

3.2. В качестве ненапрягаемой рабочей арматуры следует преимущественно применять горячекатаную арматурную сталь класса А-III и обыкновенную арматурную проволоку диаметром 3 - 5 мм класса Вр-I и класса В-I (в сварных сетках и каркасах). Марка арматурной стали назначается в зависимости от конкретных условий эксплуатации конструкции.

В элементах перекрытии рекомендуется применять рабочую арматуру диаметром не более 20 мм; арматура больших диаметров допускается при специальном обосновании.

Для монтажных (подъемных) петель сборных элементов должна применяться только горячекатаная арматурная сталь класса А-I марок ВСт3сп2 и ВСт3пс2, а также класса А-II марки 10ГТ. Если монтаж конструкций возможен при температуре минус 40 °С и ниже, то применение для монтажных петель стали марки ВСт3пс2 не допускается.

3.3. Сталь для закладных деталей и соединительных накладок следует назначать в соответствии с требованиями действующих СНиП и ГОСТов в зависимости от конкретных условий эксплуатации конструкции.

У закладных деталей, работающих на нагрузки, действующие при монтаже конструкции, для восприятия сдвигающих сил допускается предусматривать упорные пластины, размеры которых устанавливаются расчетом.

3.4. Все закладные детали и соединительные элементы сопряжений сборных безбалочных конструкций следует защищать слоем бетона замоноличивания сопряжений.

3.5. Для рабочей арматуры толщина защитного слоя бетона должна составлять, как правило, не менее диаметра стержня и не менее: 10 мм - в плитах толщиной до 100 мм включительно, 15 мм - в плитах толщиной более 100 мм и 20 мм - в колоннах.

В сборных элементах перекрытий из тяжелого бетона марки М 250 и выше при наличии сверху слоя монолитного бетона или стяжки допускается толщину защитного слоя бетона для верхней рабочей арматуры назначать равной:

при диаметре арматуры 20 мм - не менее 10мм,

»»» 20 мм < 25 мм - не менее 15 мм.

Для сборных элементов перекрытий при отмеченных выше условиях допускается толщину защитного слоя бетона для верхней распределительной и конструктивной арматуры принимать равной 5 мм при толщине элемента до 250 мм включительно и 10 мм - при большей толщине.

В конструкциях зданий с агрессивными средами толщины защитных слоев бетона должны удовлетворять требованиям соответствующих нормативных документов по защите строительных конструкций от коррозии. При назначении толщины защитного слоя бетона должны учитываться противопожарные требования соответствующих СНиП.

3.6. Ширина швов (зазоров) между элементами сборных перекрытий назначается из условия обеспечения качественного заполнения их бетоном с уплотнением вибраторами. Она должна составлять понизу не менее 20 мм при элементах высотой до 250 мм и не менее 30 мм при элементах большей высоты. При этом ширину швов поверху при элементах высотой от 100 до 250 мм рекомендуется принимать не менее 50 мм и при элементах высотой до 600 мм - не менее 100 мм.

3.7. В железобетонных конструкциях с безбалочными перекрытиями расстояния между арматурными стержнями принимаются в соответствии с требованиями действующих СНиП.

В сопряжениях сборных элементов перекрытий стыкуемые стержни допускается группировать на отдельных участках сопряжения (см. рис. 14 и 15).

3.8. При шпоночном сопряжении межколонной плиты с капителью и пролетной плиты с межколонной сборные элементы в месте передачи перерезывающих сил рекомендуется армировать (рис. 20).

3.9. Поперечная арматура, устанавливаемая в капителях или плитах в зоне продавливания, должна иметь надежную анкеровку. Расстояние между поперечными стержнями принимается не более ¹/₃ h и не более 200 мм, где h - высота рассматриваемого сечения капители или плиты. Ширина зоны постановки поперечной арматуры должна быть не менее 1,5 h.

3.10. Во избежание местных концентраций напряжений в местах резкого изменения сечения конструкции (изделия), например во внутренних углах, рекомендуется предусматривать фаски или закругления по возможности небольшого размера, чтобы не требовалось устройство местного армирования.

Рис. 20. Соединение сборных элементов при помощи бетонных шпонок

l _ан - длина зоны анкеровки арматуры, принимаемая по СНиП

Рис. 21. Примеры конструирования плит перекрытий в местах отверстий

а - при одиночных отверстиях с размерами до 700 мм; б и в - при ослаблении плиты отверстиями на 50 % и более или при сосредоточенных силах, приложенных к краям плиты у отверстия

3.11. Горизонтальная арматура стенок стакана капители должна быть непрерывной, замкнутой по внутреннему и наружному периметрам стакана; вертикальную арматуру этих стенок следует надежно анкерить в плите капители и нижней части стакана.

3.12. С целью уменьшения раскрытия трещин на контакте монолитного бетона со сборным в верхней зоне сопряжения капители с колонной у грани колонны рекомендуется устанавливать армируемые стержни (рис. 15).

3.13. Одиночные отверстия с максимальным размером до 700 мм устраиваются в перекрытии без местного утолщения плиты (рис. 21, а). Ослабление плиты отверстием следует компенсировать дополнительно укладываемой вдоль краев отверстия арматурой.

Если к краю плиты, примыкающему к отверстию, приложены сосредоточенные силы, а также в случаях, когда сборная плита существенно ослаблена отверстиями (на 50 % и более), рекомендуется усиливать плиты вдоль краев отверстий жесткой арматурой (см. рис. 21 б) или предусматривать утолщение плит, или окаймлять отверстия ребрами (см. рис. 21 в).

Жесткость окаймляющих ребер должна быть не менее жесткости сечения участка плиты, занятого отверстием.

Утолщение (усиление) части пяты, примыкающей к отверстию, рекомендуется выполнять из условия равенства жесткостей сечения, ослабленного отверстием, и без учета ослабления.

При прямоугольных отверстиях по углам этих отверстий в плите следует укладывать по 2 - 4 арматурных стержня диаметром 10 - 14 мм, располагая их в плане под углом 45° к сторонам отверстия.

Несущая способность плит с отверстиями определяется расчетом.

4. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ИЗГОТОВЛЕНИЯ
В ЗАВОДСКИХ УСЛОВИЯХ СБОРНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
ЭЛЕМЕНТОВ БЕЗБАЛОЧНОЙ КОНСТРУКЦИИ

4.1. Оценка качества сборных железобетонных изделий производится в соответствии с требованиями ГОСТ 8829-77.

4.2. В связи с тем, что испытания нагружением элементов безбалочной конструкции и условиях завода-изготовителя весьма затруднены, текущий приемочный контроль качества изготовления сборных элементов в соответствии с п.п. 1.3 и 1.5 ГОСТ 8829-77 следует производить с использованием неразрушающих методов.

4.3. Наряду с требованием, изложенным в п. 4.2 настоящею Руководства, в соответствии с п. 1.6 ГОСТ 8829-77 необходимо проводить систематический операционный контроль на всех стадиях технологического процесса производства и приемки техническим контролем предприятия-изготовителя готовых изделий по показателям качества в соответствии с ГОСТ 13015-75, а также с государственными стандартами, техническими условиями или рабочими чертежами на данное изделие (сборный элемент).

4.4. Каждая партия элементов сборных конструкций должна быть снабжена паспортом, выдаваемым потребителю предприятием-изготовителем при отпуске изделий.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИМЕР РАСЧЕТА СБОРНОГО
ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО БЕЗБАЛОЧНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ

Требуется рассчитать основные элементы участка перекрытия и сопряжение капители с колонной.

Для расчета принята сборная железобетонная конструкция со шпоночными сопряжениями элементов по рис. 13 и 14 настоящего Руководства.

Основные исходные данные:

нормативная нагрузка от веса конструкции q ₁ = 400 кгс/м² (коэффициент перегрузки при расчете по прочности п ₁ = 1,1);

нормативная нагрузка от веса пола и перегородок q ₂ = 250 кгс/м² (коэффициент перегрузки при расчете по прочности п ₂ =1,2);

временная нормативная длительная нагрузка на перекрытии р = 2000 кгс/м² (коэффициент перегрузки при расчете по прочности п ₃ = 1,2);

коэффициенты перегрузки при расчете по деформациям и раскрытию трещин равны 1;

результаты статического расчета рам каркаса приведены на рис. 22;

бетон сборных элементов марки М 400, бетон замоноличивания сопряжений марки М 300;

при расчете по прочности коэффициент условий работы бетона сборных элементов и замоноличивания m _s1 = 0,85;

основная рабочая арматура - горячекатаная периодического профиля класса А-III.

Рис. 22. Эпюры изгибающих моментов в ригеле рамы каркаса

а - от расчетной нагрузки, определенной при коэффициенте перегрузки п = 1;
б - то же, при п > 1, с учетом перераспределения усилий

 

Расчет сборных элементов по прочности
(предельные состояния первой группы)

Капитель

1. Расчет сечений нормальных к продольной оси капители производится в соответствии с п.п. 3.11, 3.12 и 3.15 СНиП II-21-75.

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона x_R определяется по формуле

где x₀ = а - 0,0008 R_пр m_s1 = 0,85 - 0,0008×175×0,85 = 0,73, где а - коэффициент, для тяжелого бетона равен 0,85; s _А = R _а = 3400 кгс/см².

При сечения с одиночной арматурой рассчитываются из условия

Высота сжатой зоны бетона x определяется из формулы

где b ₁ и b ₂ - по рис. 23 и 24.

а) Сечение I - I: h = 30 см; h₀ = 25,6 см; b ₂ = 123 см; F _а = 40,22 см² (20Æ16АIII); расчетный изгибающий момент М = 30,5 тс×м (см. рис. 22 и рис. 23).

Определяем высоту сжатой зоны бетона x.

Выражаем величину b ₁ через x

тогда

или ,

откуда x = 5,57 см,

см,

Производим проверку прочности сечения

= 3 060 000 кгс×см = 30,6 тс×м > М = 30,5 тс×м,

т.е. прочность сечения обеспечена.

Рис. 23. Сечение I - I

x - высота сжатой зоны

Рис. 24. Сечение II - II

x - высота сжатой зоны

б) Сечение II - II: h = 24 см; h₀ = 19,6 см; b ₂ = 210,5 см; F _а = 40,22 см² (20Æ16АIII); расчетный изгибающий момент М = 19,8 тс×м (см. рис. 22 и рис. 24).

Величина b ₁ выражается через x в виде

Высоту сжатой зоны бетона определяем из условия

или

x = 3,83 см;

см;

<

Проверяем прочность сечения

= 2 390 000 кгс×см = 23,9 тс×м > М = 19,8 тс×м,

т.е. прочность сечения обеспечена.

Рис. 25. Сечение III - III

x - высота сжатой зоны

в) Сечение III - III: h = 16 см; h₀ = 13,6 см; b ₁ = b ₂ = b = 298 см (сечение прямоугольное); F _а = 40,22 см²; расчетный изгибающий момент М = 8,65 тс×м (см. рис. 22 и рис. 25).

см;

<

0,85×175×298×3,08 (13,6 - 0,5×3,08) = 1 645 000 кгс×см =
= 16,45 тс×м > М = 8,65 тс×м,

т.е. прочность сечения избыточна; принятое сечение арматуры может быть уменьшено или оправдано конструктивными соображениями.

Другие сечения капители при принятой арматуре (20Æ16АIII) также обладают достаточной прочностью.

2. Расчет капители на продавливание.

Расчетная равномерно распределенная нагрузка на перекрытии при коэффициенте перегрузки n > составляет q = 3140 кгс/м². Поперечная арматура в капители отсутствует.

Расчет ведем согласно п. 2.15, используя формулу (1):

Производим проверку прочности капители на продавливание в сечении, где очертания капители образуют входящие углы (рис. 26).

Высота сечения h = 30 см; h _0x = 25,6 см; h _0y = =27,8 см.

см.

Расчетная продавливающая сила Р = (F -F₁)q,

где F = 6×6 = 36 м² - площадь перекрытия, с которой нагрузка передается на поддерживающую капитель колонну; F₁ = 1,764´1,764 = 3,1 м² - площадь большего основания пирамиды продавливания (см. рис. 26). Р = (36 - 3,1)3140 = 103 500 кгс.

Находим среднее арифметическое между величинами периметров верхнего и нижнего оснований пирамиды, образующейся при продавливании в пределах рабочей высоты сечения

см.

Прочность сечения

1×0,85×12×26,7×598,8 = 163 000 кгс > Р = 103 500 кгс,

т. е. прочность капители на продавливание в данном сечении обеспечена. Другие сечения капители также обладают достаточной прочностью на продавливание.

3. Расчет капители на действие поперечной силы.

Проверяем прочность капители по наклонному сечению в месте, где очертание капители образует входящий угол (см. рис. 26).

Рис. 26. Схема образования пирамиды продавливания в капители

Расчетная поперечная сила Q =29,41 тc; h ₁ = 30 см; h ₀₁ = 25,6 см; h ₂ = 24 см; h ₀₂ = 19,6 см;

см; см.

Расчет производим в соответствии с п.п. 3.30, 3.31, 3.36 и 5.26 СНиП II-21-75.

;

0,35×0,85×175×210,5×22,6 = 248 000 кгс > = 29 410 кгс,

т. е. данное требование выполняется.

Расчет на действие поперечной силы можно не производить, если соблюдается условие

;

0,75×0,85×12×210,5×22,6 = 36 400 кгс > = 29 410 кгс, т. е. это условие соблюдается; поперечная арматура не требуется.

Для элементов без поперечной арматуры должно также соблюдаться условие

,

где k₃ - коэффициент, принимаемый равным для сплошных плоских плит из тяжелого бетона - 1,5; с - длина проекции наклонного сечения на продольную ось элемента, принимаемая не более 2× h ₀.

кгс > кгс,

т. е. и это условие соблюдается.

Проверка прочности капители по наклонным сечениям в других местах дала аналогичные результаты.

II. Межколонная плита

/. Расчет сечений нормальных к продольной оси межколонной плиты производим согласно п. 3.19 «Руководства по проектированию бетонных и железобетонных конструкций тяжелого бетона (без предварительного напряжения).

Определяем сечение продольной арматуры, расположенной параллельно оси рамы.

Вычисляем значение А ₀

Если (см. табл. 17 указанного «Руководства»), то сжатой арматуры по расчету не требуется.

В этом случае площадь сечения растянутой арматуры определяем по формуле

где принимается из табл. 18 указанного «Руководства» в зависимости от значения А ₀.

а) Опорное сечение плиты: b = 298 см; h = 16 см; h₀ = 13,7 см; расчетный изгибающий момент М = 8,65 тс×м (см. рис. 22).

Из табл. 17 для элемента из бетона марки М 400 с арматурой класса А III при m_s1 = 0,85 = 0,104 < = 0,418, сжатой арматуры по расчету не требуется.

По табл. 18 при = 0,104 находим = 0,945.

Определяем требуемую площадь сечения растянутой арматуры.

см².

По конструктивным соображениям требуется 16 стержней.

Принимаем 16Æ14АIII ( = 24,62 см²).

б) Сечение в середине пролета: b = 298 см; h = 16 см; h₀ = 13,5 см; расчетный изгибающий момент М = 12,67 тс×м (см. рис. 22).

= 0,157 < = 0,418, сжатой арматуры по расчету не требуется.

При = 0,157 величина = 0,916 (из табл. 18).

см².

Принимаем 27Æ12АIII ( = 30,54 см²).

2. Подбор верхней арматуры, расположенной перпендикулярно оси рамы.

Межколонные плиты являются опорным контуром для пролетной плиты, который деформируется не только от нагрузки, находящейся непосредственно на нем.

Расчет пролетной плиты по деформациям при сплошном загружении перекрытия нагрузкой q показал, что при принятом параметре относительной жесткости межколонной и пролетной плит пролетная плита до нагрузки 0,615 q будет работать как опертая по углам, и только нагрузка, равная 0,385 q, будет передаваться с пролетной плиты на края межколонных плит.

Расчетная равномерно распределенная нагрузка на перекрытии q = 3140 кгс/м² (при n > 1).

Тогда 0,385 q = 0,385×3140 = 1209 кгc/м².

Принимаем, что нагрузка с пролетной плиты передается на край межколонной плиты по закону треугольника.

Рассмотрим участок межколонной плиты, ограниченный линиями нулевых изгибающих моментов, полученных из расчета рамы, и продольной осью плиты (рис. 27 а). Расчетную схему участка с некоторым допущением можно представить в виде плиты, шарнирно опертой по линиям нулевых моментов, защемленной по продольной оси межколонной плиты и со свободным краем, к которому приложена нагрузка (см. рис. 27 б).

Приведем нагрузку, приложенную к краю межколонной плиты по закону треугольника, к эквивалентной равномерно распределенной нагрузке исходя из равенства прогибов свободно опертой балки пролетом L _x, равным расстоянию между линиями нулевых моментов.

L _x = 2,46 м, L _y = 1,5 м (см. рис. 27 б)

кгс/м,

где a = 3,0 м - сторона пролетной плиты.

,

р1 = 1487,1 кгс/м	(см. рис. 27 а)
р2 = 326,4 кгс/м

= 1278,1 кгс/м - эквивалентная равномерно распределенная нагрузка.

Рис. 27. Сборное безбалочное перекрытие

а - фрагмент плана перекрытия и схема приложения нагрузки к краю межколонной плиты:

1 - колонна; 2 - капитель; 3 - межколонная плита; 4 - пролетная плита; 5 - линии нулевых изгибающих моментов; - нагрузка с пролетной плиты; 6 - расчетная схема межколонной плиты (см. таблицу В.Л. Шадурского)

Определяем изгибающие моменты, действующие в защемлении плиты, используя «Таблицы для расчета упругих прямоугольных плит» (В.Л. Шадурский, Москва, Стройиздат, 1976 г.).

Из табл. 51:

кгс,

Момент, действующий на 1 см длины защемления,

М = К m.

Момент, действующий в центре защемления плиты (точка «4», см. рис. 27 б)

кгс×см/см.

Момент, действующий в точке «1» (см. рис. 27 б),

кгс×см/см.

В соответствии с «Руководством по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона (без предварительного напряжения)» определяем площадь сечения верхней арматуры, расположенной перпендикулярно оси «х» (см. рис. 27 б):

а) расчетный изгибающий момент на 1 м длины средней части защемления плиты принимаем равным

кгс×см;

b _ср = 100 см, h = 16 см, h₀ = 12,7 см

Так как = 0,0264 < = 0,418, сжатой арматуры по расчету не требуется.

Из табл. 18 указанного Руководства при = 0,0264 находим = 0,987.

см².

Принимаем 6Æ6АIII ( = 1,698 см²)

б) расчетный изгибающий момент на 1 м длины крайних участков защемления плиты

кгс×см,

b _кр = 100 см, h = 16 см, h₀ = 12,7 см,

= 0,0215 < = 0,418, сжатой арматуры по расчету не требуется.

При = 0,0215 находим = 0,989.

см².

Принимаем 4Æ6АIII ( = 1,132 см²)

Требуемая площадь сечения верхней арматуры в плите

см².

Принято 14Æ6АIII ( = 3,963 см²)

или 0,104 %.

Согла