Лекция 15
(продолжение)
Расчет главной балки
Расчетной схемой главной балки монолитного ребристого перекрытия считают многопролетную неразрезную балку, загруженную сосредоточенными силами в местах опирания второстепенных балок. Расчетные изгибающие моменты и поперечные силы от внешних нагрузок, действующие на главные балки монолитных ребристых перекрытий, определяют по методу предельного равновесия так же, как для ригелей сборных перекрытий.
Рис. 15.1. Схема определения расчетных пролетов
Расчетными значениями для средних пролетов считается расстояние между осями колонн, а для крайнего пролета – расстояние между осью колонны и осью опоры на стене (неполный каркас) или расстояние между осями крайней и средней колонн (полный каркас).
Для неполного каркаса:
где с – принятая привязка оси к внутренней грани стены; d – длина опирания главной балки на стену (обычно d = 380мм).
Нагрузка, приложенная к осям главных балок, полностью воспринимается опорами (колоннами). Она не влияет на опорные моменты и поперечные силы главных балок, поэтому в расчетной схеме главных балок ее не указывают. Нагрузка на главную балку от перекрытий передается через второстепенные балки в виде сосредоточенных сил с грузовой площади 
(рисунок 15.2.).
Так как масса главной балки составляет незначительную долю от сосредоточенной нагрузки, передаваемой второстепенными балками, то рекомендуется равномерно распределенную нагрузку от массы главной балки приводить к сосредоточенной нагрузке, приложенной в местах опирания второстепенных балок.
Расчетные значения постоянной силы:
Рис. 15.2. Схема перекрытия
1 – главные балки; 2 – второстепенные балки; 3 – колонны;
4 – грузовая полоса второстепенной балки; 5 – грузовая полоса плиты;
Грузовая площадь главной балки; 7 – грузовая площадь колонны
Расчетное значение временной силы:
Рис. 15.3. Расчетная схема главной балки
Высота сечения главных балок – 
; ширина сечения ребер балок – 
.
Статический расчет может быть произведен любыми методами строительной механики. Если необходимо рассчитать главную балку как упругую систему пользуются таблицами для расчета неразрезных балок. Подбор сечений производят в пролетах и на опорах по максимальным и минимальным моментам.
где 
табличные коэффициенты, учитывающие наиболее невыгодное расположение нагрузки по пролетам.
На опорах расчетным является момент у грани колонны:
где Q – поперечная сила в опорном сечении главной балки;
h – высота сечения колонны.
В местах пересечения второстепенной и главной балок над колонной в верхней зоне перекрещивается арматура трех видов: верхняя арматура плиты, второстепенной и главной балок. Поэтому на опоре главной балки в зависимости от количества рядов арматуры принимают a = 60¸90 мм.
В железобетонных конструкциях при их эксплуатации помимо упругих деформаций проявляют и пластические. В изгибаемых элементах по мере увеличения внешней нагрузки в зонах растяжения в бетоне появляются трещины, нарушается сцепление, напряжения растянутой арматуры достигают предела текучести, образуется пластический шарнир. Текучесть арматуры сопровождается нарастанием прогибов элемента и взаимным поворотом сечений. При этом момент, воспринимаемый пластическим шарниром остается постоянным. В статически неопределимых системах при дальнейшем увеличении нагрузки происходит перераспределение усилий на другие сечения, при этом соблюдается правило – сумма пролетного и полусумма опорных изгибающих моментов равна моменту в балке, свободно лежащей на двух опорах («балочный момент»). При расчете неразрезных балок появляется возможность корректировки «упругой» эпюры изгибающих моментов путем выравнивания их опорных и пролетных значений.
Построенные для невыгодных загружений эпюры моментов упругой балки выравнивают путем наложения на каждую их них добавочной эпюры моментов, вызванной добавочным опорным моментом в пластическом шарнире. Добавочная эпюра строится как для упругой системы – она прямолинейна во всех пролетах. Для каждого загружения подбирается своя добавочная эпюра моментов так, чтобы в выровненной эпюре расчетные моменты снижались не более чем на 30%.
Армирование главной балки
Главную балку армируют в пролете двумя (иногда более) плоскими каркасами, которые перед установкой в опалубку объединяют в пространственный каркас. Два каркаса доводят до грани колонны, а остальные каркасы (при их наличии) обрывают в соответствии с эпюрой моментов. Возможен также обрыв по эпюре арматуры части стержней основных каркасов. На опоре главная балка армируется двумя самостоятельными каркасами, заводимыми сквозь арматурный каркас колонн. Армирование на опоре может выполняться также сетками как и для второстепенных балок; в этом случае надопорные сетки располагают по обе стороны от колонны на ширине не более 1/3 расстояния между главными балками.
В главных балках опорные сечения армируются вертикальными каркасами, которые пропускаются между арматурными стрежнями колонны, длина этих каркасов определяется по эпюре арматуры. При высоте сечения главных балок 700 мм и более необходима постановка продольных арматурных стрежней диаметром 10-16 мм вдоль боковых граней с расположением их по высоте не реже 400мм.
Эпюра арматуры представляет собой эпюру моментов несущей способности изгибаемого элемента по нормальным сечениям при принятых сечениях арматуры и бетона. Эпюра арматуры совмещается с огибающей эпюрой изгибающих моментов, при этом она не должна проникать «внутрь» огибающей эпюры, т.к. значение несущей способности в любом сечении балки должно быть больше (или равно) действующего изгибающего момента.
Рис. 15.4. Построение эпюр главной балки
Рис. 15.5. Армирование главных балок
F-1, F-3 – сквозные каркасы; F-2 – пролетные обрываемые каркасы; F-4 – опорные каркасы, сдвигаемые между собой в соответствии с огибающей эпюрой опорных моментов; N – 1 – сетки в местах пересечения главных балок со второстепенными балками; 1, 3 – продольные стрежни каркасов F-1, F-3, доводимых до опор; 4 – продольные рабочие стержни каркасов F-4; 6 – эпюры распределенных (теоретических) моментов в пролете и на опоре; 7,8 – эпюры действительных моментов, выдерживаемых сечениями балки
Второстепенные балки могут иметь трещины в растянутой зоне на опоре; поэтому передача их опорного давления на главную балку происходит фактически через сжатую зону второстепенной балки. Эта местная сосредоточенная нагрузка воспринимается поперечной арматурой главной балки и дополнительными сетками в местах опирания второстепенных балок.
Длина зоны, в пределах которой учитывается поперечная арматура, воспринимающая поперечную нагрузку и площадь сечения поперечной арматуры определены на рисунке 15.6.
Рис. 15.6. Передача опорного давления второстепенной балки на главную
При армировании монолитных ребристых перекрытий сварными сетками и каркасами последние укладывают в следующем порядке. Предварительно в опалубку устанавливают плоские сварные каркасы главных и второстепенных балок, нижние стержни которых соединяют стыковыми стержнями, в главных балках размещают дополнительные сетки, укладывают сварные плоские сетки плиты и надопорные сетки второстепенных балок.