Безбалочные монолитные перекрытия

Безбалочное монолитное перекрытие представляет собой сплошную плиту, опертую непосредственно на колонны с капителями (рис. 6). Устройство капителей вызывается конструктивными соображениями, с тем чтобы создать достаточную жесткость в месте 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.

Безбалочные перекрытия проектируют с квадратной или прямоугольной равнопролетной сеткой колонн. Отношение большего пролета к меньшему при прямоугольной сетке ограничивается отношением l₂/l₁ ≤ 1, 5. Рациональная квадратная сетка колонн - 6× 6 м. По контуру здания безбалочная плита может опираться на несущие стены, контурные обвязки или консольно выступать за капители крайних колонн (рис. 7).

Для опирания безбалочной плиты на колонны в производственных зданиях применяют капители трех типов (рис. 8): тип I - при легких нагрузках, типы II и III - при тяжелых нагрузках. В капителях всех трех типов размер между пересечениями напряжений скосов с нижней поверхностью плиты принят исходя из распределения опорного давления в бетоне под углом 45°. Этот размер принимают с=0, 2...0, 3∙ l. Размеры и очертание капителей должны быть подобраны так, чтобы исключить продавливание безбалочной плиты по периметру капители. Для этого на любом расстоянии х и соответственно у от оси колонны должно быть соблюдено условие прочности:

где,

при квадратных капителях х=у.

Толщину монолитной безбалочной плиты находят из условия достаточной ее жесткости:

1) для безбалочных плит из тяжелых бетонов:

2) для безбалочных плит из легких бетонов:

Безбалочное перекрытие рассчитывают по методу предельного равновесия. Экспериментально установлено, что для безбалочной плиты опасными (расчетными) загружениями являются: полосовая нагрузка через пролет и сплошная по всей площади. При этих загружениях возможны две схемы расположения линейных пластических шарниров плиты.

При полосовой нагрузке в предельном равновесии образуются 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, зависящем от формы и размеров капителей, трещины раскрываются вверху. В крайних панелях при свободном опирании на стену по наружному краю образуются всего два линейных шарнира - один в пролете и один у опоры вблизи первого промежуточного ряда колонн.

При сплошном загружении безбалочного перекрытия в средних панелях возникают взаимно перпендикулярные и параллельные рядам колонн линейные пластические шарниры с раскрытием трещин внизу; при этом каждая панель делится пластическими шарнирами на четыре звена, вращающихся вокруг опорных линейных пластических шарниров, оси которых расположены в зоне капителей обычно под углом 45° к рядам колонн. В средних панелях над опорными пластическими шарнирами трещины раскрываются только вверху, а по линиям колонн - прорезают всю толщину плиты. В крайних панелях схема образования линейных пластических шарниров изменяется в зависимости от конструкции опор (свободное опирание на стену, наличие полукапителей на колоннах и окаймляющих балок и т. п.).

Монолитную безбалочную плиту армируют рулонными или плоскими сварными сетками. Пролетные моменты воспринимаются сетками, уложенными внизу, а опорные моменты - сетками, уложенными вверху. 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 устраивают в них отверстия с установкой дополнительных стержней, компенсирующих прерванную арматуру (рис. 9).

Капители колонн армируют по конструктивным соображениям, главным образом для восприятия усадочных и температурных усилий, так как в них растягивающих напряжения не возникают, а напряжения сжатия всегда меньше допустимых.