ЖБК. 1. виды и особенности конструкций, и расчета стыков жб колонн стыки многоэтажных сборных рам
 Скачать 5.41 Mb.
|
|
5. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА И КОНСТРУИРОВАНИЯ ПЛИТ, ОПЕРТЫХ ПО КОНТУРУ И БАЛОК КОНТУРНЫХ ПЛИТ 1. Конструктивные схемы перекрытий Размер сторон плиты в каждом направлении достигает 4—6 м; практически возможное отношение сторон l2/l1 = l...l,5. Балки назначают одинаковой высоты и располагают по осям колонн в двух направлениях (рис. XI.27, а). Перекрытия без промежуточных колонн и с малыми размерами плит (менее 2 м) называют кессонными (рис. XI.27, б). Толщина плиты в зависимости от ее размеров в плане и значения нагрузки может составлять 5—14 см, но не менее 1/50l1.   В плитах, неразрезных и закрепленных на опоре, принимают lk = l/4, в плитах, свободно опертых tk/l/8, где l1 меньшая сторона опорного контура. Плиты, опертые по контуру, рассчитывают кинематическим способом метода предельного равновесия. Плита в предельном равновесии рассматривается как система плоских звеньев, соединенных друг с другом по линиям излома пластическими шарнирами, возникающими в пролете приблизительно по биссектрисам углов и на опорах вдоль балок (рис. XI.30, в). Изгибающие моменты плиты М зависят от площади арматуры As, пересеченной пластическим шарниром, и определяются на 1 м ширины плиты по формуле M=RsAszb. Панель плиты в общем случае испытывает действие пролетных M1, M2 и опорных моментов МI, M1 MI1, МII (рис. XI.30,б). В предельном равновесии плита под нагрузкой провисает, и ее плоская поверхность превращается в поверхность пирамиды, гранями которой служат треугольные и трапециевидные звенья. Высотой пирамиды будет максимальный прогиб плиты f, угол поворота звеньев   Расчетные пролеты l1 и l2 принимают равными расстоянию (в свету) между балками или расстоянию от оси опоры на стене до грани балки (при свободном опирании). В плитах, окаймленных по всему контуру монолитно-связанными с ним балками, в предельном равновесии возникают распоры, повышающие их несущую способность. Поэтому при подборе сечений арматуры плит изгибающие моменты, определенные расчетом, следует уменьшить: в сечениях средних пролетов и у средних опор — на 20%; в сечениях первых пролетов и первых промежуточных опор при lk/l< 1,5—на 20% и при 1,5≤ lk/l≤2—на 10%, где l—расчетный пролет плиты в направлении, перпендикулярном краю перекрытия; Ik — расчетный пролет плиты в направлении, параллельном краю перекрытия. Сечение арматуры плит подбирают как для прямоугольных сечений. Рабочую арматуру в направлении меньшего пролета располагают ниже арматуры, идущей в направлении большего пролета. В соответствии с таким расположением арматуры рабочая высота сечения плиты для каждого направления различна и будет отличаться на размер диаметра арматуры. 3. Расчет и конструирование балок Нагрузка от плиты на балки передается по грузовым площадям в виде треугольников или трапеций. Для определения этой нагрузки проводят биссектрисы углов панели до их пересечения. Произведение нагрузки g+v (на 1 м2) на соответствующую грузовую площадь даст полную нагрузку на пролет балки, загруженной с двух сторон панелями: для балки пролетом 11  для балки пролетом l2  В свободно лежащей балке изгибающие моменты от такой нагрузки соответственно будут  Кроме того, следует учесть равномерно распределенную нагрузку q от собственного веса балки и части перекрытия с временной нагрузкой на ней, определяемой по грузовой полосе, равной ширине балки b. Расчетные пролеты балок принимают равными расстоянию в свету между колоннами или расстоянию от оси опоры на стене (при свободном опирании) до грани первой колонны. Для упрощения принимают расчетный пролет балки равным пролету плиты в свету между ребрами (с некоторой погрешностью в сторону увеличения расчетного пролета балки). Изгибающие моменты с учетом перераспределения составляют: в первом пролете и на первой промежуточной опоре  в средних пролетах и на средних опорах  где Мо определяют по формулам (XI.43) и (XI.44). В трехпролетной балке момент в среднем пролете следует принимать не менее момента защемленной балки  6. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА И КОНСТРУИРОВАНИЯ СБОРНО-МОНОЛИТНЫХ БАЛОЧНЫХ ПЕРЕКРЫТИЙ 1. Сущность сборно-монолитной конструкции Сборно-монолитная конструкция перекрытия состоит из сборных элементов и монолитных частей, бетонируемых непосредственно на площадке. Затвердевший бетон этих монолитных участков связывает конструкцию в единую совместно работающую систему. Сборные элементы перекрытия служат остовом для монолитного бетона и в них размещена основная, чаще всего напрягаемая арматура. Дополнительную арматуру при монтаже можно укладывать на остов из сборных элементов. Сборные элементы изготовляют из бетона относительно высоких классов, бетон же монолитных участков может быть класса В15. Работа сборно-монолитной конструкции характеризуется тем, что деформации монолитного бетона следуют за деформациями бетона сборных элементов, и трещины в монолитном бетоне не могут развиваться до тех пор, пока они не появятся в предварительно напряженном бетоне сборных элементов. Опыты показали, что совместная работа сборных предварительно напряженных элементов и монолитных частей возможна и при бетонах на пористых заполнителях. 2. Конструкции сборно-монолитных перекрытий При пролетах до 9 м возможны перекрытия с предварительно напряженными элементами, которые имеют вид железобетонной доски и служат остовом растянутой зоны балки, снабженной арматурой (рис. XI.32). На эти элементы устанавливают корытной формы армированные элементы, а по ним, как по опалубной форме, укладывают монолитный бетон. В неразрезных перекрытиях описанного типа над опорами устанавливают дополнительную арматуру. Конструкция сборно-монолитного перекрытия, в котором объем монолитного бетона составляет 30 % общего бетона в перекрытии (рис. XI.33), образована из сборных предварительно напряженных досок и панелей корытной формы. Бетон замоноличивания укладывают в пазы, образованные между боковыми гранями смежных панелей. Неразрезность главной и второстепенных балок достигается укладкой на монтаже опорной арматуры. Для лучшей связи между сборным и монолитным бетоном из железобетонной доски — днища главной балки — выпущены хомуты. Сборно-монолитные ребристые перекрытия рассчитывают с учетом перераспределения моментов, что дает возможность уменьшить количество опорной арматуры, укладываемой на монтаже. Возможность выравнивания моментов для неразрезных сборно-монолитных элементов проверена специальными опытами.     7. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА И КОНСТРУИРОВАНИЯ БЕЗБАЛОЧНЫХ СБОРНЫХ ПЕРЕКРЫТИЙ 1. Безбалочные сборные перекрытия Безбалочное сборное перекрытие представляет собой систему сборных панелей, опертых непосредственно на капители колонн (рис. XI.34). Основное конструктивное назначение капителей в том, чтобы обеспечить жесткое сопряжение перекрытия с колоннами, уменьшить размер расчетных пролетов панелей и создать опору для панелей. Сетка колонн обычно квадратная размером 6Х6м.    Конструкция сборного безбалочного перекрытия состоит из трех основных элементов: капители, надколонной панели и пролетной панели. Капитель опирается на уширения колонны и воспринимает нагрузку от надколонных панелей, идущих в двух взаимно перпендикулярных направлениях и работающих как балки. В целях создания неразрезности надколенные панели закрепляют поверху сваркой закладных деталей. Пролетная панель опирается по четырем сторонам на надколенные панели, имеющие полки, и работает на изгиб в двух направлениях как плита, опертая по контуру. После сварки закладных деталей панели в сопряжениях замоноличивают. Пролетный момент квадратной панели определяют с учетом частичного закрепления в контурных ребрах и с учетом податливости опорного контура. Опорные и пролетные моменты надколенных панелей определяют как для неразрезной балки с учетом перераспределения моментов.  Капители рассчитывают в обоих направлениях на нагрузку от опорных давлений и моментов надколонных плит. Расчетную арматуру укладывают по верху капители, стенки капителей армируют конструктивно. Кроме того, капители рассчитывают на монтажную нагрузку как консоли. Колонны каркаса рассчитывают на действие продольной сжимающей силы N от нагрузки на вышележащих этажах и на действие изгибающего момента М от односторонней временной нагрузки на перекрытии.    8. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА И КОНСТРУИРОВАНИЯ МОНОЛИТНЫХ ПЕРЕКРЫТИЙ Безбалочное монолитное перекрытие представляет собой сплошную плиту, опертую непосредственно из колонны с капителями (рис. XI.36, а). Устройство капителей вызывается конструктивными соображениями, с тем чтобы: а) создать достаточную жесткость в месте сопряжения монолитной плиты с колонной; б) обеспечить прочность плиты на продавливание по периметру капители; в) уменьшить расчетный пролет безбалочной плиты и более равномерно распределить моменты по ее ширине. Безбалочные перекрытия проектируют с квадратной или прямоугольной равнопролетной сеткой колонн. Отношение большего пролета к меньшему при прямоугольной сетке ограничивается отношением l1/l2≤l,5. Рациональная квадратная сетка колонн 6X6 м. По контуру здания безбалочная плита может опираться на несущие стены, контурные обвязки или консольно выступать за капители крайних колонн (рис. XI.36, б). Для опирания безбалочной плиты на колонны в производственных зданиях применяют капители трех типов    (рис. XI.36, в): тип I — при легких нагрузках; типа II и III — при тяжелых нагрузках. Во всех трех типах капителей размер между пересечениями направлений скосов с нижней поверхностью плиты принят исходя из распределения опорного давления в бетоне под углом 45°. Этот размер принимают с= (0,2...0,3) l. Размеры и очертание капителей должны быть подобраны так, чтобы исключить продавливание безбалочной плиты по периметру капители. Для этого на любом расстоянии х и соответственно у от оси колонны должно быть соблюдено ус-е прочности:  Толщину монолитной безбалочной плиты находят из условия достаточной ее жесткости h== (1/32—1/35) l2 (где l2—размер большого пролета при прямоугольной сетке колонн); для безбалочной плиты из бетона на пористых заполнителях h=(1/27...1/30) l2. Безбалочное перекрытие рассчитывают по методу предельного равновесия. Экспериментально установлено, что для безбалочной плиты опасными (расчетными) загружениями являются: полосовая нагрузка через пролет и сплошная по всей площади. 9. ВИДЫ, ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА И КОНСТРУИРОВАНИЯ Ж/Б БАЛОК ПОКРЫТИЙ 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. XIII.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.  Высоту сечения балок в середине пролета принимают (1/10-1/15)l.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). 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 (1/50—1/60)l. 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. 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. 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. 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 пролета h=l:12 высота сечения на опоре составит hoп = l :24, а на расстоянии х от опоры  Положим рабочую высоту сечения балки h0=βhx, изгибающий момент при равномерно распределенной нагрузке  тогда площадь сечения продольной арматуры  Расчетным будет то сечение балки по ее длине, в котором Asx достигает максимального значения. Для отыскания этого сечения приравниваем нулю производную   Из решения квадратного уравнения найдем х=0,37l. В общем случае расстояние от опоры до расчетного сечения x=0,35...0,4l. 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. Балки двутаврового сечения экономичнее решетчатых по расходу арматуры приблизительно на 15 %, по расходу бетона — приблизительно на 13 %. |