Безбалочные перекрытия. Особенности выбора расчетных схем. Расче. Безбалочные перекрытия. Особенности выбора расчетных схем. Расчет и конструирование
 Скачать 0.54 Mb.
|
|
Министерство образования и науки Республики Казахстан Международная образовательная корпорация Казахская головная архитектурно-строительная академия  РЕФЕРАТ На тему: Безбалочные перекрытия. Особенности выбора расчетных схем. Расчет и конструирование Выполнил: Группа: Проверила:Алматы 2022 Безбалочные перекрытия. Особенности выбора расчетных схем. Расчет и конструирование Строительные конструкции, выполненные из сплошной плиты, часто применяются в монтаже зданий жилого и нежилого фонда. Безбалочные перекрытия не имеют опор, они призваны распределять нагрузку по всей площади отдельно взятой квартиры или офисного помещения. Здание с безбалочным перекрытием состоит из колонн, на которые опираются монолитные плиты. Узлы сопряжения плит с колоннами жесткие. Данное перекрытие может быть решено либо на квадратном плане, либо на прямоугольном. Шаг колонн принимается равным 6x6 м, 6x7,5 м или 7,5x7,5 м. Предприняты попытки проектировать здания с безбалочными перекрытиями при шаге колонн 9x9 м. Здания с безбалочными перекрытиями могут иметь различное функциональное назначение: жилые, общественные, административные здания, торговые центры, автостоянки закрытого типа, производственные объекты и др. Сетка колонн должна быть увязана с назначением здания. В этой конструктивной схеме ограждающие конструкции или наружные стены, как правило, воспринимают нагрузку от собственного веса стен, высотой в один этаж и передают ее на плиту нижнего этажа. В этом случае, монолитная плита должна выступать за наружную грань крайних колонн на толщину стены (рис. 3.14). Наружные стены могут выполняться из ячеистого бетона, пенобетона. Это дает возможность двойного их использования: как самонесущий элемент и как теплоизоляционный материал. Можно выполнять наружные стены из кирпича. Для обеспечения теплотехнических свойств здания с наружной стороны необходимо предусмотреть утеплитель расчетной толщины. Типы бетонных безбалочных перекрытий Эксплуатируют несколько видов безбалочных перекрытий: монолитные; сборные; сборно-монолитные. Строители устанавливают безбалочные плиты с опорами на колонны. Если объект предназначен для производственных целей, тогда опорами для безбалочных перекрытий становятся капители. Капители подбираются из расчета заявленных нагрузок. В любом случае недопустимо продавливание тяжелых бетонных конструкций по периметру капителей.   Безбалочные сборно-монолитные перекрытия. Проектирование безбалочных плит осуществляется с учетом равнопролетной сетки, представленной в прямоугольной или квадратной форме. По всему своему контуру плита опирается на несущие стены либо выдается консолью за пределы капители колонн. Кессонные безбалочные перекрытия В современном строительстве набирают популярность кессонные безбалочные перекрытия. Их активно применяют в странах Европы при закладке административных зданий, где планируется обустройство подвесных потолков. Кессонные плиты представляют собой ребристые конструкции, ребра которых взаимно перпендикулярны.  Кессонные безбалочные перекрытия. Армирование ребер производится для придания большей жесткости и прочности плите. Более того, производителю удается существенно экономить материалы, выпуская доступное бюджетное изделие к реализации. Монолитная структура формируется при помощи пластмассовой опалубки. Готовые плиты монтируют на небольшом расстоянии друг от друга, чтобы обеспечить нужные полости, в которые будет заливаться бетонный раствор. Арматурная сетка фиксируется сверху над ячейками, куда затем заливается слой закрепляющего раствора. В строительстве применяются кессонные плиты толщиной от 25 до 45 сантиметров. В тех участках, где плита сопрягается к капителью или колонной, выстраивают сплошное бетонное перекрытие. Безбалочные перекрытия с полыми шарами Конструкции с размещением полых пластмассовых шаров внутри плит перекрытий удачно эксплуатируются в зданиях жилого фонда. Они существенно снижают финансовые затраты на производство перекрытий. Шары укладываются в подготовленные арматурные каркасы, заполняя пустоты между ними по всей поверхности плиты. Арматурные стержни принимают на себя растяжение, удерживая от разрушения участки из сплошного монолита в местах пересечения перекрытий с капителью.  Безбалочное перекрытие с полыми шарами. Благодаря практически невесомости полых пластмассовых шаров масса плиты перекрытия на каждом этаже здания уменьшается до 35% в сравнении с плитами, выполненными из сплошного железобетона. Безбалочные плиты с шарами легко подвозят к возводимым объектам. Монтажникам остается лишь разложить их на горизонтальные настилы опалубки. Другие виды безбалочных перекрытий Всё чаще перед архитекторами возникает задача спланировать здание с большими площадями, используя при этом минимальное количество опор. Значительный вес железобетонных плит создает критические нагрузки в ходе постоянной эксплуатации. Этажи, выполненные из толстых бетонных монолитов, придают застройкам большой вес, обязывая к закладке более массивного фундамента. Также многоэтажные дома недопустимо возводить в местах повышенной сейсмической опасности. В крупных мегаполисах, где имеет место плотная застройка, успешно внедряются дизайнерские проекты, в которых тяжелые монолитные бетонные перекрытия замещаются бетонно-керамзитными либо пустотелыми плитами. Нагрузка на этажи здания и прилегающую к фундаменту территорию уменьшается на 25-35%.  Монтаж бетонно-керамзитных перекрытий. В массивных зданиях бетонные плиты могут применятся для стационарной опалубки, которая остается в фундаменте объекта на весь период его эксплуатации. В растянутых участках они формируют вертикальные ребра, а в сжатых конструкциях – монолитный настил. Сверху блоков накладывается арматурная сетка. Плиты несущих стен укладывают согласованными группами. Опалубка при этом опирается на телескопические стойки. Последовательность работ по монтажу безбалочных перекрытий Независимо от материалов, из которых произведены плиты перекрытий для современных застроек, соблюдается обязательная последовательность выполнения монтажных работ. Первоначально закрепляют железобетонные балки в несущих стенах или вертикальных опорах. Монолитные плиты укладываются на опалубку. Затем проводится бетонирование несущих фрагментов. На крупных объектах, где возводятся многоэтажные здания, все манипуляции выполняются легким краном, который устанавливается на линии перекрытий. Когда все пространства заполнены блоками, конструкцию объединяют, располагая арматурную сетку, а в торцах плит перекрытий выполняют армирование. Только после этого сборная площадка готова к заливке. Бетонный раствор, пройдя необходимое созревание, доставляется на нужную высоту бетононасосом или краном. Как только раствор застынет, набрав проектную прочность, переходят к соединению всех сборных фрагментов безбалочного перекрытия в желаемую конструкцию. При эксплуатации плиты будут принимать на себя нагрузки, а монолитные блоки в ответ на них – сжиматься. Подобные безбалочные перекрытия всё чаще применяются при застройках коттеджных поселков и малоэтажных домиков. Расчет безбалочных перекрытий по прочности, раскрытию трещин и деформациям, а также их конструирование, должен производиться в соответствии с правилами строительной механики, согласно СП 63.13330.2012, другим нормам проектирования бетонных и железобетонных конструкций и дополнительным указаниям, изложенным в настоящем Пособии. Расчетные характеристики материалов принимаются в соответствии с Нормами проектирования бетонных и железобетонных конструкций. Безбалочные перекрытия рекомендуется применять при действии вертикальных нагрузок, равномерно распределенные по всему перекрытию, или его части. Нагрузки, действующие на перекрытия, могут быть приближенно приведены к эквивалентным равномерно распределенным нагрузкам по изгибающим моментам, поперечным силам или деформациям в зависимости от предельных состояний, по которым производится расчет. При расчете отдельных частей конструкции (например, на продавливание и т. п.) необходимо учитывать действительный характер нагрузки. При определении усилий, действующих на элементы перекрытия, учитываются наиболее невыгодные комбинации загружений. В общем случае при определении усилий, действующих в конструкции, кроме вертикальных нагрузок учитываются и горизонтальные нагрузки. Горизонтальная нагрузка передается на заменяющие рамы при рамной конструктивной схеме и на вертикальные элементы жесткости (диафрагмы, ядра жесткости и т.п.) при связевой конструктивной схеме. Также необходимо учитывать нагрузки, действующие в процессе монтажа конструкций. Прогибы перекрытий не должны превышать величин, указанных в СП 20.13330.2016. За пролет принимается расстояние между осями колонн. Предельно допустимая ширина раскрытия трещин в железобетонных безбалочных конструкциях, эксплуатируемых в условиях неагрессивной среды, принимается по СП 63.13330.2012. При проектировании безбалочных конструкций, предназначенных для эксплуатации в агрессивных средах, необходимо учитывать требования СП 28.13330.2017. Расстояние между температурно-усадочными швами, измеряемое между осями колонн крайних рядов температурного блока каркаса здания, т.е. без учета выступающих консолей перекрытий, следует назначать в соответствии с требованиями действующих Норм проектирования. Конструкции рассчитываются на прочность, деформативность и раскрытие трещин при действии статических нагрузок. Динамические расчеты и расчет на выносливость, когда они необходимы, выполняются согласно специальным указаниям. Безбалочные перекрытия применяют в основном в зданиях с большими равномерно распределенными нагрузками (более 6 кПа), когда к тому же желательно иметь гладкую поверхность потолка (многоэтажные склады, холодильники, мясокомбинаты), что позволяет более эффективно использовать объем помещения. Сборные безбалочные перекрытия включают в себя три основных элемента: капитель, межколонную плиту, центральную плиту. Капитель опирается на уширения колонны, межколонная плита — на капитель, центральная плита — на межколонные панели (рис. 8.9). Перекрытие работает так же, как и ребристое перекрытие с плитами, опертыми по контуру, причем межколонные панели играют роль широких балок. Панели могут быть снабжены ребрами или выполняться пустотными, капители — полыми нли сплошными. Расчет центральной плиты ведут по методу предельного равновесия с учетом частичного закрепления в опорном контуре, а межколонные панели рассчитывают как неразрезные балки по выравненным моментам. Необходимо также рассчитать на монтажную нагрузку стенку капители как консоль.  Расчетный пролет межколонных па нелей равен увеличенному на 5 расстоянию в свету между капителями. Капители рассчитывают на нагрузку от опорных реакций и моментов подколонных плит. Расчетная арматура устанавливается по верху капители, а ее стенки армируются конструктивно. Иногда применяют монолитные безбалочные перекрытия, представляющие собой сплошную плиту, опирающуюся через капители на колонны (по наружному контуру иногда принимают опирание на стены). Наличие капителей создает достаточную жесткость сопряжения плиты с колонной, обеспечивает прочность плиты на продавливание по периметру капители, уменьшает расчетный пролет плиты и более равномерно распределяет моменты по ширине плиты. Сетка колонн принимается прямоугольной или квадратной, причем наиболее рациональной оказывается сетка 6х6 м. Толщина плиты принимается равной 1/32... 1/35 от большего пролета. Расчет монолитного безбалочного перекрытия выполняют: а) на продавливание плиты сосредоточенной нагрузкой 1...1,5 кН на площадке и на продавливание плиты по периметру капители; б) по методу предельного равновесия в предположении двух схем излома, соответствующих полосовой нагрузке (через пролет) и сплошной нагрузке (по всей площади перекрытия). Схема армирования перекрытия принимается исходя из указанных схем излома. Узкие сетки с продольной рабочей арматурой укладывают в два слоя по двум направлениям (рис. 8.10, а, б), а капители колонн армируют, как правило, конструктивно. Безбалочные перекрытия проектируют с квадратной или прямоугольной равнопролетной сеткой колонн. Отношение большего пролета к меньшему при прямоугольной сетке ограничивается отношением l2/l1≤1,5. Рациональная квадратная сетка колонн - 6×6 м. По контуру здания безбалочная плита может опираться на несущие стены, контурные обвязки или консольно выступать за капители крайних колонн.  Рис. 7. Опирание безбалочной плиты по наружному контуру здания а - на несущую стену; б - на контурные обвязки; в - консольное опирание; 1 - стена; 2 - обвязка; 3 - крайняя колонна; 4 - консоль.  Типы капителей а - тип I, без надкапительной плиты; б - тип II, с изломом; в - тип III, с надкапительной плитой; г - армирование капителей. Для опирания безбалочной плиты на колонны в производственных зданиях применяют капители трех типов (рис. 8): тип I - при легких нагрузках, типы II и III - при тяжелых нагрузках. В капителях всех трех типов размер между пересечениями напряжений 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 условие прочности:  где,   при квадратных капителях х=у. Толщину монолитной безбалочной плиты находят из условия достаточной ее жесткости: 1) для безбалочных плит из тяжелых бетонов:  2) для безбалочных плит из легких бетонов:  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. При этих загружениях возможны две схемы расположения линейных пластических шарниров плиты. При полосовой нагрузке в предельном равновесии образуются три линейных пластических шарнира, соединяющих звенья в местах излома. В пролете пластический шарнир образуется по оси загруженных панелей и трещины раскрываются внизу. У опор пластические шарниры отстоят от осей колонн на расстоянии, зависящем от формы и размеров капителей, трещины раскрываются вверху. В крайних панелях при свободном опирании на стену по наружному краю образуются всего два линейных шарнира - один в пролете и один у опоры вблизи первого промежуточного ряда колонн. При сплошном загружении безбалочного перекрытия в средних панелях возникают взаимно перпендикулярные и параллельные рядам колонн линейные пластические шарниры с раскрытием трещин внизу; при этом каждая панель делится пластическими шарнирами на четыре звена, вращающихся вокруг опорных линейных пластических шарниров, оси которых расположены в зоне капителей обычно под углом 45° к рядам колонн. В средних панелях над опорными пластическими шарнирами трещины раскрываются только вверху, а по линиям колонн - прорезают всю толщину плиты. В крайних панелях схема образования линейных пластических шарниров изменяется в зависимости от конструкции опор (свободное опирание на стену, наличие полукапителей на колоннах и окаймляющих балок и т. п.). Монолитную безбалочную плиту армируют рулонными или плоскими сварными сетками. Пролетные моменты воспринимаются сетками, уложенными внизу, а опорные моменты - сетками, уложенными вверху. Применяемые для армирования безбалочной плиты узкие сетки с продольной рабочей арматурой на участках, где растягивающие усилия возникают в двух направлениях, укладывают в два слоя по двум взаимно перпендикулярным направлениям. Вблизи колонн верхние сетки раздвигают либо устраивают в них отверстия с установкой дополнительных стержней, компенсирующих прерванную арматуру (рис. 9). 
|