С применением каркасных систем изменилось значение перекрытий в статической работе здания. Перекрытия должны обеспечивать жесткость и неизменя-
При такой степени замоноличивания перекрытия прочность и жесткость его достаточны для передачи горизонтальных нагрузок на связевые диафрагмы при расстоянии между ними в пределах до 30-36 м. Важной составной частью перекрытия служит элемент, располоемость здания в горизонтальной плоскости и осуществлять передачу и распределение усилий от ветровых нагрузок на стенки жесткости. Это условие требует превращения сборного перекрытия в жесткий горизонтальный диск.
Перекрытия в зданиях с унифицированным каркасом (рис. 10.19) выполняются из многопустотных настилов, специально предусмотренных для многоэтажных зданий. Высота настила 22 см, пустоты диаметром 14 см. Отличие от обычной конструкции настилов состоит в увеличенной по противопожарным требованиям толщине защитного слоя бетона (до 30 мм) и в создании на боковых поверхностях шпонок (см. рис. 10.19,6). Замоноличенные раствором шпонки воспринимают сдвигающие касательные усилия, возникающие между настилами при работе жесткого диска перекрытия.
женныи по осям колонн в направлении, перпендикулярном ригелям, и являющийся распоркой между колоннами. Этот элемент обеспечивает жесткость и устойчивость колонн в монтажный период и вместе с тем, благодаря соединению с колоннами, участвует в работе перекрытия как жесткого диска, выполняя роль поясов горизонтальной балки-диска перекрытия.
Распорки выполняются в виде ребристого корытообразного элемента, который своими ребрами опирается на полки ригеля и крепится к нему с помощью сварки закладных деталей (см. рис. 10.1 и 10.11). Распорки, укладываемые вдоль линии фасада, кроме сварки поверху привариваются понизу к консолям фасадных колонн. Корытообразная форма настила-распорки с тонкой (толщиной всего 3 см) плитой между ребрами позволяет, удаляя плиту, располагать на этих участках вертикальные санитарно-технические коммуникации (размещение которых в зданиях повышенной этажности, особенно из сборного железобетона, всегда представляет сложную задачу) .
Распорки второго типа, предназначенные для укладки в плоскости наружных стен или на участках, где не требуется устройства (пропуска) коммуникаций, выполняются многопустотной конструкции, предварительно напряженными. Они рассчитаны кроме работы на вертикальные нагрузки на восприятие горизонтальных усилий, возникающих в диске перекрытия от ветровых нагрузок и при расчете каркаса здания на общую устойчивость (см. главу 13).
В статическом отношении жесткий диск перекрытия представляет собой единую систему, в которой настилы оперты на ригели каркаса и связаны друге другом продольными линейными шарнирами. Через эти линейные шарниры передаются только поперечные и продольные усилия. Заполнение раствором швов и шпонок между настилами и зазоров между торцами настилов и гранью ригелей создает необходимую жесткость перекрытий з горизонтальном и вертикальном направлениях. Выполнение всех элементов перекрытия предварительно напряженными (настилов и распорок) уменьшает абсолютные величины прогибов, снижает вероятность неравномерных деформаций и тем самым улучшает условия совместной работы настилов в перекрытиях.
В зимних условиях раствор замоно-личивания укладывается с противомо-розными добавками.
Способность работать на сдвиг в составе диска элементы настила приобретают после твердения раствора во всех швах (между настилами, распорками и ригелями, распорками и колоннами), а также набора прочности бетоном шпонок. Из условий прочности шпонок один элемент настила способен передать сдвигающую силу, направленную вдоль его длинных сторон, равную 6,8 Т при бетоне шпонок марки 200, и 10 Г при бетоне шпонок марки 300.
В статической работе перекрытий важно обеспечение совместной работы настилов на вертикальные нагрузки. Теоретические и экспериментальные исследования совместной работы настилов в перекрытии, загруженных продольными полосовыми нагрузками, проведенные в МИСИ им. Куйбышева и в МНИИТЭП, показали, что наибольшее значение прогибов и изгибающих моментов в 3-4 раза меньше, чем у отдельно работающего настила под такой же нагрузкой. Это является результатом участия в работе системы как загруженных, так и незагруженных панелей.
Доля участия отдельных элементов в совместном восприятии внешней нагрузки неодинакова и зависит от соотношения жесткости элементов на изгиб и кручение, а также соотношения ширины и пролета панелей. Чем выше жесткость панелей на кручение, тем на большей поверхности перекрытия рассредоточиваются изгибающие моменты при действии местной нагрузки.
На основании этих исследований перекрытия в зданиях с унифицированным каркасом рассчитаны с учетом совместной работы сборных настилов при различных вариантах расположения перегородок или других сосредоточенных нагрузок. В соответствии с этим была установлена унифицированная нагрузка на настил 1100 кГ/м2, что позволило применить один типоразмер настила вместо применявшихся ранее настилов нескольких типов, рассчитанных под нормальную (без перегородок) и тяжелую (с учетом перегородок) нагрузки. Такой подход, основанный на учете совместной работы настилов, кроме четкой унификации, позволил получить значительную экономию стали.
В настоящее время разработаны элементы перекрытий шириной до 3 м намечается разработка панелей перекрытий шириной 4,5 м при пролете 6 м, что отвечает принципу дальнейшего укрупнения монтажных элементов и повышения их заводской готовности. Проходит экспериментальную проверку новая конструкция перекрытий, состоящая из крупноразмерных керамзитобетонных предварительно напряженных плоских настилов (вес этих плит - 350 кГ/м2- обеспечивает необходимую звукоизоляцию от воздушного звука), с гладкими калиброванными нижней и верхней поверхностями. По такой плите без каких-либо дополнительных стяжек может быть уложен синтетический рулонный ковер на упругой основе, который создает надежную звукоизоляцию перекрытия от ударного шума. Таким образом, в этой конструкции с наименьшими трудовыми затратами дешево и надежно решается задача устройства полов.
Благодаря укрупнению железобетонных изделий превращение перекрытия в жесткий горизонтальный диск осуществляется более просто.
Для типовых проектов жилых каркасных зданий серии МГ-601Д принята система перекрытий из крупноразмерных плоских плит размерами на комнату, толщиной 14 см при пролете 4,5 м.
В широкомодульном каркасе перекрытия выполняются из ребристых настилов пролетом 6 и 9 ж. Такое решение обусловлено повышенными полезными нагрузками на перекрытия до 2 Т/м2, что потребовало развить высоту ребер настилов до 380 мм. Применение ребристых настилов упрощает размещение вертикальных и горизонтальных санитарно- и электротехнических коммуникаций, что весьма важно в производственных зданиях со сложным технологическим оборудованием.
Конструктивная форма настилов для пролета 9 м выбрана в виде 2Т. Ширина настилов 3 м. Сопоставления показали, что по расходу бетона и стали такой тип настила примерно на 15% выгоднее, чем коробчатый настил.
Следует обратить внимание на особенности совместной работы ребристых настилов в перекрытии.
В ребристых панелях в процессе приложения нагрузки профиль их искажается. В этом случае каждая отдельная панель деформируется как пространственно работающая конструкция. Под действием нагрузки ребра изгибаются в своих
плоскостях. Деформируясь в продольном направлении, они вовлекают в работу плиту. Между плитой и ребрами возникают касательные усилия, которые вызывают неравномерное по ширине сжатие плиты и внецентренное растяжение ребра (при этом неравномерность распределения продольных нормальных сил по ширине плиты весьма значительна). Это означает, что поперечные сечения панели под воздействием нагрузки становятся не плоскими и, следовательно, деформации панели отличаются от предполагаемых по элементарной теории изгиба.
Напряженно-деформированное состояние отдельной ребристой панели зависит не только от величины пролета и нагрузки, но и от соотношения поперечных размеров ребер, размеров полки в плане, ее толщины, наличия в ней вутов, трещин в ребрах и в полке, а также от предварительного напряжения ребер.
Сопротивление кручению ребер настилов, уложенных в перекрытия, благодаря совместной работе с ребрами смежных настилов значительно повышается. В связи с этим защемление плиты в ребрах становится более равномерным по длине панели и более жестким, чем в отдельных панелях.
В этом случае эффект совместной работы настилов в перекрытии после за-моноличивания швов будет проявляться в значительно меньшей степени, чем при многопустотных или сплошных панелях. Перегрузка отдельного ребристого настила шириной 1,5 м полосовой или другой неравномерной нагрузкой, учитывая совместную работу с соседними недогруженными настилами, не должна превышать 10-15%.
Для решения участков с повышенными сосредоточенными нагрузками целесообразно в номенклатуру элементов перекрытий включить доборные элементы, обладающие предельно возможной несущей способностью для балок с заданной конструктивной высотой. Такой конструктивный прием позволяет достаточно просто решать также зоны перекрытий с различными отверстиями, на краю которых имеются сосредоточенные нагрузки (например, стены или тяжелые перегородки), что исключает необходимость обычно применяемого в таких случаях монолитного железобетона.
