Pис.2. Плита покрытия типа 2Т

Лекция №3(19)

Плиты покрытий ОПЗ

Плиты беспрогонных покрытий представляют собой крупные ребристые панели размерами 3×12 и 3×16 м, которые опираются непосредственно на ригели поперечных рам; плиты 1,5×12 и 1,5×6 м используют как доборные элементы в местах повышенных снеговых отложений - у фонарей, в перепадах профиля покрытия. Плиты прогонных покрытий имеют значительно меньшие размеры - 3×0,5 и 1,5×0,5 м. Они опираются на железобетонные прогоны, а те, в свою очередь, - на ригели поперечных рам. Беспрогонная система покрытий в наибольшей степени отвечает требованиям укрупнения элементов, уменьшения числа монтажных единиц и является основной в строительстве одноэтажных каркасных зданий.

Ребристые плиты 3×12 м, принятые в качестве типовых, имеют продольные ребра сечением 100×450 мм, поперечные ребра сечением 40×150 мм. Полку толщиной 25 мм, уширения в углах - вуты, которыми обеспечивается надежность работы в условиях систематического воздействия горизонтальных усилий от торможения мостовых кранов (рис.1). Продольные ребра армируют напрягаемой стержневой или канатной арматурой, поперечные ребра и полки - сварными каркасами и сетками. Бетон принимают классов ВЗ0 В40. Ребристые плиты 3×6 м (так же в качестве типовых) имеют продольные и поперечные ребра и армируются напрягаемой арматурой.

Плиты двухконсольные 2Т размерами 3×12 и3×6 м имеют продольные ребра, расположенные на расстоянии 1,5 м, и консольные свесы полок (рис.2). Благодаря уменьшению изгибающих моментов в поперечном направлении ребер не делают, форма плиты упрощается. В плитах размером 3×12 м продольные предварительно напряженные ребра изготовляют заранее, а затем бетонируют полку. Связь ребер с полкой создается устройством выпусков арматуры и сцеплением бетона. Раздельное изготовление плиты позволяет снизить класс бетона полок до В 15. Плиты 3×6 м изготовляют как раздельно, так и целиком.

Таблица №1

Технико-экономические показатели плит покрытий

Тип	Масса плита, т	Класс бетона	Приведенная толщина бетона, мм	Расход стали на плиту, кг. при армировании продольных ребер
				стержнями	Канатами или высо-копрочной проволокой
Ребристая 3×12м То же 3×6м 2Т 3×12м То же 3×6м Ребристая малоуклонная 3×18м Сводная КЖС 3×18м Двускатная 3×18м	6,8 2,38 6,8 2,38 12,2   10,9 15,1	В30,В40 В25,В30 В40 В25 В40   В40 В40	76,5 53 76,5 53 89,8   80,3 112	265…391 70…101 330 85	205…288 56…70 237 63 581   431 382

 

Рис.1. Ребристая плита покрытия размером 3×12  м: 1 - вут; 2 - петля

Pис.2. Плита покрытия типа 2Т

Рис.3. Схема покрытия с двускатными плитами типа 2Т размером 3х18 м

Рис.4. Схема крупноразмерной железобетонной сводчатой плиты КЖС размером 3х 18 м

Рис.5. Схема ребристой плиты покрытия под малоуклонную кровлю размером 3х18 м

 

Крупноразмерные плиты 3×18 м и 3×24 м, опирающиеся на балки пролетом 6 или 12 м, разработаны для покрытий со скатной и малоуклонной кровлей (pис.3). Плиты 2Т в этом решении имеют трапециевидные продольные ребра с уклоном верхнего пояса 1:12 и полку переменной толщины (25...60 мм). Плиты крупноразмерные железобетонные сводчатые КЖС имеют криволинейные продольные ребра с уширениями в нижней и верхней частях. Гладкую полку толщиной 40...50 мм в середине пролета и 140...160 мм в торце у опор (рис.4). Плиты ребристые под малоуклонную кровлю имеют трапециевидные продольные ребра с уклоном верхнего пояса 1:20, 1:30, поперечные ребра с шагом 1000 мм и полку толщиной 25 мм (рис.5).

По технико-экономическим показателям ребристые малоуклонные плиты немного уступают сводчатым плитам КЖС, однако их преимущество в том, что при малом уклоне покрытия можно широко применять средства механизации в производстве кровельных работ. При криволинейной поверхности сводчатых плит это затруднено.

Балки покрытий

Балки покрытий могут иметь пролет 12 и 18 м, а в отдельных конструкциях - пролет 24 м. Очертание верхнего пояса при двускатном покрытии может быть трапециевидным с постоянным уклоном, ломаным или криволинейным (рис. 6, а... в). Балки односкатного покрытия выполняют с параллельными поясами или ломаным нижним поясом, плоского покрытия - с параллельными поясами (рдс.12.33,г...е). Шаг балок покрытий -6 или 12 м.

Рис.6. Конструктивные схемы балок покрытий: а - двускатных с очертанием верхнего пояса; а - прямолинейным; б - то же ломанным; в - то же криволинейным; г – односкатных с параллельными поясами; д - то же с ломаным нижнем поясе; е – плоских

Наиболее экономичное поперечное сечение балок покрытий - двутавровое со стенкой, толщину которой (60...100 мм) устанавливают главным образом из условий удобства размещения арматурных каркасов, обеспечения прочности и трещиностойкости. У опор толщина стенки плавно увеличивается и устраивается уширение в виде вертикального ребра жесткости. Стенки балок в средней части пролета, где поперечные силы незначительны, могут иметь отверстия круглой или многоугольной формы, что несколько уменьшает расход бетона, создает технологические удобства для сквозных проводок и различных коммуникаций.

Высоту сечения балок в середине пролета принимают 1/10...1/15 l. Высоту сечения двускатной трапециевидной балки в середине пролета определяют уклон верхнего пояса (1:12) и типовой размер высоты сечения на опоре (800 мм или 900мм). в балках с ломаным очертанием верхнего пояса благодаря несколько большему уклону верхнего пояса в крайней четверти пролета достигается большая высота сечения в пролете при сохранении типового размера - высоты сечения на опоре. Балки с криволинейным верхним поясом приближаются по очертанию к эпюре изгибающих моментов и теоретически несколько выгоднее по расходу материалов; однако усложненная форма повышает стоимость их изготовления.

Ширину верхней сжатой полки балки для обеспечения устойчивости при транспортировании и монтаже принимают 1/50...1/60 l. Ширину нижней полки для удобного размещения продольной растянутой арматуры - 250...300 мм.

Двускатные балки выполняют из бетона класса В25...В40 и армируют напрягаемой проволочной, стержневой и канатной арматурой (рис.7). При армировании высокопрочной проволокой ее располагают группами по 2 шт. В вертикальном положении, что создает удобства для бетонирования балок в вертикальном положении. Стенку балки армируют сварными каркасами, продольные стержни которых являются монтажными, а поперечные - расчетными, обеспечивающими прочность балки по наклонным сечениям. Приопорные участки балок для предотвращения образования продольных трещин при отпуске натяжения арматуры (или для ограничения ширины их раскрытия) усиливают дополнительными поперечными стержнями, которые приваривают к стальным закладным деталям. Повысить трещиностойкости приопорного участка балки можно созданием двухосного предварительного напряжения (натяжением также и поперечных стержней).

Двускатные балки двутаврового сечения для ограничения ширины раскрытия трещин, возникающих в верхней зоне при отпуске натяжения арматуры, целесообразно армировать так же и конструктивной напрягаемой арматурой, размещаемой в уровне верха сечения на опоре (рис.8). Этим уменьшаются эксцентриситет силы обжатия и предварительные растягивающие напряжения в бетоне верхней зоны.

Двускатные балки прямоугольного сечения с часто расположенными отверстиями условно называют решетчатыми балками (рис.9). Типовые решетчатые балки в зависимости от значения расчетной нагрузки имеют градацию ширины прямоугольного сечения 200, 240 и 280 мм. Для крепления плит покрытий в верхнем поясе балок всех типов заложены стальные детали.

Рис.7. Двускатная балка покрытия двутаврового сечения пролетом 18 м:

1 - напрягаемая арматура; 2 - сварные каркасы; 3 - опорный лист б=10 мм;4 - анкеры опорного листа; 5 - хомуты Ø5 мм через 50; 6 - стенки Ø5 мм

Рис.8. Схема расположения напрягаемой арматуры двухскатной балки:

1 – нижняя арматура; 2 – верхняя арматура

 

Рис.9. Двускатная решетчатая балка покрытия прямоугольного сечения пролетом 18 м

 

 

Балки покрытия рассчитывают как свободно лежащие; нагрузки от плит передаются через ребра. При пяти и больше сосредоточенных силах нагрузку заменяют эквивалентной равномерно распределенной. Для двускатной балки расчетным оказывается сечение, расположенное на некотором расстоянии х от опоры. Так, при уклоне верхнего пояса 1:12 и высоте балки в середине пролета h = 1/ 12, высота сечения на опоре составит =1/24, а на расстоянии от опоры

 

.                                             (1)

Если принять рабочую высоту сечения балки , изгибающий момент при равномерно распределенной нагрузке

 

,                                           (2)

то площадь сечения продольной арматуры

 

.             (3)

 

Расчетным будет то сечение балки по ее длине, в котором  достигает максимального значения. Для отыскания этого сечения приравнивают нулю производную

.                                                  (4)

 

Отсюда, полагая, что  - величина постоянная и дифференцируя, получают

.                                             (5)

 

Из решения квадратного уравнения находят х=0,37 l. В общем случае расстояние от опоры до расчетного сечения х=0,35...0,4 l.

Если есть фонарь, то расчетным может оказаться сечение под фонарной стойкой.

Поперечную арматуру определяют из расчета прочности по наклонным сечениям. Затем выполняют расчеты по трещиностойкости, прогибам, а также расчеты прочности и трещиностойкости на усилия, возникающие при изготовлении, транспортировании и монтаже. При расчете прогибов трапециевидных балок следует учитывать, что они имеют переменную по длине жесткость.

Для расчета балок покрытий на ЭВМ разработаны программы, согласно которым можно выбрать оптимальный вариант конструкции. Варьируя переменными параметрами (класс бетона, класс арматуры, размеры поперечного сечения, степень натяжения арматуры и др.), ЭВМ выбирает для заданного пролета и нагруки лучший вариант балки по расходу бетона, арматуры, стоимости и выдает данные для конструирования.

Технико-экономические показатели двускатных балок покрытий в зависимости от формы сечения и вида напрягаемой арматуры приведены в табл. 2.

 

Таблица №2

Технико-экономические показатели двускатных балок покрытий пролетом 18 м при шаге 6 м в расчетной нагрузке 3,5…5,5 кН/м²

Тип балки	Масса балки, т	Класс бетона	Объем бетона, м3	Общий расход стали на балку, кг
Двутаврового сечения с напрягаемой арматурой
Стержневой	9,1	В25; В40	3,64	568…738
Канатной	9,1	В30; В40	3,64	360…565
Проволочной	9,1	В25; В40	3,64	359…552
Решетчатая с напрягаемой арматурой
Стержневой	8,5…12,1	В30; В40	3,4…4,84	530…875
Канатной	8,5…12,1	В30; В40	3,4…4,84	418…662
Проволочной	8,5…12,1	В30; В40	3,4…4,84	397…644

Балки двутаврового сечения экономичнее решетчатых по расходу арматуры приблизительно на 15 %, по расходу бетона - приблизительно на 13 %. При наличии подвесных кранов и грузов расход стали в балках увеличивается на 20...30 %.