ОПЗ. Лекция 1(17) Конструктивные схемы
 Скачать 4.59 Mb.
|
|
Pис.2. Плита покрытия типа Т Рис. Схема покрытия с двускатными плитами типа Т размером хм Рис. Схема крупноразмерной железобетонной сводчатой плиты КЖС размером хм Рис. Схема ребристой плиты покрытия под малоуклонную кровлю размером хм Крупноразмерные плиты 3×18 мим, опирающиеся на балки пролетом 6 или 12 м, разработаны для покрытий со скатной и малоуклонной кровлей (pис.3). Плиты Т в этом решении имеют трапециевидные продольные ребра с уклоном верхнего пояса 1:12 и полку переменной толщины (25...60 мм. Плиты крупноразмерные железобетонные сводчатые КЖС имеют криволинейные продольные ребра с уширениями в нижней и верхней частях. Гладкую полку толщиной 40...50 мм в середине пролета и 140...160 мм в торце у опор (рис. Плиты ребристые под малоуклонную кровлю имеют трапециевидные продольные ребра с уклоном верхнего пояса 1:20, 1:30, поперечные ребра с шагом 1000 мм и полку толщиной 25 мм (рис. По технико-экономическим показателям ребристые малоуклонные плиты немного уступают сводчатым плитам КЖС, однако их преимущество в том, что при малом уклоне покрытия можно широко применять средства механизации в производстве кровельных работ. При криволинейной поверхности сводчатых плит это затруднено. 2. Балки покрытий Балки покрытий могут иметь пролетим, а в отдельных конструкциях - пролет 24 м. Очертание верхнего пояса при двускатном покрытии может быть трапециевидным с постоянным уклоном, ломаным или криволинейным (риса. в. Балки односкатного покрытия выполняют с параллельными поясами или ломаным нижним поясом, плоского покрытия - с параллельными поясами (рдс.12.33,г...е). Шаг балок покрытий -6 или 12 м. Рис. Конструктивные схемы балок покрытий а - двускатных с очертанием верхнего пояса а - прямолинейным б - тоже ломанным в - тоже криволинейным г – односкатных с параллельными поясами ; д - тоже с ломаным нижнем поясе е – плоских Наиболее экономичное поперечное сечение балок покрытий - двутавровое со стенкой, толщину которой (60...100 мм) устанавливают главным образом из условий удобства размещения арматурных каркасов, обеспечения прочности и трещиностойкости. У опор толщина стенки плавно увеличивается и устраивается уширение в виде вертикального ребра жесткости. Стенки балок в средней части пролета, где поперечные силы незначительны, могут иметь отверстия круглой или многоугольной формы, что несколько уменьшает расход бетона, создает технологические удобства для сквозных проводок и различных коммуникаций. Высоту сечения балок в середине пролета принимают 1/10...1/15l. Высоту сечения двускатной трапециевидной балки в середине пролета определяют уклон верхнего пояса (1:12) и типовой размер высоты сечения на опоре (800 мм или мм. в балках с ломаным очертанием верхнего пояса благодаря несколько большему уклону верхнего пояса в крайней четверти пролета достигается большая высота сечения в пролете при сохранении типового размера - высоты сечения на опоре. 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...1/60l. Ширину нижней полки для удобного размещения продольной растянутой арматуры - 250...300 мм. Двускатные балки выполняют из бетона класса В25...В40 и армируют напрягаемой проволочной, стержневой и канатной арматурой (рис. 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 для ограничения ширины их раскрытия) усиливают дополнительными поперечными стержнями, которые приваривают к стальным закладным деталям. Повысить трещиностойкости приопорного участка балки можно созданием двухосного предварительного напряжения (натяжением также и поперечных стержней. 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 (рис. 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 (рис. 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. Рис. Двускатная балка покрытия двутаврового сечения пролетом 18 м 1 - напрягаемая арматура 2 - сварные каркасы 3 - опорный лист б мм - анкеры опорного листа 5 - хомуты Ø5 мм через 50; 6 - стенки Ø5 мм Рис. Схема расположения напрягаемой арматуры двухскатной балки 1 – нижняя арматура 2 – верхняя арматура Рис. Двускатная решетчатая балка покрытия прямоугольного сечения пролетом 18 м Балки покрытия рассчитывают как свободно лежащие нагрузки от плит передаются через ребра. Припяти и больше сосредоточенных силах нагрузку заменяют эквивалентной равномерно распределенной. Для двускатной балки расчетным оказывается сечение, расположенное на некотором расстоянии хот опоры. Так, при уклоне верхнего пояса 1:12 и высоте балки в середине пролета h = 1/ 12, высота сечения на опоре составит îï h =1/24, а на расстоянии от опоры 24 / ) 2 ( x l h x (1) Если принять рабочую высоту сечения балки x h h 0 , изгибающий момент при равномерно распределенной нагрузке 2 / ) ( x l qx M x , (2) то площадь сечения продольной арматуры ) 2 ( / ) ( 12 ) /( 0 x l R x l qx h R M A s s x sx (3) Расчетным будет то сечение балки по ее длине, в котором достигает максимального значения. Для отыскания этого сечения приравнивают нулю производную 0 / dx dA sx (4) Отсюда, полагая, что - величина постоянная и дифференцируя, получают 0 2 2 2 2 l xl x (5) Из решения квадратного уравнения находят х. В общем случае расстояние от опоры до расчетного сечениях. Если есть фонарь, то расчетным может оказаться сечение под фонарной стойкой. 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. Для расчета балок покрытий на ЭВМ разработаны программы, согласно которым можно выбрать оптимальный вариант конструкции. Варьируя переменными параметрами (класс бетона, класс арматуры, размеры поперечного сечения, степень натяжения арматуры и др, ЭВМ выбирает для заданного пролета и нагруки лучший вариант балки по расходу бетона, арматуры, стоимости и выдает данные для конструирования. Технико-экономические показатели двускатных балок покрытий в зависимости от формы сечения и вида напрягаемой арматуры приведены в табл. 2. Таблица №2 Технико-экономические показатели двускатных балок покрытий пролетом 18 м при шаге 6 м в расчетной нагрузке 3,5…5,5 кН/м 2 Тип балки Масса балки, т Класс бетона Объем бетона, м 3 Общий расход стали на балку, кг Двутаврового сечения с напрягаемой арматурой Стержневой 9,1 В В 3,64 568…738 Канатной 9,1 В В 3,64 360…565 Проволочной 9,1 В В 3,64 359…552 Решетчатая с напрягаемой арматурой Стержневой 8,5…12,1 В В 3,4…4,84 530…875 Канатной 8,5…12,1 В В 3,4…4,84 418…662 Проволочной 8,5…12,1 В В 3,4…4,84 397…644 Балки двутаврового сечения экономичнее решетчатых по расходу арматуры приблизительно на 15 %, по расходу бетона - приблизительно на 13 %. При наличии подвесных кранов и грузов расход стали в балках увеличивается на 20...30 %. Лекция №4(20) ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ФЕРМЫ ПОКРЫТИЙ 1. Классификация, достоинства и недостатки отдельных видов ферм Железобетонные фермы применяют при пролетах 18, 24 ими шаге 6 или 12 мВ железобетонных фермах в сравнении со стальными расход металла почти вдвое меньше, но трудоемкость и стоимость изготовления немного выше. При пролетах ми больше, как правило, применяют стальные фермы. Однако технически возможны железобетонные фермы и при пролетах 60 ми более. При скатных, малоуклонных и плоских покрытиях применяют железобетонные фермы, отличающиеся очертанием поясов и решетки и имеющие различные технико-экономические показатели (табл. Различают Таблица №1. следующие основные типы фермы сегментные с верхним поясом ломаного очертания и прямолинейными участками между узлами (риса арочные pacкocныe с редкой решеткой и верхним поясом плавного криволинейного очертания (рис.1,б); арочные безраскосные с жесткими узлами в примыкании стоек к поясами верхним поясам криволинейного очертания (рис.1,в); полигональные с параллельными поясами или с малым уклоном верхнего пояса трапециевидного очертания (рис.1,г); полигональные с ломаным нижним поясом (рис.1,д). Рис. Конструктивные схемы железобетонных ферм Высоту ферм всех типов в середине пролета обычно принимают равной 1/7...1/9 пролета. Панели верхнего пояса ферм, за исключением арочных раскосных, проектируют размером 3 мс тем, чтобы нагрузка от плиты покрытия передавалась в узлы ферми не возникал местный изгиб. Нижний растянутый пояс ферм всех типов и растянутые раскосы ферм некоторых типов проектируют предварительно напряженными, с натяжением арматуры, как правило, на упоры. Наиболее благоприятное очертание по условию статической работы имеют сегментные и арочные фермы, так как очертание их верхнего пояса приближается к кривой давления. Решетка этих ферм слабо работающая испытывающая незначительные усилия, а высота на опорах сравнительно небольшая, что приводит к снижению массы фермы и уменьшению высоты наружных стен. Варочных раскосных фермах изгибающие моменты от внеузлового загружения верхнего пояса уменьшаются благодаря эксцентриситету продольной силы, вызывающему момент обратного знака, что позволяет увеличить длину панели верхнего пояса и сделать решетку более редком (рис. Варочных безраскосных фермах возникают довольно большие изгибающие моменты в стойках, поясах и для обеспечения прочности и трещиностойкости появляется необходимость в дополнительном армировании. Однако эти фермы несколько проще в изготовлении, удобнее в зданиях с малоуклонной или плоской кровлей и при использовании межферменного пространства для технологических коммуникаций при устройстве дополнительных стоечек над верхним поясом. Полигональные фермы с ломаным очертанием нижнего пояса более устойчивы на монтаже и не требуют специальных креплений, так каких центр тяжести расположен ниже уровня опор. Рис. Эпюры моментов в верхнем поясе арочной фермы а - от внеузловой нагрузки бот эксцентриситета продольной силы Полигональные фермы с параллельными поясами или малым уклоном верхнего пояса имеют некоторое экономическое преимущество в том отношении, что при плоской кровле создается возможность широко. Применять средства механизации кровельных работ. Для ферм всех типов уменьшение размеров сечений и снижение общей массы достигается, применением бетонов высоких классов (В30...В50) и высоким процентом армирования сечений поясов. Фермы рационально изготовлять цельными. Членение их и на полуфермы с последующей, укрупнительной сборкой на монтаже повышает стоимость. Фермы пролетом 18 м изготовляют цельными пролетом 24 м - цельными или из двух полуферм; пролетом 30 м - из двух полуферм. Решетку полуфермы следует разбивать так, чтобы стык нижнего пояса для удобства монтажного соединения был выносным, те. расположенным между узлами (см. риса. Чтобы обеспечить монтажную прочность участка нижнего пояса, у стыка устраивают конструктивные дополнительные подкосы (не учитываемые в расчете. Решетка ферм может быть закладной из заранее изготовленных железобетонных элементов с выпусками арматуры, которые устанавливают перед бетонированием поясов и заводят в узлы на 30...50 мм, или изготовляемой одновременно с бетонированием поясов. Последний вариант получил большее распространение. Ширина сечения закладной решетки должна быть меньше ширины сечения поясов, а ширина сечения решетки, бетонируемой одновременно с поясами, должна быть равна ширине сечения последних. Ширину сечения поясов ферм из условий удобства изготовления применяют одинаковой. При шаге ферм 6 м ее принимают 200...250 мм, а при шаге ферм 12 м 300...350 мм. Армирование нижнего растянутого пояса необходимо выполнять с соблюдением расстояний в свету между напрягаемыми стержнями, канатами испаренной проволокой, что обеспечивает удобство укладки и уплотнения бетонной смеси. Вся растянутая арматура должна быть охвачена замкнутыми конструктивными хомутами, устанавливаемым с шагом 500 мм. Верхний сжатый пояс и решетки армируют ненапрягаемой арматурой в виде сварных каркасов. Растянутые элементы решетки при значительных усилиях выполняют предварительно напряженными. В узлах железобетонных ферм для надежной передачи усилий от одного элемента к другому создают специальные уширения - вуты, позволяющие лучше разместить и заанкерить арматуру решетки (рис. Узлы армируют окаймляющими цельногнутыми стержнями диаметром 10...18 мм и вертикальными поперечными стержнями диаметром 6...10 мм с шагом 100 мм, объединенными в сварные каркасы. Арматуру элементов решетки заводят в узлы, а растянутые стержни усиливают на конце анкерами в виде коротышей, петель, высаженных головок. Надежность заделки проверяют расчетом. Рис. 3. Армирование узлов ферм а...в - верхнего пояса г - нижнего пояса Опорные узлы ферм армируют дополнительной продольной ненапрягаемой арматурой и поперечными стержнями, обеспечивающими надежность анкеровки растянутой арматуры нижнего пояса и прочность опорного узла по наклонному сечению. Кроме того, чтобы предотвратить появление продольных трещин при отпуске натяжения арматуры, ставят специальные поперечные стержни, приваренные к закладным опорным листами сетки. Пример армирования сегментной фермы пролетом 24 м приведен на рис. Напрягаемую арматуру нижнего пояса фермы предусматривают нескольких видов канаты класса К, К стержневую класса A-IV, высо- Рис. Железобетонная сегментная ферма пролетом м 1 – ненапрягаемые стержни, 2 – горизонтальные сетки 3 – вертикальные сетки 4 – сварной каркас опорного узла 5,6 – сварные каркасы промежуточных узлов 7 – сварной каркас верхнего пояса. копрочную проволоку Bp-II. Арматуру натягивают на упоры. Хомуты нижнего пояса выполняют в виде встречно поставленных П- образных сеток, окаймляющих напрягаемую арматуру. В опорном узле поставлены дополнительные продольные ненапрягаемые стержни диаметром 12 мм, заведенные в приопорную панель нижнего пояса, и поперечные стержни диаметром 10 мм. 2. Сведения о расчёте раскосных и безраскосных ферм Расчет ферм выполняют на действие постоянных и временных нагрузок - вес покрытия и фермы, нагрузки от подвесного транспорта. Вес покрытия считается приложенным к узлам верхнего пояса, а нагрузки от подвесного транспорта - к узлам нижнего пояса. В расчете учитывают неравномерное загружение снеговой нагрузкой у фонарей и по покрытию здания. Учитывают также невыгодное для элементов решетки загружение одной половины фермы снегом и подвесным транспортом. В расчетной схеме раскосной фермы при определении усилии принимают шарнирное соединение элементов поясов и решетки в узлах. В расчетах прочности влиянием жесткости узлов фермы на усилия в элементах поясов и решетки ввиду малости можно пренебречь. При определении изгибающих моментов от внеузловой нагрузки верхний пояс рассматривают как неразрезную балку, опорами которой являются узлы. Прочность сечений поясов и решетки рассчитывают по формулам для сжатых и растянутых элементов. Сжатые элементы в плоскости фермы и из плоскости фермы имеют различную расчетную длину, а именно Сжатый верхний пояс в плоскости фермы при e 0 < (1/8)h , ……..…………………….…… l 0 =0,9l » h e ) 8 / 1 ( 0 . ………………………………. 0,8l Сжатый верхний пояс из плоскости фермы для участка под фонарем размером 12 ми более …….…….. 0,8l в остальных случаях ………………………………………….. 0,9l Сжатые раскосы и стойки в плоскости фермы и из плоскости фермы при 5 , 1 / d b b ……..……………………… 0,9l » 5 , 1 / d b b . ………….………………….… 0,8l Здесь l - расстояние между центрами смежных закрепленных узлов 0 e - эксцентриситет продольной силы h - высота сечения верхнего пояса d b b / - ширина сечения соответственно верхнего пояса и стойки. 2.1. Расчёт и конструирование опорного и промежуточного узлов ферм Арматуру опорного узла фермы на основании исследований рассчитывают по схеме, изображенной на (риса) Учитывается, что понижение расчетного усилия в напрягаемой арматуре, которое происходит из-за недостаточной анкеровки в узле, компенсируется работой на растяжение дополнительной продольной ненапрягаемой арматуры и поперечных стержней. Площадь сечения продольной ненапрягаемой арматуры s s R N A / 2 , 0 , (1) где N - расчетное усилие приопорной панели. Рис. 5. К расчету узлов ферма- опорного узла б - промежуточного узла Отрыв части опорного узла по линии АВ происходит под влиянием усилия Nsinα, действующего нормально к плоскости отрыва. Этому отрыву оказывают сопротивление усилия в продольной напрягаемой арматуре sin sp N , в продольной ненапрягаемой арматуре sin s N , в хомутах cos sw N . Отсюда условие прочности на отрыв cos sin sin sw s sp N N N N , (2) которое после сокращения на sinα принимает вид ctg N N N N sw s p , (3) Усилия в продольной арматуре p p sP sP sP l l R A N / 0 ; (4) an an s s s l l R A N / 0 (5) Усилия в хомутах ctg N N N N s sP sw / ) ( (6) Площадь сечения одного хомута sw sw sw nR N A / (7) Здесь а - угол наклона линии АВ, соединяющей точку Ау грани опоры сточкой В в примыкании нижней грани сжатого раскоса к узлу n - число поперечных стержней, пересекаемых линий |