Конспект лекций по дисциплине железобетонные и каменные конструкции, пространственные несущие системы 8 семестр Направление подготовки 08. 03. 01
 Скачать 1.19 Mb.
|
|
ql М М ПР ОП ; 2 / п , l Q M ОП MAX , (1) где q погонная расчетная вертикальная нагрузка на перемычку; l пролет перемычки; 0 0 / kB h Q Q ky n ; b A E k i b / )] / 1 ( [ ; B n B B 0 ; i b J E B ; k b B / ; n количество вертикальных рядов проемов; b расстояние между осями крайних столбов диафрагмы. а) б) эпюры от вертикальной нагрузки эпюры от перекоса несущей системы Рис. 6. Работа надпроёмной перемычки: а – схема деформирования перемычки и образования трещин; б – эпюры изгибающих моментов и поперечных сил в перемычке Перемычки рассчитываются на возможные невыгоднейшие сочетания усилий как балки, защемленные на опорах. Для обеспечения прочности нормального и наклонного сечений перемычек в верхних и нижних волокнах устанавливается продольная арматура и вертикальная поперечная в пределах всего пролета. Продольная арматура рассчитывается как в балке защемленной на 2-х опорах. Арматура устанавливается в соответствии с огибающими эпюрами моментов и поперечных сил. Нормальные сечения рассчитываются в местах защемления перемычек в столбах и середине пролета, наклонные сечения в местах защемления. Кроме того, для нормальных сечений проверяют ширину раскрытия трещин. Поперечные стержни рассчитываются на действие Q max в перемычке, исходя из условия: c q tg h t R Q sw bt n 0 , (2) где t – толщина перемычки; 0 h рабочая высота перемычки; c z tg / расстояние между центрами тяжести верхних и нижних горизонтальных стержней; c – горизонтальные проекции опасного наклонного сечения, при этом принимается 0 5 , 1 h l c n и 6 , 0 tg ; S A R q sw sw sw Л Е К Ц И Я № 8/9 П Л А Н 9.1. Особенности проектирования колонн и ригелей каркаса. 9.1. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОЛОНН И РИГЕЛЕЙ КАРКАСА Колонны связевых каркасов должны рассчитываться на внецентренное сжатие в 2-х взаимно перпендикулярных плоскостях. При этом в расчете учитывается случайный эксцентриситет a e . С учетом a e в расчет вводятся нагрузки от всех вышерасположенных этажей, а от перекрытия, расположенного непосредственно над расчетным уровнем принимается расчетный эксцентриситет 1 N a N e p , (1) где N - разность опорных реакций ригелей, примыкающих к рассчитываемой колонне; a - расстояние от центра тяжести площадки опирания на консоли колонны до центра тяжести сечения колонны; 1 N - суммарная реакция ригелей, примыкающих к колонне непосредственно расположенных над уровнем. a Рис. 1. Схема загружения ригеля. При определении N* рассматривается два варианта загружения ригелей: 1) при максимальном двустороннем загружении ригелей N*=0; 2) при загружении одного ригеля – максимальной нагрузкой, а второго – постоянной + длительной. Полный расчетный эксцентриситет 1 0 1 0 N N e N e N e p a , (2) где 0 N - расчетная продольная сила в колонне от всех выше расположенных уровней с учетом собственного веса колонн. Помимо основного тела колонны расчету подлежат: консоль колонны и узел сопряжения монтажных элементов колонн по высоте. Консоль колонны армируется горизонтальными продольными стержнями в верхних и нижних волокнах, между которыми устанавливаются стальные пластины. Продольные стержни оказывают сопротивление изгибу, металлические пластины служат для восприятия нагрузок на срез. a 1 Q s A 120 i t t z 150 1 Рис. 2. Схема армирования консоли Для обеспечения прочности консоли производится расчет прочности нормального сечения: z R M A z s 25 , 1 - площадь верхней рабочей арматуры, где z - расстояние между осями верхних и нижних стержней консоли. Касательные напряжения в стенках пластин должны удовлетворять следующему условию: y R z t Q 58 , 0 2 3 В связевых каркасах сопряжение монтажных элементов колонн проектируется по принципу жесткого стыка, т. е. из монтажных элементов предусматриваются выпуски продольных стержней, которые затем соединяются электросваркой. Для удобства сварки вокруг выпусков стержней предусматривается подрезка бетона высотой 150 мм. При 4-х выпусках предусмотрены угловые подрезки, а при выпусках по периметру – подрезка по всему периметру. bc a a 150 150 S Рис. 3. Схема армирования стыка колонны При монтаже колонн подрезки замоноличиваются мелкозернистым бетоном класса не ниже класса прочности бетона основного тела колонны. Для обеспечения центральности передачи усилия в торце предусматривается центрирующая площадка мм 20 . Размеры центрирующей площадки в плане loc a не менее 0,25 сечения колонны 4 k loc h a Стык рассчитывается на нагрузки возникающие при монтаже, т. е. нагрузки от собственного веса колонны и конструкций, монтируемых на выше расположенном ярусе. Требуемая приведенная прочность бетона колонны в стыке определяется из условия смятия бетона под центрирующей площадкой loc red b A N R , , (3) где N - расчетная монтажная нагрузка; loc A - площадь центрирующей площадки. Для обеспечения прочности стыка он усиливается сетками косвенного армирования в количестве не менее 4-х. Шаг сеток косвенного армирования S принимается с учетом условий: 3 k h S ; мм S 150 Ожидаемая требуемая приведенная прочность бетона в стыке определяется из условия s sxy s b b red b R R R , , (4) где b - коэффициент условий работы бетона на смятия, 5 , 3 3 loc bk b A A ; bk A - площадь сечения торца колонны в зоне стыка без учета подрезок; - коэффициент эффективности косвенного армирования, 10 , 23 , 0 1 b s sxy R R , sxy - коэффициент объемного косвенного армирования, принимаемый в расчете в определенном интервале от 0,01 до 0,02; s R - расчетное сопротивление стержней сеток косвенного армирования; s - коэффициент условия работы стыка, усиленного косвенным армированием ef loc s A A 5 , 3 5 , 4 ; ef A - площадь сечения, ограниченного крайними стержнями сеток косвенного армирования. x ef A y Рис. 4. Схема армирования колоны Если red b red b R R , , , то при выбранном sxy рассчитываем шаг сеток по высоте стыка. sxy ef s iy iy ix ix A A l n l n S , где ) ( y ix n - количество стержней параллельных определённой оси; ) ( y ix l - длины соответствующих стержней. При определении ) ( y ix n в сетке следует выбрать размер ячейки сетки S 1 , который принимается не менее 45 мм, не более h к /4 и не более 100 мм. Ригели связевых каркасов как шарнирные связи рассчитываются только на вертикальную нагрузку. При этом расчетная схема ригеля серии 1.020-1 представляет собой балку со свободным опиранием на консоли колонн, а для серии ИИ-04 - опорный узел проектируется таким образом, чтобы в опорном сечении ригеля воспринимался небольшой опорный момент М оп м kH 55 оп M 1) 2) 0 l Рис. 9.5. Эпюра моментов при загружении ригеля распределённой нагрузкой: 1) серия 1.020-1; 2) серия ИИ-04 Максимальный пролетный момент М пр в ригеле серии ИИ-04 определяется по методу предельного равновесия оп пр M ql M 5 0 8 2 0 Опорный момент снижается на 50% за счет того, что под действием знакопеременной ветровой нагрузки, в стальных элементах опорного узла ригеля накапливаются пластические деформации. На моменты М оп и М пр рассчитывается верхняя и нижняя продольная арматуры ригеля, а на поперечную силу 2 0 ql Q - поперечные стержни в основной части ригеля. Ригели в связевых каркасах проектируются с подрезкой на опорах, поэтому опорное сечение, имеющее высоту h 1 должно быть проверено на Q и M. Для обеспечения прочности зоны подрезки в ней предусматриваются наклонные стержни, устанавливается дополнительная продольная арматура на участке длиной l 1 и уменьшается в 2 раза шаг поперечных стержней на участке длиной l 2 Поперечные стержни площадью s A , и наклонные стержни, проходящие через угол подрезки должны удовлетворять условию прочности наклонного сечения по поперечной силе: пр M пр M ) 1 ( sin 0 01 1 , h h Q A R A R inc s s s s , где - угол наклона отгибов к горизонту; 1 Q - поперечная сила у конца подрезки; 01 h и 0 h - рабочая высота в подрезке и в основной части ригеля. S1 1 S 01 h 1 h 0 h h Q 1 l a 1 Рис. 6. Схема армирования опорного узла ригеля. Длина участка за гранью подрезки, где шаг поперечных стержней уменьшается в 2 раза по отношению к основному должна удовлетворять условию анкеровки. S q Q l sw 1 2 , где S - шаг стержней вне подрезки; S A R q sw sw sw - погонное усилие, воспринимаемое поперечными стержнями вне подрезки. Наклонные и дополнительные продольные горизонтальные стержни должны удовлетворять условию прочности наклонного сечения по моменту. ) cos ( 9 0 ) ( ) ( 5 0 , * 01 2 0 01 1 1 inc s s s s swl A R A R h q q h h Q М , (5) где 1 M - изгибающий момент в предположении идеально шарнирного опирания, действующий в конце подрезки; q - интенсивность расчетной погонной нагрузки на ригель; swl q - усилие, воспринимаемое поперечными стержнями, с уменьшенным шагом S 1 ; * s A - площадь сечения дополнительных продольных стержней. Из условия (5) определяем * s A . Длина запусков дополнительных продольных стержней за грань подрезки l 1 должна обеспечивать необходимую их анкеровку: d a q A R A R Q l swl inc s sw sw sw 5 sin 2 0 , 1 1 , где 0 a - расстояние от оси опоры ригеля на консоли колонны до конца подрезки; d -диаметр дополнительных продольных стержней. * s A sw A inc s A , Окончательно из l 1 и l 2 выбирают наибольший и конструируют дополнительный каркас. 1-1 l 0 Kp-2 mn Q 1 S k l S 1 Рис. 7. Схема армирования ригеля В связевом каркасе плиты перекрытия опираются на полки ригеля или стенки диафрагмы, поэтому эти полки рассчитываются по прочности нормального и наклонного сечения как консоли вылетом l к . Расчет производится на действие изгибающего момента и поперечной силы, равной реакции опоры плит перекрытия. При этом момент увеличивается на 25%: 0 25 , 1 l Q M me , где k l l 3 2 0 Из расчета прочности нормального сечения подбираются горизонтальные стержни, а при расчете по наклонному сечению - проверяется прочность, которая должна быть обеспечена несущей способностью одного бетона, так чтобы не требовалась дополнительная установка вертикальных поперечных стержней: и bt b me Q c h b R Q 2 * 0 * 4 ; 0 l c , где max , min , b и b Q Q Q ; * b - ширина (длина) полки ригеля; 0 * 3 min , h b R Q bt b b ; 0 * max , 5 , 2 h b R Q bt b Kp-2 Kp-1 Л Е К Ц И Я № 8/10 П Л А Н 10.1. Особенности проектирования тела ядра жесткости. 10.2. Особенности проектирования надпроёмных перемычек ядер жесткости. 10.3. Общие сведения о каменной кладки. Виды каменных конструкций. 10.4. Материалы для каменной кладки. 10.1. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕЛА ЯДРА ЖЕСТКОСТИ Сборные ядра жесткости монтируются из колонн каркаса и стенок диафрагм. Возможно также компоновка ядер жесткости при отсутствии колонн каркаса. Наиболее распространены монолитные ядра жесткости, возводимые в скользящей или переставной опалубке. Ядро многоэтажного здания в общем случае подвергается изгибу в 2-х взаимно ортогональных вертикальных плоскостях, чистому кручению, изгибному кручению и сжатию. В результате в стенках здания возникают нормальные и касательные напряжения , которые приводят к возникновению в наклонных сечениях главных растягивающих и главных сжимающих напряжений mc mt , . Так как ядра чаще всего имеют проемы, то по высоте ядра жесткости можно выделить 2 характерных расчетных горизонтальных сечения: первое сечение - на участке без проёмов, высотой яруса h1 и второе сечение – на участке с проёмами высотой h2 (h2 равна высоте проёмов). Очевидно, что наиболее напряженными являются участки с проёмами. Для произвольного i-го столба, заключенного между соседними проемами, эти напряжения определяются по известным формулам внецентренного сжатия от действия усилий от действия сжимающих сил, изгибающих моментов и крутящего момента. При расчете усилия от изгиба и кручения определяются комплексно при деформировании ядра в целом в виде ) ( ) ( x М z у , ) ( x M s , ) ( ) ( x Q z y . При этом нормальные напряжения в j-той точке горизонтального сечения i-того столба определяется из условия iy j z iz j iy y i z z i y n ji I z M I y M I z M I y M A N , (1) где N – вертикальная расчетная нагрузка, собранная на данное ядро в соответствии с грузовыми площадями в рассматриваемом уровне; n A площадь горизонтального сечения ядра за вычетов проёмов; z y M M , изгибающие моменты в соответствующих плоскостях, приходящиеся на данное ядро, определяются из общего статического расчета пространственной системы; y z I I , момент инерции расчетного сечения ядра нетто относительно соответствующих осей, проходящих через центр тяжести этого ядра; i i z y , коэффициенты центра тяжести i -того столба относительно собственной |