ЖБК. 1. виды и особенности конструкций, и расчета стыков жб колонн стыки многоэтажных сборных рам

• Название: 1. виды и особенности конструкций, и расчета стыков жб колонн стыки многоэтажных сборных рам
• Анкор: ЖБК.doc
• Дата: 02.04.2018
• Размер: 5.41 Mb.
• Имя файла: ЖБК.doc
• Тип: Документы; #17513
• страница: 4 из 8

2. Расчетные модели, типы связей, предпосылки расчета

Несущая система многоэтажного здания образуется вертикальными несущими конструкциями, объединенными в единую пространственную систему с помощью горизонтальных несущих конструкций — перекрытий здания.

Термин «столб» применяется к сплошным вертикаль­ным элементам, обладающим существенной изгибной (сдвиговой) жесткостью при работе в качестве консоли, защемленной в основании. Этот термин соответствует сложившейся терминологии, принятой в строительстве каменных зданий, где подобные вертикальные элементы издавна называются кирпичными столбами.

В отличие от столбов колоннами называются верти­кальные элементы, изгибная жесткость которых недос­таточна для того, чтобы рассматривать их как самостоя­тельные консоли, защемленные в основании. Ввиду этого колонны считаются воспринимающими только нор­мальные силы и местные моменты, передаваемые свя­зями.



В зависимости от жесткости связи сдвига можно ус­ловно разделить на жесткие, гибкие (шарнирные) и по­датливые. При жестких связях соединенные ими столбы деформируются как сплошной единый консольный брус, а сами связи остаются прямыми и направлены по ради­усу кривизны этого бруса. Если связи шарнирные, то каждый столб деформируется самостоя­тельно, а связи поворачиваются, оставаясь горизонтальными.

Несущая система многоэтажного здания может быть схематизирована различными расчетными моделями: дискретными, континуальными и дискретно-континуалными.

В дискретных моделях либо сохраняется дискретно расположение связей и вертикальных элементов, заданное в действительной несущей системе, либо углубляете дискретизация сплошных элементов членением их более мелкие участки (метод конечных элементов) или заменой континуума стержневой решеткой. Расчет на основе этих моделей связан с решением систем алгебраических уравнений весьма высоких порядков, что затрудняет пока их применение для расчета несущих сие тем в целом.

В простейшем виде (т. е. без дополнительной дискретизации сплошных элементов) дискретной моделью односвязной вертикальной диафрагмы служит рама. В пределах столбов этой диафрагмы участки ригелей считаются абсолютно жесткими. В основной системе связи разрезаются и в местах разреза прикладываются единичные усилия, соответст­вующие принятым неизвестным. Далее составляются обычные канонические уравнения метода сил, из кото­рых определяются значения неизвестных усилий. Еди­ничные и грузовые перемещения, входящие в эти урав­нения, могут определяться с учетом влияния сдвигающих и нормальных сил, деформаций основания и других факторов.

Так как в дискретной схеме даже в небольшом зда­нии при учете всех связей получается очень большое число неизвестных, для упрощения расчета связи груп­пируются либо часть сдвиговых связей вообще не прини­мается во внимание или заменяется шарнирными связя­ми.

Континуальные модели рассматривают здание как сплошную многостенчатую призматическую оболочку с вертикальной или горизонтальной осью.

Однако в высоких зданиях наружные стены, как пра­вило, навесные, они не участвуют в работе несущей си­стемы, поэтому континуальные расчетные модели на­ходят ограниченное применение только при расчете ядер-стволов и объемно-блочных зданий; на­личие проемов вынуждает прибегать к специальным ме­рам приведения модели к заданной системе.

В дискретно-континуальных моделях сохраняется заданное дискретное расположение вертикальных элементов несущей системы, но сосредото­ченные связи заменяются континуальными, т. е. непре­рывно распределенными по высоте здания.

Так как несущая система монотонна по высоте, то расстояния между действительными сосредоточенными связями и жесткости этих связей равны во всех этажах. Следовательно, погонная податливость (жесткость) рас­пределенных связей будет постоянна по высоте здания для каждого вертикального шва. При этом для рассмат­риваемой односвязной диафрагмы система алгебраичес­ких уравнений с большим числом неизвестных заменя­ется одним дифференциальным уравнением, в котором неизвестной является функция распределения искомого усилия по высоте здания.

Во всех случаях, кроме особо оговоренных, принима­ются следующие предпосылки и допущения:

- перекрытия как горизонтальные диафрагмы совер­шенно жестки в своей плоскости и совершенно гибки из плоскости;

-вертикальные элементы (столбы и колонны) не ока­зывают сопротивления чистому кручению;

в колоннах не учитывается влияние деформаций сдвига;

-в горизонтальных элементах (связях) пренебрегают влиянием осевых (продольных) деформаций;

-материал всех элементов несущей системы работает упруго, подчиняясь линейному закону деформирования (физическая линейность);

-рассматриваются малые перемещения, при которых можно пренебречь изменением расчетной схемы в про­цессе нагружения.



16. КОНСТРУКЦИИ И ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА Ж/Б РЕЗЕРВУАРОВ

Общие сведения

Резервуары для воды строят цилиндрической и при­зматической (прямоугольной в плане) формы, заглуб­ленными (относительно уровня земли) и наземными закрытыми (с покрытием) и открытыми. Резервуары могут выполняться монолитными, сбор­ными и сборно-монолитными.

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. Применялись и другие конструктивные решения мо­нолитных круглых резервуаров: балочные перекрытия по колоннам с шагом 6x6 м и более, купольные покрытия, опертые на стены, днища с откосами от стен внутрь к центру резервуара и др. По ряду причин они уступили место типовым конструкциям.









В резервуарах предварительно напряженную горизон­тальную рабочую арматуру размещают по внешней поверхности стен. Стеновые панели ар­мируют двойной сеткой, сечение стержней которой наз­начают конструктивно. 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 быть жестким, исключающим радиальное перемеще­ние стены и угловой пово­рот в кольцевом пазу дни­ща, и под­вижным, допускающим эти перемещения. 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.

Расчет

Жидкость, содержащаяся в резервуаре, оказывает гидростатическое давление на его стены, линейно возра­стающее с увеличением глубины. Нормативное значение этого давления на глубине (/—х) от уровня жидкости p_RX. Его расчетное значение XVI.7) вследствие их взаимодействия в самом узле воз­никают изгибающий момент М₁ и поперечная сила Q₁. Их значения устанавливают из совместности угловых пе­ремещений краев обеих конструктивных частей по линии их контакта.





Гидростатическое давление вызывает в стене кольце­вые растягивающие усилия N_x°. Эпюра кольцевых усилий в стене, отделенной от дни­ща, имеет линейное очертание (рис. XVI.6, в). Под воз­действием кольцевых усилий периметр стены удлиняется и сама стена перемещается в радиальном направлении. Эпюра этих перемещений w повторяет по очертанию эпю­ру N.

При жестком сопряже­нии стены с днищем (в мо­нолитных резервуарах или в сборных с конструкцией опорного узла по рис. XVI.3,6) радиальные пере­мещения на уровне днища практически равны нулю вследствие ничтожно малой деформируемости днища в своей плоскости. В связи с этим вертикальная образую­щая стены искривляется; в ней возникают изгибаю­щие моменты Мх, действующие вдоль образующей, и со­ответствующие им поперечные силы Qx.

Стена представляет осесимметричную цилиндричес­кую тонкостенную оболочку. В ней, как и в других тон­костенных пространственных системах, изгиб имеет ло­кальный характер.











При жестком закреплении стены в днище с учетом момента M₁и поперечной силы Q₁ окончательные выра­жения для определения кольцевых усилий Nx и изгиба­ющих моментов Мх в стене на уровне, находящемся на расстоянии х от днища, имеют вид:









Максимальный момент при этом равен:



И расположен на расстоянии от днища



Прямоугольные резервуары. Конструктивные решения

Покрытия резервуаров обычно делают плоскими по колоннам, днища — также плоскими или для увеличения вместимости резервуара с внутренними откосами по пе­риметру стен.





Стеновые панели для каждого резервуара принима­ют только одного типоразмера. Угловые участки стен выполняют монолитными, их размеры зависят от разбивки стеновых панелей в плане.

Сборные колонны (квадратного сечения) устанавли­вают в гнезда фундаментов, зазоры заполняют бетоном. Днища делают монолитными.

В резервуарах большой протяженности через каж­дые 54 м предусматривают температурно-усадочные швы.

17. КОНСТРУКЦИИ И ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА Ж/Б ВОДОНАПОРНЫХ БАШЕН И ТРУБ

Их назначение — ре­гулировать напор воды в водопроводной сети и обеспе­чивать бесперебойное снабжение водой.

Главная составная часть каждой башни — резервуар. Его вместимость устанавливают в соответствии с режимом водопотребления в сети и эксплуатации насосной станции. Высота подъема резервуара над поверхностью земли зависит от расчетного значения напора.

Водонапорные башни весьма разнообразны по вместимости резервуаров (от 15 до 3000 м3) и по высоте опорной части (от 6 до 50 м). Различают водонапорные башни шатровые (рис. XVI.16, а) и бесшатровые (рис. XVI. 16, б).

Сооружают башни с одним резервуаром (см. рис. XVI.16, а,-б), а также с несколькими (рис. XVI.16, е), если на объекте водоснабжения требуется вода различ­ного качества по чистоте и температуре.

В результате технико-экономического анализа установлены следующие главные параметры типовых башен: с резервуарами вме­стимостью 25, 50, 150, 250, 500, 1000 м3, а также с опор­ными конструкциями высотой 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27 м при резервуарах вместимостью 25 и 50 м3 и высотой 12, 18, 24, 30, 36, 42 м при резервуарах вместимостью 150— 1000 м3.

Резервуары водонапорных башен делают железобе­тонными или стальными.

Стены железобетонных резервуаров значительных размеров для обеспечения требуемой трещиностойкости должны быть предварительно напряжены.

Опорные конструкции водонапорных башен выполня­ют преимущественно железобетонными, но при резерву­арах малого объема (25—50 м3) в зависимости от мест­ных условий — также металлическими или кирпичными.





В водонапорных башнях рас­чету подлежат конструкции ре­зервуара, опор, фундамента и шатра. При расчете конструкции опоры и фундамента основными нагруз­ками служат (рис. XVI.21) давле­ние наполненного резервуара Fb вес опоры F2 и фундамента с за­сыпкой грунта на нем F3, гори­зонтальное давление ветра на шатер (резервуар) Wiи опору W2.

Опора в целом оказывается внецентренно сжатой от действия нагрузок FI и F2 и изгибающего момента (от Wi и Wz), достигающего наибольшего значения у фунда­мента. Если опора сплошная, то рассчитывают ее на проч­ность как единую конструкцию с большим кольцевым поперечным сечением. Рамные и сквозные сетчатые опо­ры рассчитывают как пространственные стержневые си­стемы.

Размеры подошвы фундамента устанавливают из рас­чета несущей способности основания при совместном дей­ствии продольной силы и момента, по указаниям норм проектирования оснований зданий и сооружений. Пред­варительно их можно принять на основании условного расчета башни в целом по воображаемому ее опрокиды­ванию относительно внешней грани фундамента с под­ветренной стороны (точка А на рис. XVI.21). Опрокиды­вающий момент от ветра и удерживающий момент от давления составных частей сооружения вычисляют по формулам: M_{h = Σ}W_i h_i ; Mv= ΣF_i a в правые части представляют суммы моментов указанных усилий с соответствующими плечами относи­тельно моментной точки А. Ветровую нагрузку учитыва­ют с коэффициентом перегрузки, равным 1,3, а собствен­ный вес конструкций (резервуар считается пустым) — с пониженным коэффициентом, равным 0,9.

Коэффициент устойчивости против опрокидывания

принимают не менее 1,5.



18. КОНСТРУКЦИИ И ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА Ж/Б БУНКЕРОВ

К бункерам относятся емкости для сыпучих матери­алов призматической или цилиндрической формы при со­отношении глубины h и размеров в плане, отвечающем условию h≤l,5a (где а>Ь) или h≤1.5d (рис. XVI.22).

Днища бункеров обычно делают воронкообразными с углом наклона на 5—10° больше угла естественного откоса сыпучего материала, что обеспечивает полное ис­течение содержимого.

Для сыпучих материалов нескольких видов устраи­вают многоячейковые бункера (рис. XVI.23, а). Если ко­личество материала одного вида значительно, бункера могут быть лоткового типа с несколькими загрузочными и разгрузочными отверстиями (рис. XVI.23, б).

Железобетонные бункера строят монолитными и сбор­ными.

В сборных бункерах сохраняются те же геометричес­кие формы, вертикальные стены делят на прямоугольные панели (гладкие или ребристые), стены воронок подраз­деляют на треугольные или трапециевидные панели (рис. XVI.24). Все сборные элементы соединяют на мон­таже с помощью сварки закладных металлических деталей. Вертикальное статическое давление p_k1 (норматив­ное) сыпучего материала на глубине у от его поверхно­сти равно: p_k1= py, где р —плотность материала (см. рис. XVI.22, а).

Горизонтальное статическое (норматив­ное) давление вычисляют по формуле:



Расчетное давление на наклонные стены—нормаль­ное рп и касательное pt — определяют по формулам (рис. XVI.25.0):



К ним добавляют составляющие от веса наклонной стены g:



Бункера представляют собой сложные пространствен­ные системы, расчет которых даже в упругой стадии чрезвычайно затруднителен.

В этом отношении проще бункера лоткового типа (рис. XVI.25, б), которое можно рассчитывать как про­странственные складчатые системы.

Одиночный прямоугольный бункер может разрушить­ся по нескольким схемам вследствие местного изгиба стен, разрыва стен от горизонтального внутреннего рас­пора, отрыва воронки, изгиба бункера в целом с изломом по нормальным или наклонным сечениям (рис. XVI.26). Прочность против всех возможных разрушений должна обеспечиваться расчетом.

Стены под действием нагрузки, нормально направ­ленной к их поверхности, испытывают местный изгиб. Каждую стену рассчитывают на местный изгиб самостоятельно.







Моменты определяют по справочным таблицам, счи­тая, что плиты оперты по контуру и защемлены по трем сторонам.

В плитах растянутые зоны от изгибающих моментов образуются: в пролете - с наружной стороны бункера, вблизи ребер — с внутренней стороны. Это способствует образованию трещин, показанному на рис. XVI.26, а.

Растягивающие усилия в сторонах бункера вдоль раз­меров а и b находят по выражениям:





Арматуру плит подбирают по расчету прямоугольных сечений, подверженных внецентренному растяжению.

Меньший расход арматуры в стенах бункера дости­гается, если их расчет на изгиб из своей плоскости про­изводить на стадии предельного равновесия в предположении образования в стенах пластических линейных шарниров по форме тре­щин (рис. XVI.26, а) и существенного перераспределения внутренних моментов. Поскольку при этом происходит значительное раскрытие трещин, этим методом пользу­ются в случаях, когда содержимое бункеров не оказы­вает агрессивного воздействия на арматуру.

Прочность воронки на отрыв (рис. XVI.26, в) прове­ряют в ее верхнем основании, где действуют максималь­ные растягивающие усилия вдоль ската воронки N. Эти усилия (от массы содержимого бункера F\ и веса во­ронки F2 для ската с углом наклона α.



Они передаются только на одну арматуру (скатную), с помощью которой воронка присоединена к вертикаль­ным стенам бункера.

Прочность бункера на изгиб в целом (рис. XVI.26, г) рассчитывают по нормальному сечению на действие из­гибающего момента, а также по наклонному сечению на действие поперечной силы подобно расчету железобетон­ных балок.

Стены воронки монолитного бункера армируют плос­кими двойными сетками, сварными или вязаными, с ор­тогонально размещенными рабочими стержнями (рис. XVI.27,а, б, г). Кроме того, по ребрам устанавливают до­полнительные наружные угловые сетки, а для армирования изнутри — отдельные стержни (рис. XVI.27, в). Течки армируют гнутыми сетками (рис. XVI.27, д). Вертикальные стены бункера армируют, следуя обычным правилам.

В сборных бункерах общие принципы армирования сохраняются.