Проектирование двухстороннего перекрытия методом коэффициентов

Существует несколько методов, с помощью которых можно спроектировать двухстороннее перекрытие. Все методы жизнеспособны при условии, что безопасность и работоспособность элементов находятся в допустимых пределах. Метод коэффициентов может быть самым простым, легким и быстрым подходом для проектирования двухстороннего перекрытия, опирающегося на краевые балки со всех сторон перекрытия.

Этот метод был предложен Американским институтом бетона (ACI) в 1963 году для проектирования двухсторонних перекрытий, опирающихся на стальные балки, глубокие балки или стены. Тем не менее, метод коэффициентов не включен в текущее издание кодекса ACI. Это объясняется тем, что он считается слишком консервативным, и можно использовать более точные подходы. Тем не менее, следует знать, что метод коэффициентов все еще применяется для двухсторонних перекрытий.

  • Процедура проектирования
  • Коэффициентный метод

    Метод коэффициентов использует таблицы коэффициентов моментов для различных условий края плиты. Условия основаны на упругом анализе, но при этом учитывается и неупругое перераспределение.

    В результате расчетный момент в обоих направлениях меньше на определенную величину, чем предельный упругий момент в данном исключительном направлении.

    Согласно коэффициентному подходу, плита делится на среднюю полосу и полосу колонн в каждом направлении. Ширина последней равна четверти ширины панели, а ширина первой – половине ширины панели, как показано на рис.1.

    Средние полосы и полосы колонн в каждом направлении двухпутного перекрытия, опирающегося на балки Средние полосы и полосы колонн в каждом направлении двухстороннего перекрытия, опирающегося на балки

    Для оценки отрицательных и положительных моментов в двух направлениях можно использовать следующие уравнения:

    Проектирование двухстороннего перекрытия методом коэффициентов
    Проектирование двухстороннего перекрытия методом коэффициентов

    Как видно из рис. 2, моменты в центральной части плиты являются наибольшими по сравнению с моментами, действующими на участки, прилегающие к краям плиты.

    Поэтому средняя полоса должна быть рассчитана на наибольший расчетный момент, тогда как крайние полосы должны быть рассчитаны на одну четверть максимального значения расчетного момента. Такое распределение, показанное на рис.2, относится к (Ma), и аналогичные вариации применяются для (Mb).

    Распределение моментов по ширине критических сечений, учитываемых при проектировании Распределение моментов по ширине критических сечений, учитываемых при проектировании

    Кроме того, следует знать, что вышеприведенное обсуждение относится к просто поддерживаемым двухсторонним перекрытиям, в то время как в реальных условиях существует несколько пролетов, как показано на рис. 3.

    План типичного двухстороннего перекрытия с балками по всем линиям колонн План типичного двухстороннего перекрытия с балками по всем линиям колонн

    Панель A имеет два прерывистых края, в то время как два других края непрерывны и примыкают к другому перекрытию, как это видно на рис. 5.

    Панель B непрерывна на трех краях, а другой край прерывистый. А панель C непрерывна по всем краям.

    Запомните, что моменты на краях плиты отрицательны, а величина положительного момента зависит от условия непрерывности на всех краях панели.

    Различные возможные условия опирания, которые учитываются в таблицах коэффициентов моментов, показаны на рис. 4.

    Различные типы опорных условий для прямоугольной двухсторонней плиты перекрытия Различные типы условий опирания для прямоугольной двухсторонней плиты перекрытия

    Что касается таблиц коэффициентов ACI, в таблице 1 приведены коэффициенты для отрицательных моментов на непрерывных краях, а предельный момент на краю плиты достигается, когда обе соседние плиты несут полную мертвую и живую нагрузку. В таблице 2 приведены коэффициенты для расчета положительных моментов плит, несущих только мертвую нагрузку.

    Что касается коэффициентов таблицы 3, то они применяются для расчета положительных моментов перекрытий, на которые действует живая нагрузка. И наконец, коэффициенты, используемые для оценки сдвигов на плитах и нагрузок на несущие балки.

    Проектирование двухстороннего перекрытия методом коэффициентов
    Проектирование двухстороннего перекрытия методом коэффициентов
    Проектирование двухстороннего перекрытия методом коэффициентов
    Проектирование двухстороннего перекрытия методом коэффициентов

    Требования к армированию

    При расчете армирования должны учитываться следующие соображения, предусмотренные кодексом ACI:

    1. Последовательность размещения

    Арматурные стержни для коротких пролетов рекомендуется размещать ближе к верху и низу плиты, чем арматуру для длинных пролетов. Таким образом, арматура в коротких пролетах будет иметь большую эффективную глубину.

    Такая конфигурация размещения должна
    следует придерживаться, а если рассматривается возможность специального размещения арматуры, то это должно быть четко указано и показано на чертеже.
    должно быть четко указано и показано на чертеже.

    2. Бетонное покрытие

    В разделе 7.7.1 Кодекса ACI указано, что минимальное чистое покрытие поверхности арматуры в плитах должно составлять 20 мм, кроме тех случаев, когда плита находится в прямом контакте с землей и подвергается атмосферным воздействиям.

    3. Требования к расстоянию между арматурой

    Максимальное расстояние между арматурой при
    критические расчетные сечения для положительных и отрицательных моментов как в середине
    и полосах колонн не должно превышать двухкратную толщину плиты (раздел кодекса ACI
    13.3.2),

    Расстояние между стержнями не должно превышать 450 мм в любом месте (ACI Code Section 7.12.2.2).

    Процедура проектирования

  • Определите толщину плиты в соответствии с процедурами, приведенными здесь
  • Рассчитайте факторизованные нагрузки.
  • Определите коэффициенты моментов по таблицам.
  • Вычислите положительные и отрицательные моменты в каждом направлении.
  • Наконец, рассчитайте площадь армирования, затем количество стержней и расстояние между ними.
  • Подробнее:

    Проектирование двухветвевых перекрытий методом прямого расчета согласно ACI 318-11

    Читайте далее:
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями: