Особенности конструирования и расчета панелей панельно-балочных перекрытий
Поперечные сечения панелей принимают ребристыми или с пустотами различной формы (рис. 8.2). Ширина панелей выбирается с учетом их массы (как правило, до 5 т), чтобы не превысить грузоподъемность монтажных кранов. Многопустотные панели и панели ребрами вверх (рис. 8.2, а, б) применяют при устройстве гладкого потолка, панели ребрами вниз— для промышленных зданий с большими нагрузками. Форму сечения выбирают с учетом технологических возможностей завода-изгстовителя.
В продольных боковых гранях панелей предусмотрены впадины, создающие после замоноличивания прерывистые бетонные шпонки, содействующие совместной работе панелей на сдвиг (пергкрытие при этом превращается в жесткую горизонтальную диафрагму). При значительных временных нагрузках целесообразно устанавливать специальные каркасы, пересекающие ригель. После замоноличивания такая конструкция будет работать как неразрезная, что существенно уменьшит изгибающие моменты в пролете панели.
Для панелей без предварительного напряжения применяют бетон классов В15...В20, а для преднапряженных панелей — В20...В30. Панель рассчитывают как однопролетную изгибаемую балку. Высота сечения подбирается главным образом по требованиям жесткости, причем для предварительно напряженных панелей она равна (1/20... 1/30) l, где l — расчетный пролет, равный расстоянию между осями опор панели. Сечения продольной и поперечной рабочей арматуры подбирают по прочности как для изгибаемого элемента таврового или двутаврового сечения, причем ширина ребра принимается равной суммарной ширине всех ребер панели, а ширина полки — ширине всей панели. Для армирования панелей применяют сварные сетки и каркасы. При этом в предварительно напряженных панелях в качестве напрягаемой применяют в основном стержневую арматуру классов А-IV и выше. Продольная нижняя арматура размещается по всей ширине нижней полки (в пустотных панелях) или в ребрах (для ребристых панелей); в ребрах же в виде плоских каркасов размещается поперечная арматура.
Многопустотные панели перекрытий являются наиболее распространенными конструкциями сборных железобетонных перекрытий жилых и общественных зданий. При пролете 6 м и ширине 3,2 м такие плиты перекрывают жилую комнату целиком. Наблюдаемая в настоящее время тенденция к увеличению шага несущих поперечных стен до 9 м привела к созданию нового конструктивного решения перекрытия из многопустотных панелей пролетом Эми шириной 1,2... 1,8 м, армированных высокопрочной напрягаемой арматурой в продольном направлении и объединенных вдоль их длинной стороны шпоночными стыками . Подобные плиты можно объединять в неразрезные за счет отгиба продольной арматуры вблизи опор (в соответствии с эпюрой изгибающих моментов) и устройства ненапрягаемого сварного или болтового соединения арматуры (рис. 8.3).
Одним из путей дальнейшего снижения расхода стали в многопустотных панелях является переход на так называемое смешанное армирование, т. е. одновременное использование напрягаемой и ненапрягаемой рабочей арматуры одного или разных классов. Экономия стали до 7...8 % достигается за счет того, что ненапрягаемая арматура не доводится до опоры и располагается лишь в зоне максимальных моментов. При этом неравномерность обжатия при отпуске предварительного напряжения, а также наличие ненапрягаемой арматуры приводят к некоторому снижению опытного момента образования трещин по сравнению с расчетным. Поэтому подсчет момента образования трещин для панелей со смешанным армированием производят с учетом понижающего коэффициента, равного 0,94...0,90. В рассматриваемых панелях ширина раскрытия трещин на участках между арматурными стержнями оказывается в среднем в 1,5...4 раза больше, чем под ними. Исходя из этого, с целью предотвращения чрезмерного раскрытия трещин между стержнями, расстояние между ними в многопустотных панелях перекрытий со смешанным армированием ограничивают величиной 370 мм, т. е. через две пустоты (и не более 400 мм). Содержание ненапрягаемой арматуры в многопустотных панелях перекрытий со смешанным армированием ограничивают величиной 40 % от общего количества продольной рабочей арматуры, чтобы избежать повышения ширины раскрытия трещин и прогибов над предельно допустимыми их величинами при полной нормативной нагрузке. В целом многопустотные панели перекрытий со смешанным армированием по трещиностойкости и жесткости занимают промежуточное положение между «чисто» предварительно напряженными и панелями без предварительного напряжения.
Для сборных балочных перекрытий (а также и для покрытий) широко используют большепролетные панели — настилы типа 2Т (см. рис. 8.2, г), типа Т, коробчатые и др. Настилы типа 2Т применяют в основном для зальных помещений (торговых, общественного пптания, спортивных, зрелищных, выставочных, лекционных и т. д.), а иногда также для административных зданий, школ, детских садов. Для подобных общественных зданий с высотой этажа 4,2 м разработан типовой большепролетный каркас с сеткой колонн 6 х 12 м с настилами типа 2Т. Для зданий с меньшей высотой этажа применяют каркас из колонн и ригелей серии ИИ-04 и 12-метровые настилы типа 2Т с подрезкой ребер на опорах (см. рис. 8.2, д).
Изготовляют настилы, как правило, в жестких неразъемных формах, исключающих дополнительные операции при распалубке изделия и сборке формы. Сравнительно малая масса таких форм позволяет экономить металл и бетонировать настилы размером 3 ч 12 м на серийных виброплощадках. Применяются также настилы коробчатого сечения (см. рис. 8.2, е), взаимозаменяемые с настилами типа 2Т. Изготовляют их стендовым способом. Складывающиеся пустотобразователи извлекают после частичной или полной тепловой обработки. Такие настилы можно использовать в качестве воздуховодов систем вентиляции и кондиционирования воздуха, что дает значительную экономию металла и трудозатрат.