3. Расчет главной балки монолитного ребристого перекрытия.

Сведения и методические указания

Крайними опорами главной балки служат наружные стены, промежуточными - колонны (см.рис.2.1).

Основной нагрузкой являются сосредоточенные силы, передаваемые второстепенными балками (рис.2.15). Вместе с тем силы, передаваемые второстепенными балками по осям Б, В и Г (см.рис.2.1), отсутствуют в расчетной схеме (см.рис.2.15,б). Дело в том, что эти силы приложены непосредственно к колоннам и, следовательно, не вызывают изгиба главной балки. Естественно, при расчете колонн эти силы должны быть учтены.

Второстепенной нагрузкой является собственный вес балки (без учета полок). По своему характеру эта нагрузка является равномерно распределенной. Но так как собственный вес главной балки составляет незначительную долю полной нагрузки, его приводят к сосредоточенным силам, равным весу участка главной балки длиной l_f, где l_f - шаг второстепенных балок (см.рис.2.1). Это упрощает статический расчет и идет в запас прочности.

Кроме того, второстепенной нагрузкой является опорное давление, передаваемое короткими сторонами плит. Это давление при изгибе плит (см.рис.2.2,а) распределяется по длине балки неравномерно и описывается сложными математическими формулами. При изломе плит (см.рис.2.2,б) нагрузка носит ярко выраженный треугольный характер. Однако нагрузка, передаваемая короткими сторонами плит, не фигурирует в расчетной схеме главной балки, так как ранее вся (без исключения) нагрузка с плит была передана на второстепенные балки (см.п.2.4.1), что также идет в запас прочности.

Таким образом, по характеру учитываемой в расчете нагрузки главная балка резко отличается от плиты и второстепенной балки. Здесь сосредоточенные силы, там - равномерно распределенные.

Главную балку рассматривают как балку таврового сечения.

Статический расчет

Общие сведения по этому вопросу изложены в п.1.2. Здесь речь пойдет об особенностях.

Главная балка монолитно сопряжена с колоннами. Вследствие этого поворот опорных сечений главной балки при загружении, например, по рисункам 1.1,б и 1.1,в, будет сопровождаться изгибом колонн. Как видим, главную балку следовало бы рассчитать с учетом влияния изгибной жесткости колонн, т.е. как ригель рамной конструкции.

Рис.2.15. К расчету главной балки:

а - схема для определения расчетных пролетов; б - расчетная схема

Однако более чем вековой опыт проектирования и эксплуатации главных балок свидетельствует, что при обычных пролетах в случаях, когда суммарная погонная жесткость ригеля превышает втрое и более погонную жесткость примыкающих стоек, ригель можно с вполне достаточной для практических целей точностью рассчитывать на вертикальную нагрузку, как неразрезную балку на шарнирных подвижных опорах (см.рис.2.15,б). Иначе говоря, ригель рассматривают как жесткий элемент, поддерживаемый гибкими стойками. Как известно, прогиб и угол поворота опорных сечений

Рис.2.16. К учету свесов сжатой полки:

а - положение границы сжатой зоны при учете свесов; б - то же без учета свесов; 1 - продольная рабочая арматура главной балки; 2 - конструктивная арматура

жесткого элемента незначительны. Следовательно, незначителен и угол поворота узла рамы. Поэтому стойки оказывают очень слабое сопротивление изгибу.

О соблюдении упомянутого соотношения жесткостей речь пойдет в п.4.2.

Вычисление нагрузок показано в табл.2.11.

Сначала главную балку рассчитывают как упругую систему, осуществляя расчет или на ЭВМ, или по таблицам статически неопределимых стержневых конструкций (прил.9). При этом расчетные значения пролетов принимают в средних пролетах равными расстоянию между осями колонн, а в крайних пролетах - расстоянию от оси колонны до центра опоры на стене. Если доступ к ЭВМ затруднен, то, используя прил.9, легко вычислить ординаты огибающей эпюры изгибающих моментов. После этого вычисляют изгибающие моменты по граням колонн, а именно:

по грани опоры В

по грани опоры С

где h_к - высота поперечного сечения колонны.

По этим моментам производят расчет продольной арматуры над опорами.

Затем, если в этом есть необходимость, осуществляют перераспределение усилий (см.п.1.2).