История развития железобетона

26. Ж/Б балочные сборные перекрытия. Расчет и конструирование многопустотных плит

В состав балочного сборного перекрытия входят панели (плиты) и поддерживающие их балки, называемые ригелями. Ригели могут опираться на колонны (в зданиях с полным каркасом) или на внутренние колонны и наружные несущие стены (в зданиях с неполным каркасом) (рис.). Проектирование перекрытия включает в себя компоновку конструктивной схемы, расчет панелей, ригелей, узлов сопряжения их с колоннами, конструирование и т. п.

Рис. 28

Выбор экономичной формы поперечного сечения панелей. Плиты перекрытий для уменьшения расхода материалов проектируют облегченными -- пустотными или ребристыми (рис. а). При удалении бетона из растянутой зоны сохраняют лишь ребра шириной, необходимой для размещения сварных каркасов - и обеспечения прочности панелей по наклонному сечению. При этом плита в пролете между ригелями работает на изгиб как балка таврового сечения (рис. 6). Верхняя полка плиты также работает на местный изгиб между ребрами. Нижняя полка, образующая замкнутую пустоту, создается при необходимости устройства гладкого потолка.

Плиты изготовляют с пустотами различной формы: овальной, круглой и т. п. В панелях значительной ширины устраивают несколько рядом расположенных пустот (рис. XI.3,0).

Ширину плит при заданном типе и пролете назначают с учетом возможностей подъемно-транспортного оборудования таким образом, чтобы масса плиты не превышала 1,5; 3; 5 т.

Все типы панелей с точки зрения статического расчета представляют собой однопролетную балку, загруженную равномерно распределенной нагрузкой, максимальные усилия в которой будут

Высота сечения предварительно напряженных панелей (1/20...1/30)l0.

После установления размеров сечения плиты, задавшись классом рабочей арматуры и бетона, выписывают их расчетные характеристики; затем производят расчет прочности плиты по нормальным и наклонным сечениям. При расчете по нормальным сечениям для ребристой плиты вводят эквивалентное тавровое сечение (см. рис. а), а для многопустотной -- двутавровое (см. рис. б). Расчетную ширину сечений принимают равной суммарной толщине всех ребер. В ребристых панелях производят также расчет прочности верхней полки на местный изгиб. В этом случае при отсутствии поперечных ребер из полки плиты мысленно выделяют полосу шириной 100 см (см. рис. а), расчет которой производят как частично защемленной по концам балки пролетом

l=b'f--b

 на действие пролетного и опорного моментов

M=ql2/11.

Далее выполняют расчет прогибов, трещиностойкости и проверку прочности плиты на монтажные нагрузки.

Класс бетона панелей В15...В25. Армируют панели сварными каркасами и сетками из горячекатаной арматуры периодического профиля и обыкновенной проволоки. Рабочая продольная арматура панелей без предварительного напряжения -- класса A-III, предварительно напряженных -- высокопрочная стержневая и канатная К-7. Сварные сетки плит укладывают в полках, каркасы -- в ребрах. Монтажные петли из арматуры класса A-I закладывают по четырем углам и приваривают к основной арматуре. Швы между панелями заполняют бетоном. Длину опирания панелей на кирпичные стены определяют расчетом кладки на местное смятие и принимают не менее 75 мм для панелей пролетов до 4 м и не менее 120 мм -- для больших пролетов. В целях устранения местных напряжений при опирании вышележащих стен пустоты панелей в пределах опоры заделывают кирпичной кладкой, бетоном и т. п.

27. Ж/Б балочные сборные перекрытия. Расчет и конструирование сборных ригелей

В состав балочного сборного перекрытия входят панели (плиты) и поддерживающие их балки, называемые ригелями. Ригели могут опираться на колонны (в зданиях с полным каркасом) или на внутренние колонны и наружные несущие стены (в зданиях с неполным каркасом) (рис. а). Проектирование перекрытия включает в себя компоновку конструктивной схемы, расчет панелей, ригелей, узлов сопряжения их с колоннами, конструирование и т. п.

Сборные ригели, как правило, выполняются с полками для опирания на них плит перекрытий так, чтобы верх плит примерно совпадал с верхом ригеля. Такое расположение полок увеличивает вес ригелей по сравнению с ригелями, спроектированными под опирание плит поверху. Однако это уменьшает высоту перекрытий, что приводит при одинаковых высотах этажей «в свету» к экономии на стенах, перегородках, лестницах и эксплуатационных затратах..

Однако для каркасов открытых этажерок под технологическое оборудование, где высота сооружения не имеет значения, применяются ригели прямоугольного сечения или таврового сечения с полкой в верхней зоне, которые позволяют уменьшить влияние кручения при односторонней нагрузке.

Сборные ригели пролетами 6 м и более, как правило, проектируются с напрягаемой нижней арматурой, а при меньших пролетах - с ненапрягаемой арматурой. При небольших нагрузках, характерных для общественных и жилых зданий, ригели пролетом 6-7 м также могут быть с ненапрягаемой арматурой.

Ригели монолитных перекрытий проектируются сечением прямоугольной формы с монолитно связанными с ними плитами или второстепенными балками. Арматура в таких ригелях чаще всего ненапрягаемая.

При высоте сечения ригеля более 700 мм у боковых граней должны ставиться продольные стержни диаметром 8-10 мм с расстояниями между ними не более 400 мм.

Поперечная арматура ригелей обычно представляет собой вертикальные хомуты (поперечные стержни). При этом их шаг на отдельных участках принимается разным с увеличением от опоры к середине пролета (с уменьшением поперечной силы).

Хомуты, как правило, принимаются в виде 2-3 плоских сварных каркасов, связанных поверху и понизу горизонтальными стержнями. При этом, если имеют место заметные крутящие моменты (например, в крайних ригелях или при расчетных нагрузках в примыкающих пролетах, различающихся более чем в 2 раза), эти стержни привариваются к продольным стержням точечной сваркой сварочными клещами или с помощью скоб, привариваемых к хомутам дуговой сваркой протяженными швами длиной не менее 6dw. При отсутствии условий для сварки, а также при вязаных пространственных каркасах вертикальные и горизонтальные хомуты должны быть загнуты с перепуском не менее 30dw.

При отсутствии заметного кручения горизонтальные соединительные стержни могут либо привариваться точечной сваркой к вертикальным стержням, либо в виде шпилек привязываться к продольным стержням (рис.). В последнем случае следует обеспечить монтажную жесткость каркаса приваркой косых стержней, планок и т.п. Кроме того, соединительные стержни также могут привариваться к продольным стержням каркаса точечными прихватками (тип КЗ по ГОСТ 14098-91) с соблюдением технологии, исключающей пережег продольных стержней.

28. Расчет сжатых Ж/Б элементов. Учет их гибкости и эксцентричности нагрузки

Внецентренно-сжатыми называются элементы, подверженные одновременному воздействию продольной сжимающей силы N и изгибающего момента М, что равносильно внецентренному сжатию усилием N с эксцентриситетом

где, еа определяется по формулам:

а) еа=l0/600

б) еа=h/30

в)принимается 10мм

Из этих трёх полученных значений в расчет берется наибольшее.

Центрально сжатые элементы принято называть сжатыми элементами со случайным эксцентриситетом, с учетом ряда условий:

-на колонну действует нагрузка, приложенная со случайным эксцентриситетом;

-колонны прямоугольного сечения или квадратные;

-продольное армирование выполняется стержнями арматуры, расположенными по углам сечения;

-отношение расчетной длины колонны lo к меньшей стороне сечения h не превышает 20 т.е

. lo/h?20;

-процент армирования м - отношение площади поперечного сечения арматуры к площади сечения колоны

Минимальный процент армирования можно определить из следующих соотношений:

1. мmin=0,2 если соотношение lo/h<5;

2. мmin=0,5 если соотношение lo/h>25;

Для элементов статически неопределимых конструкций величину эксцентриситета ео принимают равной эксцентриситету, полученному из статического расчета конструкции (М/N), но не менее ea. Для элементов статически определимых конструкций эксцентриситет ео принимают по общему случаю.

Учитывая существенное влияние гибкости сжатых элементов на их несущую способность, конструкции со сжатыми элементами следует в общем случае рассчитывать по деформируемой схеме. Однако СНиП допускает производить расчет конструкции по недеформируемой схеме, учитывая при гибкости і14 влияние прогиба сжатого элемента на его прочность путем умножения эксцентриситета ео на коэффициент h > 1,

Где

h=1/(1-(N/Ncr))

Критической продольной силой Ncr учитывается геометрические характеристики сечения, неупругие свойства сжатого бетона, трещины в растянутой зоне, влияние предварительного напряжения и т.д. Если при подсчете h окажется, что N > Ncr , следует увеличить размеры сечения.

Экспериментальные исследования показали, что возможны два случая работы сжатых железобетонных элементов.

Случай 1 - при относительно больших эксцентриситетах. Разрушение элемента начинается с растянутой зоны при достижении арматурой предела текучести или чрезмерных деформаций. Этот случай реализуется при x Ј xR.

Случай 2 - при относительно малых эксцентриситетах. Разрушение элемента происходит по сжатой зоне при достижении бетоном предельной сопротивляемости на сжатие до появления в растянутой или слабо сжатой арматуре предела текучести или чрезмерных деформаций.

29. Расчет несущей способности сборных Ж/Б колонн каркаса здания

Колонны обычно назначают квадратного сечения, иногда прямоугольного.

Минимальные размеры сечения сборных колонн жилых и общественных зданий - 200Ч200 мм, промышленных - 300Ч300 мм;

Продольная сила N, действующая на колонну, определяется по формуле:

N = гn(g +Vp + цзV0) n·A + gb(n + 1) + gcol(n + 1) + гn(groof + S)A,

где n - количество этажей.

В нашем случае n = 11;

А - грузовая площадь;

g, Vp,V0 - соответственно постоянная и временная нагрузки на 1 м2 перекрытия

oof - постоянная нагрузка на 1 м2 покрытия

S - полная снеговая нагрузка на 1 м2 покрытия

gb- собственный вес ригеля

gcol - собственный вес колонны;

Расчет по прочности колонны производится как внецентренно сжатого элемента со случайным эксцентриситетом еа:

Для проверки несущей способности колонны в целом определяем геометрические характеристики принятого сечения.

При конструировании железобетонных колонн необходимо учитывать следующие требования:

а) колонны рекомендуется выполнять квадратного сечения;

б) минимальное поперечное сечение колонны должно составлять 20X20 см;

в) диаметр продольных рабочих стержней должен быть не менее 12 мм. В колоннах, меньшая сторона которых равна или более 250 мм, наименьший диаметр продольных стержней 16 мм;

г) наименьший диаметр хомутов 5 мм. Расстояние между ними следует принимать не более 15 диаметров продольной рабочей арматуры. Хомуты должны быть закрытыми;

д) продольные рабочие стержни должны доходить до верха балки или плиты перекрытия;

е) защитный слой бетона такой же, как и для балок.

30. Общие сведения о Ж/Б монолитных и сборных фундаментах

Фундаменты-- это часть здания, расположенная ниже отметки дневной поверхности грунта. Их назначение -- передать все нагрузки от здания на грунт основания. В случаях, когда под зданием устраивают подвалы, фундаменты выполняют роль ограждающих конструкций подвальных помещений.

Сборный фундамент (рис.) состоит из двух элементов: подушки, выполняемой из железобетонных блоков прямоугольной или трапецеидальной формы (рис.), укладываемой на тщательно утрамбованную песчаную подготовку толщиной 150 мм, и вертикальной стенки из блоков в виде бетонных прямоугольных параллелепипедов (рис.).

Блоки-подушки изготовляют толщиной 300 и 500 мм, шириной 10, 12, 14, 16, 20, 24, 28 и 30 дм и длиной 12, 24 и 30 дм, блоки-стенки -- шириной 300, 400, 500, 600 мм, высотой 580 мм и длиной 780 и 2380 мм.

При строительстве на слабых (сильносжимаемых) грунтах в сборных фундаментах для повышения их жесткости и сопротивления растягивающим усилиям устраивают железобетонные пояса толщиной 100--150 мм или армированные швы толщиной 30--50 мм, размещая их между подушкой и нижним рядом фундаментных блоков, а также на уровне верхнего обреза фундамента.

Монолитные фундаменты могут быть простыми и армированными. Армированный бетон

Называют железобетоном. Простые монолитные фундаменты сооружают из бетона марки 50 и выше. Если при укладке бетона в него добавляют камни (общей массой 30 - 40 % от массы бетона), то такой бетон называют бутобетоном. Прочность бутобетона такая же, как и бетона, но его применение значительно сокращает расход цемента, что сказывается на стоимости строительства. Строительство монолитного фундамента предполагает сооружение деревянной опалубки из отдельных досок или инвентарных щитов. Использование стенок котлована в качестве опалубки возможно при условии изоляции рубероидом или поливинилхоридной пленкой. В противном случае цементное "молоко" будет впитываться в грунт и прочность фундамента снизится.

Фундаменты из монолитного железобетона считаются самыми надежными.

Они не разрушаются под воздействием влаги и прекрасно воспринимают все вертикальные и боковые нагрузки. На фундаментах, выполненных из монолитного железобетона, можно возводить здания высотой в несколько этажей без риска образования трещин в ограждающих конструкциях.

31. Расчет центрально-нагруженного Ж/Б фундамента под колонну здания

Расчет фундамента состоит из двух частей: первая включает определение формы и размеров подошвы фундамента, вторая - определение высоты фундамента, размеров его ступеней, сечения арматуры подошвы фундамента

Глубина заложения фундамента принимается с учетом:

- назначения и конструктивных особенностей проектируемого сооружения, наличия подвала и подземных коммуникаций;

- величины и характера нагрузок, действующих на основание;

- существующего и проектируемого рельефа застраиваемой территории;

- инженерно - геологических и гидрогеологических условий площадки строительства;

- глубины сезонного промерзания грунтов.

Расчет фундаментов по первому и второму предельным состояниям производят на основное или особое сочетание действующих нагрузок. Расчет конструкций по прочности осуществляют по расчетным усилиям, принимаемым с коэффициентом нагрузки больше единицы, с учетом указаний действующих СНиП по нагрузкам: при расчете ширины раскрытия трещин этот коэффициент считают равным единице. Кроме внешних нагрузок, следует учитывать и другие усилия, например возникающие от температурных деформаций. Полные усилия от них учитывают в месте заделки колонны в тело фундамента, а на уровне его подошвы их принимают в 2 раза меньшими,

При расчете в действующие нагрузки не включают вес фундамента и грунта на его обрезах.

Высоту плитной части фундамента под колонны и отдельных ступеней определяют расчетом на продавливание. При этом предполагают, что действующие усилия должны восприниматься бетоном. В этом случае отпадает необходимость армировать фундамент поперечной арматурой, вследствие чего упрощается производство работ и уменьшается расход металла.

При расчете принимают, что продавливание фундамента происходит по боковым граням пирамиды, стороны которой образуют с горизонтальной плоскостью угол, равный 45° (рис.). При этом низ пирамиды располагается на уровне рабочей продольной арматуры, а верх -- в зависимости от вида соединения фундамента с колонной. При монолитном сопряжении колонны или подколонника расчет производят от верха плитной части (рис.), при стаканном сопряжении колонны с плитной частью -- от низа колонны (рис.).

Рис. 29

Размещено на Allbest.ru