Дисциплина «Железобетонные и каменные конструкции»

Железобетонные конструкции многоэтажных гражданских зданий. Расчет и конструирование.

 

Железобетонные конструкции многоэтажных промышленных зданий. Расчет и конструирование.

 

Основные положения расчета железобетонных конструкций по деформациям.

Основные положения расчета железобетонных конструкций по трещиностойкости.

Основные положения расчета прочности нормальных сечений изгибаемых железобетонных элементов.

 

 

Основные положения расчета прочности наклонных сечений железобетонных элементов.

Классификация плоских железобетонных перекрытий. Расчет и конструирование.

Способы и методы восстановления и усиления аварийных участков элементов каркаса промышленных зданий (железобетон, камень).

 

Обеспечение пространственной жесткости и устойчивости одноэтажных промышленных зданий. Система горизонтальных и вертикальных связей одноэтажного промышленного здания.

Назначение связей.

Система вертикальных и гори­зонтальных связей имеет следующие назначения: обес­печить жесткость покрытия в целом; придать устойчи­вость сжатым поясам ригелей поперечных рам; воспри­нимать ветровые нагрузки, действующие на торец здания; воспринимать тормозные усилия от мостовых кранов. Система связей работает совместно с основными элементами каркаса и повышает пространственную же­сткость здания.

Вертикальные связи. При действии горизонтальных нагрузок в продольном направлении здания (ветер на торец, торможение кранов и т.д.) усилия воспринима­ются продольной рамой, ригелем которой является по­крытие. Сопряжение между плитами покрытия и колон­нами осуществляется через балки или фермы, обладаю­щие малой жесткостью из своей плоскости. Поэтому при отсутствии связей горизонтальная сила, приложенная к покрытию, может привести к значительным деформа­циям ригелей из их плоскости (рис. 13.13, а), а прило­женная к одной из колонн — вызвать ее существенную деформацию без передачи нагрузки на остальные колон­ны (рис. 13.13, 6). Систему вертикальных связей по ли­нии колонн здания предусматривают для того, чтобы со­здать жесткое, геометрически изменяемое в продольном направлении покрытие.

Вертикальные связевые фермы из стальных уголков устанавливают в крайних пролетах блока между колоннами и связывают железобетонными распорками или  распорками из стальных уголков по верху колонн (рис. | 13.14, а). Решетка вертикальных связевых ферм для I восприятия горизонтальных сил, действующих слева или справа, проектируется как крестовая система. При небольшой высоте ригеля на опоре (до 800 мм) и нали­чии опорного ребра, способного воспринять горизонталь­ную силу, продольные связи выполняют только в виде распорок по верху колонн. В этом случае стальные опор-ные листы ригеля должны быть соединены сваркой с закладным листом колонны, рассчитанной на момент М — Wh и опорное давление F. Вер­тикальные связи между колоннами из стальных уголков устанавливают в каждом продольном ряду в середине температурного блока. Эти связи приваривают к сталь­ным закладным деталям колонн. Горизонтальные связи по нижнему поясу ригелей. 'Ветровая нагрузка, действующая на торец здания, вы­бывает изгиб колонн торцовой стены. Для уменьшения расчетного пролета этих колонн покрытие используют как горизонтальную опору. В зданиях большой высоты и со значительными пролетами рацио­нально создать горизонтальную опору для торцовой сте­ны и в уровне нижнего пояса ригеля устройством горизонтальной связевой фермы.

 

Рис. 13.14. Схемы связей покрытия

а — вертикальные связи;

6 — горизонтальные связи по нижнему поясу;

в — то же по верхнему поясу;

г — связи фонаря; 1 — вертик. связевые фер­мы; 2 — распорка по верху колонн; 3 — верт. связи по колоннам; 4 — ригель поперечной, рамы; 5 — распорка по оси верхнего пояса фермы; в — плоскость остекления фонаря; 7 — фермы фонаря

 

 

Такая дополнительная опора возможна также в виде горизон­тальной фермы в уровне верха подкрановых балок. Горизонтальные связи по нижнему поясу выполняют из стальных уголков, образующих вместе с нижним поясом крайнего ригеля связевую ферму с крестовой решеткой. Опорное давление горизонтальной связевой фермы пере­дается через вертикальные связи на все колонны темпе­ратурного блока и дальше на фундаменты и грунты ос­нования.

Горизонтальные связи по верхнему поясу ригелей. Устойчивость сжатого пояса ригеля поперечной рамы из своей плоскости обеспечивается плитами покрытия, при­варенными закладными деталями к ригелям. При наличии фонарей расчетная длина сжатого пояса ригеля из плоскости равна ширине фонаря. Чтобы уменьшить расчетный пролет сжатого пояса ригеля, по оси фонаря устанавливают распорки, которые в крайних пролетах температурного блока прикрепляют к горизонтальным фермам из стальных уголков. Если же фонарь не доходит до торца температурного блока, то горизонтальную связевую ферму по верхнему поясу ри- гелей, не делают, так как железобетонные панели покры- тия за пределами фонаря сами образуют жесткую диафрагму. В этом случае распорки прикрепляют к элементам покрытия крайнего пролета.

Связи по фонарям. Фонарные фермы объединяют в жесткий пространственный блок устройством системы стальных связей: вертикальных — в плоскости остекления и горизонтальных — в плоскости покрытия фонаря.

Конструктивные особенности железобетонных колонн для одноэтажных промышленных зданий. Основные положения конструирования и методы расчета двухветвевых железобетонных колонн одноэтажных промышленных зданий

Колонны каркасного здания могут быть сплошными прямоугольного сечения или сквозными двухветвевыми (рис, 13.9). При выборе конструкции колонны следует учитывать грузоподъемность мостового крана и высоту здания. Сплошные колонны применяют при кранах гру­зоподъемностью до 30 т и относительно небольшой вы­соте здания; сквозные колонны — при кранах грузоподъ­емностью 30 т и больше и высоте здания более 12 м. Размеры сечения колонны в надкрановой части назна­чают с учетом опирания ригелей непосредственно на то­рец колонны без устройства специальных консолей. Вы­соту сечения принимают: для средних колонн h2=500 или 600 мм, для крайних колонн h2=380 или 600 мм; ширина сечения средних и крайних колонн b=400... 600 мм (большие размеры сечения колонны принимают при шаге 12 м). Размеры сечения сплошных колонн в нижней подкрановой части устанавливают преимуще­ственно по несущей способности и из условий достаточ­ной жесткости с тем, чтобы при горизонтальных переме­щениях колонн в плоскости поперечной рамы не проис­ходило заклинивания моста крана. По опыту эксплуата­ции производственных зданий с мостовыми кранами принято считать жесткость колонн достаточной, если вы­сота сечения h 1= (1/10... 1/14)H1

Сквозные колонны имеют в нижней подкрановой ча­сти две ветви, соединенные короткими распорками-риге­лями. Для средних колонн в нижней подкрановой части допускают смещение оси ветви с оси подкрановой балки и принимают высоту всего сечения h 1 = 1200...1600 мм, а для крайних колонн — h1 == 1000... 1300 мм. При этом высота сечения ветви h ==250 или 300 мм и ширина b = = 500 или 600 мм. Кроме того, b= (1/25...1/30)Н.

Расстояние между осями распорок принимают (8... 10) h. Распорки размещают так, чтобы размер от уровня пола до низа первой надземной распорки составлял не. менее 1, 8 м и между ветвями обеспечивался удобный проход. Нижнюю распорку располагают ниже уровня пола. Высоту сечения распорки принимают (1, 5...2)h, а ширину — равной ширине сечения ветви.

Общие положения по конструированию и расчету

Сборные типовые железобетонные колонны, являющиеся стойками поперечных рам, применяют при высоте здания Н < 18 м, шаге колонн В < 12 м и грузоподъемности кранов Q < 50 т. Их делают сплошного прямо­угольного сечения, а также двухветвевыми (см. рис. 1.6). Экономически це­лесообразными являются также колонны двутаврового и особенно кольце­вого сечения.

Колонны готовят из бетона классов В15...В30 с рабочей арматурой класса А-Ш d > = 16 мм и поперечной класса A-I. Конструирование их вы­полняют в соответствии с требованиями по конструированию сжатых эле­ментов.

По характеру действующих усилий колонны поперечной рамы отно­сятся к внецентренно сжатым элементам, особенностью расчета которых является учет влияния прогиба элемента на увеличение начального эксцен­триситета продольной силы.

Для колонн, являющихся элементами статически неопределимых сис­тем, эксцентриситет принимается равным проектному e ₀ = М / N, но не ме­нее случайного е_а. Расчетную длину l₀ сборных колонн принимают по табл. Влияние длительности действия нагрузок на прочность бетона учи­тывается коэффициентом условий работы у b 2, равным 0, 9 при действии всех нагрузок без учета крановых и ветровых, и равным 1, 1 при учете крановых и ветровых нагрузок.

Площадь сечения рабочей продольной арматуры определяют из рас­чета путем последовательных приближений. Как прави­ло, наименьший расход арматурной стали получают при несимметричном.

Двухветвевая колонна представляет собой многоэтажную опролетную раму (рамный стержень) с расстоянием с между ветвями осей, расстоянием s между осями рас­порок, числом панелей п, длиной b нижней рамной части, длиной а верхней сплошной части, общей длиной L. Поскольку ригелями рамного стержня служат короткие жесткие распорки, а стойками — менее жесткие ветви колонны, деформациями ригелей можно пренебречь и с практически достаточной точностью счи­тать их абсолютно жесткими. Другая возможная расчетная схема —с упругими ригелями, — как показали ис­следования, приводит к несущественному уточнению результатов расчета. Для определения реакций при не­подвижной верхней опоре двухветвенную колонну рас­сматривают как стержень, обладающий изгибной жестко­стью Ebh и конечной сдвиговой жесткостью К. Сдвиго­вая жесткость двухветвенной колонны обусловлена местным изгибом ветвей, она равна силе, вызывающей единичный угол перекоса ветвей

 

 

 

 

 

22. Общие сведения о покрытиях с применением ребристых плит 3х6 и 3х12. Конструирование и схемы армирования ребристых железобетонных плит покрытия пролетом 6 м, 12 м.

Железобетонные ребристые плиты изготовляют про­летами 6 и 12 м при ширине 1, 5 и 3 м.

Плиты пролетом 6 м могут быть с предварительным напряжением и без него, а плиты пролетом 12 м — толь­ко предварительно-напряженные. Масса панелей- еоетав-ляет от 1500 до 4000 кг.

Ребристая плита с номинальными размерами в плане 6X1, 5 м имеет полку толщиной 30 мм, два продольных ребра высотой 300 мм и поперечные ребра высотой 140 мм (рис. 11. 2).

Продольные и поперечные ребра плиты армируют плоскими сварными каркасами. Полку армируют сварной сеткой. Для крепления плит к несущим конструкци­ям покрытия по концам продольных ребер устанавли­вают коротыши из прокатных уголков; коротыши прива­рены к продольной рабочей ар­матуре.

При ширине плиты 3 м попе­речные ребра располагаются ча­ще (через 1 м), и полка имеет толщину 25 мм (рис. 11. 3).

 

Плиты беспрогонных покрытий представляют собой крупные ребристые панели размером 3X12 и 3X6 м, ко­торые опираются непосредственно на ригели поперечных рам; плиты 1, 5X12 и 1, 5X6 м используют как добориые элементы, в местах повышенных снеговых отложений у фонарей, в перепадах профиля покрытия. Плиты другого типа — прогонных покрытий значительно меньших разме Цов (3X0.5 и 1, 5X0, 5 м) — опираются на железобетон­ное прогоны, которые, в свою ©чередь, опираются на ри-Шли поперечных рам. Беспрогонная система покрытий В наибольшей степени отвечает требованиям укрупнения Элементов, уменьшения числа монтажных единиц и яв­ляется основной в строительстве одноэтажных каркас-1шх зданий.

I Ребристые плиты 3x12 м, принятые в качестве типо-рых, имеют продольные ребра сечением 100X450 мм, ргсперечные ребра сечением 40X150 мм, полку толщиной Кб мм, уширения в углах — вуты, которыми обеспечива-йгтся надежность работы в условиях систематического Воздействия горизонтальных усилий от торможения мос-иовых кранов (рис. XI 11.28). Продольные ребра армиру-рот напрягаемой стержневой или канатной арматурой, |йоперечные ребра и полки — сварными каркасами и сет­ками. Бетон принимают классов ВЗО, В40. Плиъы ребри­стые 3X6 м, также принятые в качестве типовых, имеют продольные и поперечные ребра и армируются напряга­емой арматурой.

Конструирование плит. Применяют сварные сетки и каркасы из обыкновенной арматурной проволоки и горя­чекатаной арматуры периодического профиля (рис. XI.8). В качестве напрягаемой продольной арматуры применяют стержни классов A-IV, A-V, Ат-IVc, At-V, высокопрочную проволоку и канаты. Армировать можно без предварительного напряжения, если пролет панели меньше 6 м.

Продольную рабочую арматуру располагают по всей ширине нижней полки сечения пустотных панелей и в ребрах ребристых панелей.

Поперечные стержни объединяют с продольной мон­тажной или рабочей ненапрягаемой арматурой в плоские сварные каркасы, которые размещают в ребрах плит. Плоские сварные каркасы в круглопустотных плитах мо­гут размещаться только на приопорных участках, через одно-два ребра.

К концам продольной ненапрягаемой арматуры реб­ристых плит приваривают анкеры из уголков или пла­стин для закрепления стержней на опоре.

Сплошные плиты из тяжелого и легкого бетонов ар­мируют продольной напрягаемой арматурой и сварными сетками.

Монтажные петли закладывают по четырем углам плит. В местах установки петель сплошные панели ар­мируют дополнительными верхними сетками. Пример армирования ребристой панели перекрытия промышлен* ного здания приведен на рис XI.9. Номинальная шири­на этой панели считается равной 1, 5 м. П рименяют та­кие плиты также шириной 3 м.

Монтажные соединения панелей всех типов выполня­ют сваркой стальных закладных деталей и заполнением бетоном швов между плитами. В продоль­ных боковых гранях плит предусматривают впадины, предназначенные для образования (после замоноличива-ния швов) прерывистых шпонок, обеспечивающих сов­местную работу плит на сдвиг в вертикальном и горизон­тальном направлениях. При таком соединении сборных элементов перекрытия представляют собой жесткие го­ризонтальные диафрагмы.

Если временные нагрузки на перекрытиях больше (i> ^10 Н/м²), то ребристые плиты при замоноличивании швов целесообразно превращать в неразрезные. С этой целью швы между ребристыми плитами на опорах арми­руют сварными седловидными каркасами, пересекающи­ми ригель (рис. XI.10, б). На нагрузки, действующие после замоноличивания, такие плиты рассчитывают как неразрезные.

23, Конструирование и схемы армирования железобетонных балок покрытия одноэтажных промышленных зданий. Конструирование и схемы армирования решетчатых предварительно напряженных железобетонных балок.

Балки покр. могут быть двускат.и и одно­скатными; балки перекрывают пролеты 12, 18 и 24 м.

 

При пролетах до 18 м балки по расходу бетона и стали экономичнее ферм. Шаг балок в покрытии прини­мают 6 или 12 м. Балки покрытий изготовляют, как пра­вило, предварительно-напряженными. Наиболее эконо­мичное поперечное сечение балок покрытий двутавровое с вертикальной стенкой толщиной 60—100 мм. Такаятолщина стенки установлена главным образом из усло­вии, удобства размещения арматурных каркасов, обеспе^ чсния прочности и трещиностойкости. У опор толщина стенки плавно увеличивается, и устраивается уширение в виде вертикального ребра жесткости.

Высоту поперечного сечения балок в середине про­лета принимают (1/10—1/15) /,

где / — пролет балки.

В двускатных балках высоту сечения у опор в боль­шинстве случаев принимают равной 800 мм (или900 мм). В стенке высоких балок для уменьшения собственной массы и экономии бетона можно устраивать круглые или многоугольные отверстия.

Ширину сжатой полки принимают равной (1/50— 1/60) /. Ширину нижней (растянутой) полки исходя из условий размещения продольной растянутой арматуры принимают равной 250—300 мм.

Предварительно-напряженные балки покрытий изго­товляют из бетона марок 300—500 и выше.

Балки покрытий с напрягаемой арматурой, натяги­ваемой на упоры, нашли широкое применение в массо­вом промышленном строительстве. Их изготовляют на линейных стендах. Напрягаемую арматуру для этих ба­лок принимают из высокопрочной проволоки или из стержней горячекатаной стали периодического профиля.

Стенку армируют сварными каркасами. Поперечные стержни этих каркасов рассчитывают на главные растя­гивающие напряжения, действующие по наклонным се­чениям (рис. 11.8).

Балки с арматурой, натягиваемой на бетон, могут состоять из отдельных блоков с каналами в нижней зо­не. При сборке в каналы заводят арматуру в виде пуч­ков высокопрочной проволоки или в виде стержней пе­риодического профиля. Зазоры между блоками запол­няют раствором, после затвердения которого арматуру натягивают и закрепляют.

Балки с арматурой, натягиваемой на бетон, изготов­ляют и цельными. При этом арматуру, размещенную заранее в трубках

Фактически нагрузка на балку от ребер плит дей­ствует в виде сосредоточенных сил. Однако при числе сосредоточенных грузов более пяти в пролете их можно заменить равномерно распределенной нагрузкой.

Дополнительными сосредоточенными силами могут быть нагрузки от массы фонаря и подвесного транспорта.

Изгибающие моменты и перерезывающие силы М и Q определяют как для балки, свободно лежащей на двух опорах.

Подбор продольной арматуры F_& по моменту ведут в нескольких сечениях по длине балки. В двускатных бал­ках расчетным может оказаться сечение, расположенное не в середине пролета.

Балки покрытий могут быть пролетом 12 и 18 м, а в отдельных конструкциях — пролетом 24 м. Очертание верхнего пояса при двускатном покрытии может быть трапециевидным с постоянным уклоном, ломаным или криволинейным (рис. XII 1.33, а—в). Балки односкатного покрытия выполняют с параллельными поясами или ло­маным нижним поясом, плоского покрытия — с парал­лельными поясами (рис. XIII.33, г — е). Шаг балок по­крытий 6 или 12 м.

Стенки балок в. средней части пролета, где поперечные силы незначи­тельны, могут иметь отверстия круглой или многоуголь­ной формы, что несколько уменьшает расход бетона, соз­дает технологические удобства для сквозных проводок и различных коммуникаций.

Высоту сечения балок в середине пролета принимают (7ю—VisH- Высоту сечения двускатной трапециевидной балки в середине пролета определяет уклон верхнего пояса 1: 12 и типовой размер высоты сечения на опоре 800 мм (или 900 мм). В балках с ломаным очертанием верхнего пояса благодаря несколько большему уклону верхнего пояса в крайней четверти пролета достигается большая высота сечения в пролете при сохранении типо­вого размера высоты сечения на опоре. Балки с криволи­нейным верхним поясом приближаются по очертанию к эпюре изгибающих моментов' и теоретически несколько выгоднее по расходу материалов, однако усложненная форма повышает стоимость их изготовления.

Ширину верхней сжатой полки балки для обеспечения устойчивости при транспортировании и монтаже прини­мают ('/so—'/боН- Ширину нижней полки для удобного размещения продольной растянутой арматуры принима­ют 250—300 мм.

 

Двускатные балки выполняют из бетона класса В25—В40 и армируют напрягаемой проволочной, стерж­невой и канатной арматурой (рис. XIII.34). При армиро­вании высокопрочной проволокой ее располагают груп­пами по 2 шт. в вертикальном положении, что создает удобства для бетонирования балок в вертикальном по­ложении. Стенку балки армируют сварными каркасами, продольные стержни которых являются монтажными, а поперечные — расчетными, обеспечивающими прочность балки по наклонным сечениям; приопорные участки ба­лок для предотвращения образования продольных тре­щин при отпуске натяжения арматуры (или ограничения ширины их раскрытия) усиливают дополнительными по­перечными стержнями, которые приваривают к стальным закладным деталям. Повысить трещиностойкость прио-порного участка балки можно созданием двухосного предварительного напряжения (натяжением также и по­перечных стержней).

Двускатные балки двутаврового сечения для ограни­чения ширины раскрытия трещин, возникающих в верх­ней зоне при отпуске натяжения арматуры, целесообраз­но армировать также и конструктивной напрягаемой ар­матурой, размещаемой в уровне верха сечения на опоре (рис. XIII.35). Этим уменьшаются эксцентриситет силы обжатия и предварительные растягивающие напряжения в бетоне верхней зоны.

Двускатные балки прямоугольного сечения с часто расположенными отверстиями условно называют решет­чатыми балками (рис. XIII.36). Типовые решетчатые балки в зависимости от значения расчетной нагрузки имеют градацию' ширины прямоугольного сечения 200, 240 и 280 мм. Для крепления плит покрытий в верхнем поясе балок всех типов заложены стальные детали.

Балки покрытия рассчитывают как свободно лежа­щие; нагрузки от плит передаются через ребра. При пя­ти и больше сосредоточенных силах нагрузку заменяют эквивалентной равномерно распределенной. Для дву­скатной балки расчетным оказывается сечение, располо­женное на некотором расстоянии х от опоры. Так, при уклоне верхнего пояса 1: 12 и высоте балки в середине

Поперечную арматуру определяют из расчета прочно­сти по наклонным сечениям. Затем выполняют расчеты по трещиностойкости, прогибам, а также расчеты проч­ности и трещиностойкости на усилия, возникающие при изготовлении, транспортировании и монтаже. При расче­те прогибов трапециевидных балок следует учитывать, что они имеют переменную по длине жесткость.

Для расчета балок покрытий на ЭВМ разработаны программы, согласно которым может быть выполнен вы­бор оптимального варианта конструкции. Варьируя пе­ременными параметрами (класс бетона, класс арматуры, размеры поперечного сечения, степень натяжения арма­туры и др.), ЭВМ выбирает для заданного пролета и на­грузки лучший вариант балки по расходу бетона, арма­туры, стоимости и выдает данные для конструирования.

Балки двутаврового сечения экономичнее решетчатых по расходу арматуры приблизительно на 15 %, по расхо­ду бетона — приблизительно на 13 %.

При наличии подвесных кранов и грузов расход стали в балках увеличивается на 20—30 %.

Решетчатые балки имеют прямоугольное поперечное сечение шириной 200...280 мм. Балки армируют продольной напрягаемой канатной, стержневой или проволочной арматурой. Одно- и двускатные балки с отверстиями позволяют снижать трудоемкость изготовления и расход материалов. Применение решетчатых балок с полигональным (арочным) очертанием верх­него пояса создает более благоприятное распределение усилий. Производство решетчатых балок взамен балок двутавро­вого сечения экономически целесообразно, так как дает возмож­ность в большей степени сократить расход бетона. Расчепл стропильных балок производят с учетом особенности их конструктивного решения. Однако расчет продольной рабочей арматуры решетчатых балок можно выполнять как конструкции сплошного сечения. При этом следует иметь в виду, что в двускатных балках опасное нормальное сечение находит­ся не в середине пролета, а на расстоянии, от опоры.

24. Конструирование и схемы армирования безраскосных предварительно напряженных железобетонных ферм.

Железобетонные фермы применяют при пролетах 18, 24 и 30 м и шаге 6 или 12 м. В железобетонных фер­мах в сравнении со стальными расход металла почти вдвое меньше, но трудоемкость и стоимость изготовле­ния немного выше. При пролетах 36 м и больше, как правило, применяют стальные фермы. Однако техниче­ски возможны железобетонные фермы и при пролетах 60 м и более.

Высоту ферм всех типов в середине пролета обычно принимают равной 1/7...1/9 пролета. Панели верхнего пояса ферм, за исключением арочных раскосных, проек­тируют размером 3 м с тем, чтобы нагрузка от плиты покрытия передавалась в узлы ферм и не возникал ме­стный изгиб. Ниижний растянутый пояс ферм всех типов и растянутые раскосы ферм некоторых типов проектиру­ют предварительно напряженными с натяжением арма­туры, как правило, на упоры.

В арочных безраскосных фер­мах возникают довольно большие изгибающие моменты в стойках, поясах и для обеспечения прочности и трещиностойкости появляется необходимость в дополнительном армировании. Однако эти фермы несколько проще в из­готовлении, удобнее в зданиях с малоуклонной или плоской кровлей и при использовании межферменного пространства для технологических коммуникаций (при устройстве дополнительных стоечек над верхним поя­сом).

Фермы рационально изготовлять цельными. Членение их на полуфермы с последующей укрупнительной сбор­кой на монтаже повышает стоимость. Фермы пролетом 18 м изготовляют цельными; пролетом 24 м — цельными или из двух полуферм; пролетом 30 м — из двух по­луферм. Решетку полуфермы следует разбивать так, что­бы стык нижнего пояса для удобства монтажного соеди­нения был выносным, т. е. расположенным менаду узлами (см. рис. 13.37, а). Чтобы обеспечить монтажную прочность участка нижнего пояса, у стыка устраивают конструктивные дополнительные подкосы (не учитывае­мые в расчете).

Решетка ферм может быть закладной из заранее из­готовленных железобетонных элементов с выпусками арматуры, которые устанавливают перед бетонировани­ем поясов и заводят в узлы на 30...50 мм, или изготов­ляемой одновременно с бетонированием поясов.

Ширину сечения поясов ферм из условий удобства изготовления принимают одинаковой. При шаге ферм 6 м ее принимают 200...250 мм, а при шаге ферм 12м — 300...350 мм.

Армирование нижнего растянутого пояса необходимо выполнять с соблюдением расстояний в свету между на­прягаемыми стержнями, канатами и спаренной проволокой, что обеспечивает удобство укладки и уплотнения '; j бетонной смеси. Вся растянутая арматура должна быть охвачена замкнутыми конструктивными хомутами, ус­танавливаемым с шагом 500 мм.

Верхний сжатый пояс и решетки армируют нена­прягаемой арматурой в, виде сварных каркасов. Растя­нутые элементы решетки при значительных усилиях вы­полняют предварительно напряженными.

В узлах железобетонных ферм для надежной пере­дачи усилий от одного элемента к другому создают спе­циальные уширения — вуты, позволяющие лучше раз­местить и заанкерить арматуру решетки (рис. 13.39). Узлы армируют окаймляющими цельногнутыми стерж­нями диаметром 10...18 мм и вертикальными поперечны­ми стержнями диаметром 6...10 мм с шагом 100 мм, объ­единенными в сварные каркасы. Арматуру элементов ре­шетки заводят в узлы, а растянутые стержни усиливают на конце анкерами в виде коротышей, петель, высаженных головок. Надежность заделки проверяют расчетом.

Опорные узлы ферм армируют дополнительной про­дольной ненапрягаемой арматурой и поперечными стержнями, обеспечивающими надежность анкеровки растянутой арматуры нижнего пояса и прочность опор­ного узла по наклонному сечению. Кроме того, чтобы предотвратить появление продольных трещин при отпус­ке натяжения арматуры, ставят специальные поперечные стержни, приваренные к закладным опорным листам, и сетки

 

25. Конструирование и схемы армирования сегментных предварительно напряженных железобетонных ферм.

Железобетонные фермы применяют при пролетах 18, 24 и 30 м и шаге 6 или 12 м. В железобетонных фер­мах в сравнении со стальными расход металла почти вдвое меньше, но трудоемкость и стоимость изготовле­ния немного выше. При пролетах 36 м и больше, как правило, применяют стальные фермы.

 

Высоту ферм всех типов в середине пролета обычно принимают равной 1/7...1/9 пролета. Панели верхнего пояса ферм, проек­тируют размером 3 м с тем, чтобы нагрузка от плиты покрытия передавалась в узлы ферм и не возникал ме­стный изгиб. Нижний растянутый пояс ферм всех типов и растянутые раскосы ферм некоторых типов проектиру­ют предварительно напряженными с натяжением арма­туры, как правило, на упоры.

Наиболее благоприятное очертание по условию ста­тической работы имеют сегментные фермы, так как очертание их верхнего пояса приближается к кривой давления. Решетка этих ферм слабо работаю­щая (испытывающая незначительные усилия), а высота на опорах сравнительно небольшая, что приводит к сни­жению массы фермы и уменьшению высоты наружных стен.

Армирование нижнего растянутого пояса необходимо выполнять с соблюдением расстояний в свету между на­прягаемыми стержнями, канатами и спаренной прово­локой, что обеспечивает удобство укладки и уплотнения бетонной смеси. Вся растянутая арматура должна быть охвачена замкнутыми конструктивными хомутами, ус­танавливаемым с шагом 500 мм.

Верхний сжатый пояс и решетки армируют нена­прягаемой арматурой в виде сварных каркасов. Растя­нутые элементы решетки при значительных усилиях вы­полняют предварительно напряженными.

В узлах железобетонных ферм для надежной пере­дачи усилий от одного элемента к другому создают спе­циальные уширения — вуты, позволяющие лучше раз­местить и заанкерить арматуру решетки (рис. 13.39). Узлы армируют окаймляющими цельногнутыми стерж­нями диаметром 10...18 мм и вертикальными поперечны­ми стержнями диаметром 6...10 мм с шагом 100 мм, объ­единенными в сварные каркасы. Арматуру элементов ре­шетки заводят в узлы, а растянутые стержни усиливают на конце анкерами в виде коротышей, петель, высаженных головок.

 

 

Надежность заделки проверяют расчетом. Опорные узлы ферм армируют дополнительной про­дольной ненапрягаемой арматурой и поперечными стержнями, обеспечивающими надежность анкеровки растянутой арматуры нижнего пояса и прочность опор­ного узла по наклонному сечению. Кроме того, чтобы предотвратить появление продольных трещин при отпус­ке натяжения арматуры, ставят специальные поперечные стержни, приваренные к' закладным опорным листам, и сетки.

Пример армирования сегментной фермы пролетом 24 м приведен на рис. 13.40. Напрягаемую арматуру нижнего пояса фермы предусматривают нескольких видов: канаты класса К-7, К-Ю; стержневую класса А-IV, вы­сокопрочную проволоку Вр-П. Арматуру натягивают на упоры. Хомуты нижнего пояса выполняют в виде встреч­но поставленных П-образных сеток, окаймляющих на­прягаемую арматуру. В опорном узле поставлены допол­нительные продольные ненапрягаемые стержни диамет­ром 12 мм, заведенные в приопорную панель нижнего пояса, и поперечные стержни диаметром 10 мм.

Расчет ферм выполняют на действие постоянных и временных нагрузок — вес покрытия и фермы, нагруз­ки от подвесного транспорта. Вес покрытия считается приложенным к узлам верхнего пояса, а нагрузки от под­весного транспорта — к узлам нижнего пояса. В расчете учитывают неравномерное загружение снеговой нагруз­кой у фонарей и по покрытию здания. Учитывают также невыгодное для элементов решетки загружение одной половины фермы снегом и подвесным транспортом.

В расчетной схеме раскосной фермы при определении усилий принимают шарнирное соединение элементов по­ясов и решетки в узлах. В расчетах прочности влиянием жесткости узлов фермы на усилия в элементах поясов и решетки ввиду малости можно пренебречь. При опре­делении изгибающих моментов от внеузловой нагрузки верхний пояс рассматривают как неразрезную балку, опорами которой являются узлы.

Арматуру опорного узла фермы на основании иссле­дований рассчитывают по схеме, изображенной на рис. 13.41, а. Учитывается, что понижение расчетного усилия в напрягаемой арматуре, которое происходит из-за недо­статочной анкеровки в узле, компенсируется работой на растяжение дополнительной продольной ненапрягаемой арматуры и поперечных стержней. Площадь сечения про­дольной ненапрягаемой арматуры

где N — расчетное усилие приопорной панели.

Отрыв части опорного узла по линии АВ происходит под влиянием усилия Ncosa а, действующего нормально к плоскости отрыва. Этому отрыву оказывают сопротив­ление усилия: в продольной напрягаемой арматуре N_spcosa а, в продольной ненапрягаемой арматуре N_scosa а, в хомутах N_swcosa. Отсюда условие прочности на отрыв:

 

Расчет трещиностойкости растянутого пояса раскос­ной фермы необходимо выполнять с учетом изгибающих моментов, возникающих вследствие жесткости узлов. Эти моменты в фермах со слабо работающей решеткой дос­таточно точно могут быть определены из рассмотрения нижнего пояса как неразрезной балки с заданными осад­ками опор. Последние находят по диаграмме переме­щений стержней фермы.

Расчет фермы выполняют также на усилия, возника­ющие при изготовлении, транспортировании и монтаже.

 

Прочность сечений поясов и решетки рассчитывают по формулам для сжатых и растянутых элементов. Сжатые элементы в плоскости фермы и из плоскости фермы име­ют различную расчетную длину

 

Рис. 13.40. Железобетонная сегментная ферма пролетом 24 м

/ — ненапрягаемые стержни 0 12—A-III; 2 — горизонтальные сетки; 3 — вер­тикальные сетки; 4 — сварной каркас опорного узла; 5, 6 — сварные каркасы промежуточных узлов; 7 — сварной каркас верхнего пояса

Конструктивные решения

Монолитный резервуар, состоит из плоского безба­лочного покрытия, поддерживаемого колоннами с капи­телями вверху и обратными капителями внизу, гладкой стены цилиндрической формы, плоского безреберного днища. В резервуарах малом вместимости трещиностой-кость стен может быть обеспечена бел предварительного напряжения, при вместимости и более предвари­тельное обжатие бетона необходимо. Безбалочное по­крытие отличается малой конструктивной высотой, что обусловливает минимальное заглубление резервуара, имеет гладкую поверхность снизу, что обеспечивает хо­рошую вентиляцию пространства над уровнем содержа­щейся жидкости.

В конструктивном решении сборных перекрытий приняты трапециевидные ребристые плиты, укладываемые по кольцевым балкам. Элементы конст­рукции сборных цилиндрических резервуаров и их узлы приведены на рис. 16.3 и 16.4.

Стена резервуара состоит из сборных панелей длиной, равной высоте резервуара. Панели устанавливают вер­тикально в паз между двумя кольцевыми ребрами днища по периметру резервуара (см. рис. 16.3, а). Вертикальные швы между панелями заполняют бетоном. После приоб­ретения им прочности не менее 70 % проектной стену сна­ружи обжимают кольцевой предварительно напрягаемой арматурой, которую по окончании процесса натяжения защищают торкрет-бетоном.

Номинальную ширину стеновых панелей принимают 3, 14 или 1, 57 м (см. рис. 16.4, а). При такой ширине по периметру резервуар;! размещается целое число панелей, равное соответственно Л пли 2D (где D — диаметр ре­зервуара). Конструктивную ширину панели делают на 140 мм меньше поминальной. Зазор 140 мм заполняют при монтаже бетоном класса не ниже чем класс бетона панелей.

выполняют; цилиндрической, внутреннюю — плоской, а-радиусом R< 9 м обе поверхности панели принимают цилиндрическими (см. рис. 16.4, а).

В резервуарах предварительно напрягаемую горизон­тальную рабочую арматуру размещают по внешней по­верхности стен (см. рис. 16.3, а). Стеновые панели арми­руют двойной сеткой, сечение стержней которой назна­чают конструктивно (см. рис. 16.4, б).

Выпуски арматуры соседних стеновых панелей сваривают между собой, чем обеспечиваются фиксация панелей в проектном положе­нии и предотвращение усадочных и температурных тре­щин до обжатия стен предварительно напрягаемой ар­матурой.

Вертикальную арматуру сборных стеновых панелей принимают по условиям их прочности и трещиностойкости в период изготовления, транспортирования и монта­жа, В нижней части панелей предусматривают дополни­тельные стержни, необходимые для восприятия из­гибающих моментов (действующих в вертикальном направлении), возникающих здесь вследствие взаимодей­ствия стены с днищем.

Соединение сборных стеновых панелей с днищем мо­жет бытб жестким, исключающим радиальное перемеще­ние стены и угловой поворот в кольцевом пазу днища (см. рис. 16.3, б), и подвижным, допускающим эти пере­мещения (см. рис. 16.3, в). Зазор между панелями и дни­щем в первом случае заполняют прочным бетоном на мелком щебне, во втором — холодной битумной масти­кой. Глубину жесткой заделки стеновых панелей в днище определяют расчетом, но принимают не менее 1, 5 толщи­ны стенки.

Дисциплина «Железобетонные и каменные конструкции»

1. Области применения железобетонных и каменных конструкций. Сущность железобетона. Преимущества и недостатки железобетона как конструкционного материала.

2. Классы стальной арматуры. Рабочие диаграммы (σ - e) арматуры для железобетона. Механические характеристики арматуры.

3. Основные стадии работы изгибаемых предварительно напряженных железобетонных конструкций.

4. Основные стадии работы изгибаемых железобетонных конструкций без предварительного напряжения.

5. Цели и способы создания предварительного напряжения железобетонных конструкций. Потери предварительного напряжения.

6. Железобетонные конструкции многоэтажных гражданских зданий. Расчет и конструирование.

7. Железобетонные конструкции многоэтажных промышленных зданий. Расчет и конструирование.

8. Основные положения расчета железобетонных конструкций по деформациям.

9. Основные положения расчета железобетонных конструкций по трещиностойкости.

10. Основные положения расчета прочности нормальных сечений изгибаемых железобетонных элементов.

11. Основные положения расчета прочности наклонных сечений железобетонных элементов.

12. Классификация плоских железобетонных перекрытий. Расчет и конструирование

13. Способы и методы восстановления и усиления аварийных участков элементов каркаса промышленных зданий (железобетон, камень).

14. Основные положения расчета по нормальным сечениям элементов прямоугольного профиля с одиночной и двойной арматурой.

15. Два расчетных случая для элементов таврового профиля. Признаки расчетных случаев. Расчетные формулы по прочности для случая, когда граница сжатой зоны проходит в ребре и полке сечения.

16. Расчет прочности внецентренно сжатых железобетонных элементов – случай больших эксцентриситетов.

17. Расчет прочности внецентренно сжатых железобетонных элементов – случай малых эксцентриситетов.

18. Компоновка конструктивной схемы ребристого монолитного перекрытия с балочными плитами. Особенности расчета и конструирования плиты, второстепенных балок.

19. Обеспечение пространственной жесткости и устойчивости одноэтажных промышленных зданий. Система горизонтальных и вертикальных связей одноэтажного промышленного здания.

20. Расчетная схема одноэтажных промышленных зданий и схемы ее загружения постоянной и временными нагрузками. Определение усилий в колоннах.

21. Конструктивные особенности железобетонных колонн для одноэтажных промышленных зданий. Основные положения конструирования и методы расчета двухветвевых железобетонных колонн одноэтажных промышленных зданий.

22. Общие сведения о покрытиях с применением ребристых плит 3х6 и 3х12. Конструирование и схемы армирования ребристых железобетонных плит покрытия пролетом 6 м, 12 м.

23. Конструирование и схемы армирования железобетонных балок покрытия одноэтажных промышленных зданий. Конструирование и схемы армирования решетчатых предварительно напряженных железобетонных балок.

24. Конструирование и схемы армирования безраскосных предварительно напряженных железобетонных ферм.

25. Конструирование и схемы армирования сегментных предварительно напряженных железобетонных ферм.

26. Общие сведения и конструирование железобетонных фундаментов. Конструктивные решения монолитных железобетонных фундаментов для сборных колонн одноэтажных промышленных зданий.

27. Основные положения расчета центрально-нагруженных и внецентренно – нагруженных железобетонных фундаментов.

28. Конструкции многоэтажных рам каркасных зданий. Конструирование колонн и ригелей. Основные положения расчета многоэтажных рам каркасных зданий на вертикальные и горизонтальные нагрузки.

29. Общие сведения об инженерных сооружениях промышленных и гражданских комплексов строительства. Общие сведения и конструктивные решения цилиндрических и прямоугольных железобетонных резервуаров.

30. Расчет неармированной каменной кладки на центральное и на внецентренное сжатие. Конструирование армокаменных конструкций с сетчатым армированием.

1.Области применения железобетонных и каменных конструкций. Сущность железобетона. Преимущества и недостатки железобетона как конструкционного материала.

Сущность железобетона. Ж, б.- строительный материал, состоящий из бетона и стали, работающих совместно. Бетон, хо­рошо работает на сжатие, а сталь - на растяжение. Совместная работа бетона и арматуры достигается за счет:

1арматура надежно сцепляется с бетоном;

2плотный бетон (с достаточным содержанием цемента) защищает заключенную в нем стальную арматуру от коррозии, а также предох­раняет ее от непосредственного действия огня;

3сталь и бетон обладают близкими по значению коэффициентами линейного расширения,

Железобетону присуще образование трещин в бетоне в растяну­тых зонах конструкций даже при эксплуатационных нагрузках не­большой интенсивности. Раскрытие этих трещин во многих случаях невелико и не мешает нормальной эксплуатации конструкций. Однако в определенных условиях (как, например, агрессивная среда, повы­шенная влажность, опасность коррозии высокопрочной проволочной арматуры малых диаметров) необходимо предотвратить образование таких трещин или ограничить ширину их раскрытия. Для этого до приложения нагрузки бетон растянутых зон подвергают предвари­тельному интенсивному обжатию посредством растяжения рабочей арматуры. Такой железобетон называют предварительно напряжен­ным.

Области применения железобетона. Железобетонные конструкции являются базой современной строительной индустрии. Их применя­ют: в промышленном, гражданском и сельскохозяйственном строи­тельстве— для зданий различного назначения; в транспортном стро­ительстве и т. д. Такое широкое распростра­нение в строительстве железобетон получил вследствие многих его положительных свойств: долговечности, огнестойкости, стойкости про­тив атмосферных воздействий, высокой сопротивляемости статическим и динамическим нагрузкам, малых эксплуатационных расходов на содержание зданий и сооружений и др. Почти повсеместное нали­чие крупных и мелких заполнителей, в больших количествах идущих на приготовление бетона, делает железобетон доступным к примене­нию практически на всей территории страны. Также имеются недостатки: большая плотность, высокая теплопроводность, выс. звукопроводность, трудоемкость усиления, необходимость выдержки для обеспечения необходимой твердости бетона; появление трещин при усадке.

По способу возведения различают: железобетонные конструкции сборные, изготовляемые преимущественно на заводах стройиндустрии и затем- монтируемые на строительных площадках; монолитные, пол­ностью возводимые на месте строительства; сборно-монолитные, в ко­торых рационально сочетается использование сборных железобетон­ных элементов заводского изготовления и монолитных частей конст­рукций.

2.Классы стальной арматуры. Рабочие диаграммы (σ - e) арматуры для железобетона. Механические характеристики арматуры.

В зависимости от мех.св-в и способа изготовления арматуру подразделяют:

1) стержневая

· А1-стержневая горячекатаная ар-ра гладкого профиля. Используется как правило для монтажного и конструктивного армирования иногда для поперечного армирования.

· А2-А6-стержневая горячекатаная, периодического профиля. Используется как рабочая арматура.

· Ат4-Ат7-горячекатанная периодического профиля, термически упрочненная.

2) проволочная арматура

· Вр1-обыкновенная периодического профиля

· В2-высокопрочная гладкая

· Вр2-высокопрочная периодического профиля

3) арматурные канаты

· К7- семи прядевая

· К19- девятнадцати прядевая

При выборе класса арматуры учитывают нагрузки, размеры конструкций, условия эксплуатации, агрессивность окр.среды. А1, А2, А3- ненапрягаемая арматура. Свариваемость ар-ры-это способность получать надежные и прочные соединения стержней любым способом сварки.

Характеристики прочности и деформации арматурных сталей устанавливают по диаграмме.Рассмотрим диаграмму для арматурных сталей. Ар-ра класса А1-А3 имеет четко выраженную площадку текучести. Горячекатаная арматурная сталь, имеющая на диаграмме площадку текучести, обладает удлинением после разрыва до 25%(мягкая сталь)(рис а). Напряжение, при котором феформации развиваются без заметного увеличения нагрузки, наз.физ.пределом текучести арматурной стали σ _y, напряжение в начале образования шейки, предшествующее разрыву, носит название временного сопротивления арматурной стали σ _u. Высоколегированные и термически упрочненные ар-ые стали переходят в пластическую стадию постепенно, нет ярко выраженной площадки текучести.(рис б). Для этих сталей устанавливают условный предел текучести- напряжение σ _02. Характеристики ар-ры: пластические свойства(характеризуется относительным удлинением при испытании на разрыв); свариваемость(хар-ся надежностью соединения, отсутствием трещин и др.пороков металла в швах); хладноломкость(склонность к хрупкому разрушению под напряжением при отр.температурах); ползучесть(нарастает с повышением напряжений и ростом температуры); релаксация(уменьшение напряжений); усталостное разрушение(при действии многократно повторяющ.нагрузки, носит характер хрупкого разрушения), динамическая прочность(при нагрузках большой интенсивности, действующих за короткий промежуток времени)

 

12345678910Следующая ⇒

Поделиться: