Материал: 1897

рушенными, монолитные конструкции с нижней цилиндрической (сводчатой) поверхностью (рис. 17.2). Такая поверхность может быть образована инвентарной опалубкой переставного типа. Эффективно также применение опалубки, в том числе и несъёмной, из предварительно гнутого арочного профнастила. В настоящее время существуют высокотехнологичные методы изготовления таких изделий и расширение области их применения весьма актуально.

Рис. 17.2. Конструкция перекрытия

снижней сводчатой поверхностью:

1– колонны; 2 – сборные (монолитные) балки; 3 – распорные балки; 4 – монолитный настил

Арочный профнастил в сводчатых перекрытиях даже при отсутствии специальных связей с бетоном выполняет две основные функции: во-первых, в качестве опалубки обеспечивает восприятие монтажных нагрузок и веса свежеуложенного бетона при минимальных затратах на возведение, во-вторых, повышает надёжность перекрытий в аварийных ситуациях в процессе эксплуатации здания, выполняя

91

функцию резервирующего элемента. Кроме этого, при проектировании таких перекрытий можно значительно снизить требования по раскрытию трещин на потолочной поверхности, защищённой профнастилом, и тем самым допустить применение высокопрочной арматуры без предварительного напряжения. Имеются данные о значительном влиянии профнастила на прочность балочных конструкций при отсутствии анкеров [20].

Арочный профнастил в процессе изготовления и эксплуатации перекрытия испытывает три стадии напряжённо-деформированного состояния. Под действием монтажных нагрузок и веса свежеуложенного бетона он находится в состоянии сжатия и при этом важно обеспечить его устойчивость. Состояние предварительного сжатия профнастила сохраняется и на второй стадии эксплуатационного загружения после набора прочности бетона. На этойИстадии монолитный бетон работает в основном на действие эксплуатационных нагрузок без учёта собственного веса, что позволяетДзначительно уменьшить его армирование. Можно допустить, что вследствие отсутствия специальных связей между бетоном и профнастилом, сжимающие напряжения в профнастиле мало изменяютсяАвплоть до разрушения перекрытия. В стадии разрушения профнастил активно включается в работу, обеспечивая необходимуюбживучесть конструктивной системы.

Особенно эффективно применение арочной опалубки в сборномонолитных перекрытияхикаркасных зданий в сочетании со сборными железобетонными р гелями таврового сечения и полками понизу. Установленная наСполки р гелей арка из профнастила способна воспринимать монтажные нагрузки без специальных креплений. Однако при этом необходимо принимать меры для восприятия арочных распоров и усилий от горизонтальных нагрузок. Эту функцию могут выполнять, например, продольные ригели или рёбра монолитного настила на участках между колоннами.

Предварительные расчёты показывают, что новое конструктивное решение при пролётах до 6 м сопоставимо по расходу материалов со сборными конструкциями, а при больших пролётах эффективнее их.

Монолитные сводчатые перекрытия эффективнее плоских конструкций практически при любых пролётах. В них проще обеспечить неразрезность смежных ячеек и в определённой степени решить проблему распорности конструктивной системы.

92

Анализ результатов численного моделирования показывает, что возможны три расчётные схемы сводчатых перекрытий: арочная, балочная и комбинированная (рис. 17.3).

Рис. 17.3. Расчетные схемы перекрытий сДнижнейИсводчатой поверхностью: а – балочная схема; б – арочнаяАсхема; 1 – шарнир; 2 – подвижная опора; 3 – неподвижная опора; 4 – конструктивный элемент,

воспринимающийбраспорные усилия

Арочная схема перекрытия применима при наличии конструктивных элементов, воспринимающихи распорные усилия. В пространственной системе здан я восприятие арочного распора достаточно просто решаетсяСс помощью специальных элементов: межколонных балок, диафрагм жёсткости, затяжек в уровне опор и т.п.

При отсутствии распорных элементов (в том числе затяжек) прочность и жёсткость сводчатого перекрытия может быть обеспечена армированием приопорных участков и созданием неразрезной системы. В этом случае применяется расчётная схема в виде многопролётной балки переменного сечения (в каркасных зданиях шириной, равной шагу колонн). Небольшая высота сечения балок в середине каждого пролёта исключает восприятие этими сечениями больших изгибающих моментов, поэтому в расчётной схеме в этих местах предусматривается линейный (вдоль ширины) шарнир. Для обеспечения геометрической неизменяемости схемы в крайних укороченных пролётах шарниры не предусматриваются.

Эффективность распорных систем без затяжек в уровне опор подтверждается широким применением и исследованиями сборных

93

железобетонных перекрытий каркасных зданий со связевыми (межколонными) плитами. Смежные межколонные плиты в таких перекрытиях образуют неразрезную систему по всей длине здания (температурного блока) с помощью соединительных элементов, приваренных в верхней части плит. Расчётную схему межколонных плит можно отнести к разряду комбинированных.

Комбинированная (распорно-балочная) расчётная схема возможна и в нашем случае при обеспечении неразрезности многопролётного арочного перекрытия.

Эффективность расчётной схемы определяется степенью приближения её к действительной работе конструкции. Для уточнения действительной работы сводчатых перекрытий выполнен анализ пе-

ремещений опорных сечений в загруженном состоянии. Зависимость несущей способности от деформаций опорных сечений характерна для статически неопределимых (в том числе распорных) систем, и оценка её необходима при выборе расчётной схемы.

участков перекрытия испытывают распирающееИвоздействие и стремятся раздвинуть конструкцию. Опорные сечения смещаются в гори-

При отсутствии надопорной арматуры нижние волокна опорных

Рис. 17.4. Деформированные схемы опорных сечений:

а– с раскрепленным верхним поясом;

б– без раскрепления верхнего пояса

Колонны или стены, на которые опираются арки, в определённой степени препятствуют раздвижке, уменьшая поворот и способствуя возникновению распорных усилий. Однако из-за малой изгибной

94

жёсткости опорных конструкций величина этих усилий, особенно в крайних пролётах, незначительна.

Покажем, что если имеется надопорная арматура, рассчитанная на действие силы Ns, опорные сечения перекрытия и соответственно опорные конструкции будут испытывать действие изгибающего момента M = Ns z (z – плечо внутренней пары сил опорного сечения) и

сосредоточенной распорной силы Т .

Из условия равенства нулю перемещения узла опорного сечения, через который проходит арматура, получена формула для определения распора Т в зависимости от силы Ns и относительного размера ω= z / H (H – высота этажа):

Из формулы (17.1) видно, что величина распорного усилия Т,

конструкций, а только их относительнымиИразмерами. Однако эти размеры связаны с опорными моментами и соответственно с усилием Ns. Поэтому можно утверждать, что эффективность перекрытия определяется способностью опорных конструкций воспринимать изгибающий момент, действие которого характеризует конструктивную

казалось бы, определяется не жёсткостью (податливостью) опорных

тивных систем здан й, разра отать инженерные методы расчёта перекрытий на прочность, жёсткость и надёжность, выполнить экспериментальнуюСпроверку результатов расчёта и подготовить рекомендации по проектированию монолитных и сборно-монолитных перекрытий, в том числе изготовленных на несъёмной опалубке из арочного профнастила.

Контрольные вопросы

1.Отличие расчётных схем от условий работы конструкции в действитель-

ности.

2.Причины подвижности опор балочных конструкций в реальных системах.

3.Вероятностные основы метода расчёта по предельным состояниям.

4.Расчётная схема балки, работающей с распором.

5.Как учесть случайный характер распорных усилий при расчёте?

95