Железобетон. 1. Сущность железобетона. История развития. Области применения
 Скачать 1.61 Mb.
|
|
67. Кирпичные конструкции, возводимые в зимнее время. В соответствии с нормами допускается возведение каменных зданий в зимних условиях. Зимнюю кладку выполняют: на растворах марки 50 и выше с химическими добавками; способом замораживания на растворе не ниже марки 10, без химических добавок с замерзанием раствора в кладке и последующим оттаиванием в естественных условиях и т.д. Расчет элементов каменных конструкций, возводимых методом замораживания, производят для двух стадий го- товности здания: для законченного здания в возрасте 28 сут после оттаивания и для стадии оттаивания. Для законченного здания прочность зимней кладки принимают ниже летней в зависимости от температурных условий возведения зданий. Если кладку выполняют при температуре до —15°С, то ее расчетную прочность снижают введением коэффициента 0,9. При температуре от — 15° до —30 °С вводят коэффициент 0,8. При расчете в стадии оттаивания расчетную прочность раствора принимают: 0,2 МПа при растворах марки 25 и выше на портландцементе и толщине кладки более 38 см; равной нулю при растворах на шлакопорт-ландцементе, а также при толщине кладки менее 38 см. Так как в зимней кладке снижается сцепление раствора с камнем и арматурой, что ведет к уменьшению прочности кладки, то это учитывают введением дополнительных коэффициентов условий работы. При возведении кладки методом замораживания должны быть предусмотрены специальные мероприятия по ее укреплению, так как при осадке в период оттаивания кладка может отклониться от вертикали и получить дополнительные напряжения. Для этой цели на уровне междуэтажных перекрытий устраивают стальные связи из арматуры в углах и в местах примыкания и пересечения стен. Связи должны заходить в каждую из примыкающих стен на 1...1.5 м и заканчиваться на концах анкерами. 68. Сейсмостойкость зданий и сооружений. Сейсмическими называют географические районы, подверженные землетрясениям. Землетрясения вызываются явлениями вулканического характера, радиоактивного распада и разрыва глубинных слоев земли, сопровождающимися колебаниями земной коры. Для преобладающего большинства зданий, расположенных в сейсмических районах, наиболее опасны горизонтальные колебания поверхностных слоев почвы. При эпицентре землетрясения вблизи района застройки опасными становятся и вертикальные сейсмические воздействия. При проектировании зданий, возводимых в сейсмических районах, необходимо руководствоваться требованиями соответствующей главы СНиПа по строительству в сейсмических районах и Руководства по проектированию жилых и общественных зданий с железобетонным каркасом, возводимых в сейсмических районах. Силу землетрясения оценивают в баллах по стандартной шкале, имеющей инструментальную и описательную часть. При землетрясении силой 6 баллов и менее специальных усилений конструкций не требуется, хотя к качеству строительных работ требования должны быть повышены. При землетрясении силой 7...9 баллов необходим специальный расчет конструкций. Землетрясение силой 10 баллов вызывает настолько значительные сейсмические воздействия, что восприятие их требует больших дополнительных затрат материалов и средств, экономически не оправданных. В районах, где возможны землетрясения 10 баллов, как правило, строительство не ведется. Карта сейсмического районирования территории нашей страны в баллах и повторяемости сейсмического воздействия приведена в нормах. Указанная на карте сейсмичность района относится к участкам со средними грунтовыми условиями, характеризуемыми песчано-гли-нистыми грунтами и низким горизонтом грунтовых вод. Дополнительным сейсмическим микрорайонированием учитывают действительное геологическое строение грунтов и уточняют сейсмичность площадки строительства. При благоприятных грунтовых условиях, например скальных или особо плотных грунтах, сейсмичность площадки понижается на 1 балл. Но при неблагоприятных грунтовых условиях, например при глинах и суглинках в пластичном состоянии, песках и супесях с высоким горизонтом грунтовых вод, сейсмичность повышается на 1 балл. Общая компоновка сейсмостойкого здания предусматривает такое расположение несущих вертикальных конструкций (рам, связевых диафрагм и других конструктивных элементов), при котором удовлетворяются требования симметричности и равномерности распределения масс и жесткостей. При этом следует иметь в виду, что конструктивные меры, повышающие пространственную жесткость здания в целом, вместе с тем повышают и его сейсмостойкость. В этих целях следует применять поперечные и продольные связевые диафрагмы, связанные перекрытиями. Сборные железобетонные конструкции успешно применяют в сейсмических районах. Об этом свидетельствует опыт строительства зданий, впоследствии подвергавшихся сейсмическим воздействиям. Стыки и соединения сборных конструкций необходимо замоноличивать, чтобы они были способны воспринимать сейсмические силы. План здания должен быть простым, в виде прямоугольника, без выступающих пристроек и углов. При сложных очертаниях здания в плане устраивают антисейсмические швы, разделяющие здание на отдельные блоки простой прямоугольной формы. Обычно их совмещают с температурными и осадочными швами. Чтобы повысить сейсмостойкость здания, фундаменты в пределах одного блока должны залегать на одной глубине. При слабых грунтах устраивают перекрестные фундаментные ленты или же сплошную фундаментную плиту. При плотных грунтах допустимы отдельные фундаменты под колонны, связанные поверху балками-связями в обоих направлениях. В многоэтажном здании целесообразно устройство подвала и свайного основания. Экономическая и индустриальная схема здания для сейсмических районов, как и для строительства в обычных условиях, должна удовлетворять требованиям типизации элементов, унификации размеров и конструктивных схем, технологичности изготовления и монтажа при сборном и монолитном вариантах. Оптимальная конструктивная схема сейсмостойкого многоэтажного каркасного здания, обладающая лучшими технико-экономическими показателями, может быть скомпонована при восприятии сейсмического вбздейст-вия по рамно-связевой системе с регулярно расположенными вертикальными связевыми диафрагмами. Как показали исследования, несмотря на общее увеличение сейсмической нагрузки на рамно-связевое каркасное здание, вызванное применением вертикальных связевых диафрагм и увеличением боковой жесткости здания, часть этой нагрузки, воспринимаемая рамами, все же меньше сейсмической нагрузки, формирующейся в более гибкой рамной системе. Существенно важен и характер эпюры Qf рамно-связевой схемы, при которой изгибающие моменты стоек рам от действия горизонтальной нагрузки на значительной части высоты здания остаются почти постоянными и, следовательно, позволяют осуществить типизацию элементов (см. гл. 15). При сейсмическом воздействии узлы железобетонных рам находятся в сложном напряженном состоянии, и их проектированию необходимо уделять особое внимание. Исследования показали, что рамный узел необходимо армировать дополнительными хомутами и стержнями d=8...10 мм с шагом 70...100 мм, а также усиленной поперечной арматурой (на примыкающих участках ригелей и колонн) с шагом, вдвое меньшим, чем требуется по расчету, но не более 100. Развитие пластических деформаций в растянутой арматуре узла при сейсмическом воздействии повышает сейсмостойкость каркасного здания. Предпочтительно в конструкции стыков сборных ригелей с колоннами использовать сварку выпусков арматуры и последующее замоноличивание. В этих стыках должны быть рифленые соединяемые поверхности (с целью образования бетонных шпонок) и часто расположенные поперечные стержни ригелей и колонн. В пределах узла колонну армируют дополнительными хомутами и стержнями, как описано выше. Сборные перекрытия выполняют из панелей, соединенных между собой и с элементами рамного каркаса на сварке закладных деталей с замоноличиванием швов и шпоночных связей. С этой целью в панелях перекрытий устраивают пазы и рифленые боковые поверхности что обеспечивает восприятие сдвигающих усилий. Стеновые панели здания жестко связывают с перекрытиями и каркасом, в последнем случае — арматурой из стержней d=6 мм, располагаемых в горизонтальных швах кладки через 500 мм. Эту арматуру прикрепляют к выпускам арматуры из колонн и заводят в кладку не менее чем на 700 мм в каждую сторону. Если в стенах большие оконные и дверные проемы, устраивают железобетонные горизонтальные антисейсмические пояса, идущие по верху этих проемов. Такие пояса представляют собой горизонтальные рамы, передающие сейсмическую нагрузку на колонны каркаса. Консольные выступающие части зданий — козырьки, карнизы, балконы—должны быть жестко связаны с каркасом, причем число их и размеры необходимо ограничивать. 69. Железобетонные конструкции эксплуатируемые в особых условиях. Сборные железобетонные конструкции успешно применяют в сейсмических районах. Об этом свидетельствует опыт строительства зданий, впоследствии подвергавшихся сейсмическим воздействиям. Стыки и соединения сборных конструкций необходимо замоноличивать, чтобы они были способны воспринимать сейсмические силы. Кратковременные динамические нагрузки в гражданском и промышленном строительстве возникают в результате взрыва пыле- и газовоздушной смеси, падения грузов на конструкции и т. п. Лз сооружениях гражданской обороны динамическая Нагрузка создается при взрыве ядерного или обычного боеприпаса. Эти нагрузки характеризуются высокой интенсивностью (давлением), малой продолжительностью действия ( c t 1 ) и могут быть отнесены к аварийным воздействиям, однократно действующим на конструкцию. В этих случаях к сооружению может быть предъявлено основное требование: оно должно выдержать нагрузки без обрушения. При этом в конструкциях допускается возникновение значительных деформаций, из-за которых они могут оказаться непригодными к дальнейшей нормальной эксплуатации, однако сооружение в целом уже выполнило свою функцию, обеспечив защиту людей и оборудования. Допущение же работы конструкции в пластической стадии позволяет полностью использовать их несущую способность и запроектировать экономическое сооружение. При выборе конструктивной схемы зданий для северных районов страны следует учитывать, что здания возводят на вечномерзлых грунтах. Опыт проектирования и строительства показывает, что достаточно надежны конструкции зданий, возводимых на железобетонных сваях, погружаемых и вмораживаемых в заранее пробуренные лидерные скважины при сохранении грунта в вечномерзлом состоянии. В условиях систематического воздействия повышенных и высоких технологических температур работают железобетонные конструкции промышленных зданий горячих производств (литейные, электроплавильные цеха и т. п.), а также железобетонные дымовые трубы, фундаменты доменных печей, ограждения тепловых агрега- тов и др. Повышенными называют технологические температуры в диапазоне 50...200°С, высокими — свыше 200 °С. Выбор арматурных сталей следует производить в зависимости от типа конструкций, необходимости предварительного напряжения, температуры нагрева, условий возведения и эксплуатации сооружения. При эксплуатационной температуре менее 400 °С применяют в основном те же классы арматуры, что и в обычных условиях. При t>400°С используют стержневую арматуру, а для закладных деталей — прокат из жаростойких сталей. Для обеспечения надежной работы железобетонных конструкций, работающих в условиях повышенных и высоких температур, наряду с общими конструктивными требованиями необходимо выполнение некоторых дополнительных. Например, толщина защитного слоя в конструкциях из обычного бетона, эксплуатируемых при t>100°С, увеличивается на 5 мм и должна быть не менее l,5d арматуры, диаметр продольной растянутой и сжатой арматуры не должен превышать при температуре арматуры до 100°С —28 мм, 100...200°С —25 мм, 200... 300 °С — 20 мм. При температурах выше 400 °С рабочую арматуру устанавливают с ненагреваемой стороны. При проектировании железобетонных конструкций, предназначенных для эксплуатации при длительном действии низких температур, следует учитывать свойство хладноломкости стержневой арматуры, определяемое классом арматуры, маркой стали, способом ее выплавки {что следует оговаривать в проектаx). Для железобетонных конструкций, эксплуатируемых в условиях низких температур, устанавливают класс бетона по прочности и марку по морозостойкости, а при необходимости и по водонепроницаемости. Для конструкций, предназначенных к эксплуатации при положительных температурах, но оказывающихся во время строительства в условиях низких отрицательных температур (—40 °С), следует в случае применения в них арматуры, допускаемой к использованию только в отапливаемых помещениях, предусматривать в проекте временные ограничения по загружению внешней нагрузкой. При проектировании конструкций зданий и сооружений различного назначения следует учитывать воздействие агрессивной среды, которое вызывает коррозию бетона или стальной арматуры. Агрессивная среда бывает газообразной, жидкой или твердой. По степени воздействия на железобетонную конструкцию агрессивность среды может быть слабой, средней, сильной (разрушающей). В зависимости от условий эксплуатации конструкции — влажности, температуры и т. п. — одна и та же среда оказывает агрессивное воздействие различной степени. Агрессивная среда в виде газа, паров, кислот, паров воды, туманов оказывает воздействие, степень и характер которого зависят от состава среды, влажности и температуры. Жидкая агрессивная среда оказывает воздействие, которое зависит от химического состава, температуры, скорости притока к поверхности конструкции, а также от вида вяжущего и плотности бетона. Агрессивные свойства твердых тел (пыль и др.) проявляются в присутствии влаги и конденсата, растворяющего соли и образующего жидкие агрессивные среды. В последние годы в связи с освоением новых регионов, расположенных в южной части страны, возникла необходимость возведения зданий и сооружений из железобетона в районах с сухим и жарким климатом. Под сухим и жарким климатом понимают метеорологические условия, характеризующиеся знойным летом продолжительностью более 100 сут в году со средней максимальной температурой наружного воздуха наиболее жаркого месяца 29°С и более при средней месячной относительной влажности наружного воздуха менее 40%. В отличие от рассмотренных ранее условий работы конструкций, изготовляемых в нормальных условиях, влияние сухого и жаркого климата должно быть учтено уже на стадии приготовления, укладки и ухода за бетоном. |