Проектирование каменных конструкций зданий, предельные гибкости стен и столбов

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

ВЫСШИЙ КОЛЛЕДЖ Г.КОКШЕТАУ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ ПРЕДЕЛЬНЫЕ ГИБКОСТИ СТЕН И СТОЛБОВ

Выполнил студент гр. ТС-12:

Жылкайдар Ж.

Проверил преподаватель:

Аханова Г.Ж.

Проектирование каменных конструкций зданий предельные гибкости стен и столбов, температурные и деформационные швы

Здание из каменной кладки, состоящее из внутренних и наружных стен, покрытий и перекрытий, связанных между собой в одно целое, называют пространственной системой. В кирпичных и каменных стенах связь осуществляется с помощью перевязки швов кладки. Жесткость пространственной системы в крупноблочных зданиях обеспечивается установкой металлических Т-образных связей из полосовой стали или арматурных сеток, применением бетонных шпонок, а также перевязкой кладки специальными угловыми и Т-образными блоками. Элементы в узлах крупнопанельных зданий соединяют с помощью сварки закладных деталей из металла, сечение связей в узлах должно быть не менее 2 см. Каменные столбы и стены следует соединять с перекрытиями и покрытиями с помощью анкеров сечением не менее 0,5 см, устанавливаемых в опорных зонах балок, прогонов и ферм, размещаемых в швах между сборными железобетонными настилами или панелями перекрытий. Шаг анкеров по длине стены не должен превышать 6 м. Концы балок, заанкеренных на внутренних стенах, столбах или прогонах, соединяются накладками.

В местах приложения значительных местных нагрузок на кладку (опоры балок, ригелей перекрытий, ферм и т. п.) укладывают распределительные железобетонные плиты толщиной не менее 14 см, которые связывают с кладкой анкерами. Под опоры сборных элементов и распределительные плиты укладывают слой раствора толщиной 10...15 мм. Установка таких конструкций насухо не разрешается. Стены каркасных зданий связываются с колоннами и ригелями каркаса выпусками арматуры или специальными анкерами.

Предельные гибкости стен и столбов. Поперечное сечение стен и столбов должно соответствовать требованиям расчета по первой группе предельных состояний (прочности и устойчивости), а в некоторых случаях и по второй группе предельных состояний. Помимо этих требований следует ограничивать гибкость стен и столбов. Предельные отношения высоты стены или столба в пределах одного этажа Н к меньшей стороне прямоугольного сечения h при свободной длине стены l?2,5H приведены в табл.1.

К I группе относят кладку из кирпича марки 50 и выше на растворе не ниже марки 10 и из блоков на растворе марки 25 и выше; ко II группе - из кирпича марки 50 на растворе марки 4 или из кирпича марок 25 и 35 на растворе марки 10, а также из бутового камня на растворе марки 25 и выше; к III - из кирпича марок 25, 35 на растворе марки 4, либо из кирпича марок 7, 10, 15 на любом растворе, включая и глиняный, а также из бутового камня на растворах марок 4, 10; к IV группе - кладку из кирпича марки 4 и из бутового камня на любом растворе.

Таблица 1. Предельные значения в=H/hдля стен без проемов, под нагрузки от перекрытий или покрытий, для кладок из камней и блоков правильной формы

Для сечений сложной формы при использовании данных табл. 1 принимают вместо h условную ширину h' = 3,5i, гдеi=. Для круглых столбов h' = 0,85d (d - диаметр столба). Значения в, приведенные в табл. 21.1, необходимо умножать на коэффициент К, который принимается:

для свободной длины стен и перегородок 1=2,5H...З,5H К = 0,9

то же, 1>3,5Н… К = 0,8

для стен из бутовых кладок и бутобетона. К = 0,8

для стен с проемами К =

для стен и перегородок, не несущих нагрузок от перекрытий при

толщине 25 см и более К = 1,

то же, при толщине 10 см и менее К = 1,8

Предельные значения в для армированных стен можно увеличивать на 20% при продольном армирований в одном направлении и на 30 % - в двух. Для свободно стоящих стен и столбов (не укрепленных в верхней зоне перекрытиями) значения в в нераскрепленном направлении следует снижать на 30 %. Указанные ограничения по предельному соотношению в=(Н/h) следует назначать до расчета сечений элементов каменных конструкций.

Температурные и деформационные швы.Под действием изменения температуры окружающей среды в каменной кладке стен могут возникнуть деформации укорочения (при отрицательной температуре) и удлинения (при положительной). В результате развития этих деформаций в стенах зданий возникают дополнительные усилия, которые могут вызвать образование и развитие трещин. Поэтому для предотвращения этого явления стены зданий разрезают вертикальными швами на отдельные отсеки такой длины, при которой изменение температуры не вызывает образования трещин. Максимальное расстояние между температурными швами приведено в табл. 21.2.

Таблица 2. Расстояние s между температурными швами отапливаемых зданий из неармированной кладки

Осадочные швы устраиваются для предотвращения дополнительных усилий, возникновение которых возможно в результате неравномерной осадки оснований зданий и сооружений. Эти усилия могут повлечь за собой образование и развитие трещин, нарушающих нормальную эксплуатацию зданий. Температурные швы допускается устраивать в стенах зданий до обреза фундамента. Поскольку фундаменты мало подвергаются значительному влиянию изменения температуры, осадочные швы должны обязательно прорезать и фундаменты.

Часто для уменьшения трудоемкости работ температурные и осадочные швы совмещают. Конструкция шва показана на рис. 1.

Конструктивные схемы зданий. Здания и сооружения в зависимости от их пространственной жесткости условно подразделяют на две категории, с жесткой и с упругой (гибкой) конструктивной схемой. В связи с тем, что статический расчет стен зданий как элементов пространственной системы очень сложен и трудоемок, прибегают к некоторым упрощениям, в частности считают, что стены связаны шарнирно с перекрытиями и покрытиями. В этом случае при расчетах стеновых конструкций на внецентренное сжатие, действие горизонтальных (ветровых) нагрузок и продольный изгиб считают, что стены опираются на перекрытия. В свою очередь, перекрытия при воздействии на них горизонтальных нагрузок рассматриваются как горизонтальные балки, опертые на поперечные стены.

Рис. 1. Температурно-осадочные швы и расчетные схемы зданий. а - конструкция шва; б - к определению lст; в, г - расчетная схема (жесткая); д, е- расчетная схема (гибкая); 1- герметик или цементная расшивка; 2 - утеплитель; 3 - рубероид

деформация температурный здание отапливаемый

Жесткость здания будет тем больше, чем меньше расстояние между несущими поперечными стенами и больше жесткость перекрытия. Максимальные расстояния между поперечными стенами и другими устойчивыми конструкциями (рис. 21.1,6) приведены в табл. 21.3.

Особенности температурных деформаций

Температурная деформация представляют собой изменение размеров физического тела под воздействием изменения температуры окружающей среды. Как известно, при повышении температуры любое тело расширяется, а при охлаждении - сжимается. В полной мере это относится и к зданиям. Само здание, а также его отдельные элементы могут рассматриваться в качестве отдельных физических тел, полностью подверженных температурным деформациям.

Изменение формы конструктивных элементов строительных конструкций в результате температурных факторов имеет достаточно сложную природу. Это необходимо обязательно учитывать, выполняя устройство температурных швов. В частности следует учитывать, что температурные деформации могут создавать в теле ограждающих конструкций избыточные напряжения как в продольном так и в поперечном направлении.

Напряжения в продольном направлении представляют собой результат наиболее простых по своей природе деформаций, связанных с изменением размеров внешних конструкций здания (наружных стен и кровли). Впрочем, эта простота совсем не значит незначительность таких деформаций. Для наглядного представления достаточно привести практический пример. Кирпичное здание, которое при температуре +20 градусов имеет длину 20 метров, зимой, при снижении температуры воздуха до -20 градусов, теряет в длине порядка 10 миллиметров.

Разумеется, визуально такое изменение будет совершено незаметным. Однако при этом в теле монолитной плиты, в качестве которой может рассматриваться каждая отдельная стена здания или плоская кровля, возникают значительные деформационные нагрузки. Кроме этого, необходимо понимать, что здание состоит сразу из нескольких таких плит. Поэтому существенные напряжения возникают и в местах их сопряжения. При этом также следует учитывать циклический характер воздействия деформационных нагрузок, вызванных температурным фактором. Таким образом, каждое существенное изменение температуры воздуха обуславливает возникновение внутренних напряжений в стенах, что, в конечном итоге, может приводить к образованию трещин.

Кроме этого, при устройстве температурных швов следует учитывать и деформации ограждающих конструкций по сечению. Если рассмотреть разрез стены или кровельной плиты, то становится очевидным, что ее температурная деформация происходит неравномерно. Так сторона стены, обращенная к внутреннему помещению, как правило, практически не подвержена воздействию наружной температуры и обычно совсем не деформируется. Совсем по-другому обстоит дело с внешней частью стены, которая воспринимает на себя основную долю температурной деформации. В результате такого неравномерного распределения нагрузок по сечению стены возникают дополнительные напряжения, которые только усиливают негативное влияние деформации на прочностные характеристики элементов здания.

Температурный шов должен обеспечивать надежную защиту конструкции от комплексного воздействия обоих этих типов нагрузки. Только в этом случае они будут качественно исполнять свою функцию. Данная особенность обязательно учитывается при проектировании и исполнении деформационных швов здания.

Особенности устройства температурных швов зданий и сооружений

Прежде всего, необходимо разобраться с понятием температурного шва и выполняемой им функции. Тактемпературный шов представляет собой сквозную прорезь в стене здания или его кровельной плите. Для каждого здания выполняется несколько таких прорезей, в результате чего оно разделяется на несколько независимых блоков. В результате каждый из этих блоков может свободно деформироваться, что не приводит к образованию трещин в плитах. Дело в том, что деформационные швы и представляют собой своего рода искусственные трещины, которые оформлены таким образом, чтобы не создавать каких-либо проблем при эксплуатации здания. Ширина деформационного шва определяет величину, в пределах которой возможно изменение линейных размеров каждого из блоков. Точнее будет сказать наоборот, ширина температурного шва должна выбираться, исходя из возможной величины деформаций.

Проектирование температурных швов является одной из важнейших стадий строительства здания. При этом необходимо, в первую очередь, определить длину каждого из блоков, на которые стены разбиваются деформационными швами, а также ширину швов. Любые деформационные швы, в том числе и температурные, устраиваются в тех зонах, где концентрируются напряжения, вызываемые соответствующими деформациями. При этом длина блоков должна быть такой, чтобы каждый из них мог подвергаться температурным деформациям без потери конструктивной жесткости и без разрушения. Поэтому для определения данного параметра учитывается целый ряд факторов, к числу которых относятся тип стенового материала, конструктивные особенности, средние температуры в летний и зимний период, характерные для региона строительства.

Важной особенностью температурных швов является то, что они устраиваются только на высоту надземной части строения, в то время как некоторые другие деформационные швы, например осадочные, устраиваются на всю высоту здания до подошвы фундамента. Это связано с тем, что фундамент здания в значительно меньшей степени подвержен перепадам температуры и не нуждается в специальной защите.

Размещено на Allbest.ru