ОПЗ. Лекция 1(17) Конструктивные схемы
 Скачать 4.59 Mb.
|
|
M и поперечные силы Q dg распределяются между отдельными диафрагмами системы пропорционально их изгибным жесткостям. Эпюры усилий и перемещений рамно-связевой системы изображены на рис. На эпюре поперечных сил максимум Q fr будет в сечении с координатой x 0 , где 0 1 0 0 sh ch Q fr (46) Следует обратить внимание, что при φ=λ согласно уравнению (44) поперечная сила Q fr ≠ 0. Поперечная сила Q fr распределяется между отдельными стойками рамы пропорционально их жесткостям. Характер линии изгиба рамно-связевой системы зависит от характеристики жёсткости λ. При относительно жёстких вертикальных связевых диафрагмах, когда λ≤1, линия изгиба как и у консольной балки, обращена выпуклостью в сторону начального положения. С увеличением λ линия изгиба становится выпукло-вогнутой и при λ≥6 – вогнутой (рис. Характер лини изгиба существенно влияет динамические характеристики многоэтажного здания. Горизонтальные перемещения рамно-связевой системы от действия силы F=1, приложенной в уровне x k (рис. 33), определяют решением уравнения (17) при значениях нагрузки p(x)=0 и момента силы на участке x≤x k , равном M 0 =-(x k -x), и на участке x≥x k , равном M 0 =0. Рис. 32. Зависимость линии изгиба рамно-связевой системы от характеристики жёсткости Рис. 33. К определению перемещений рамно-связевой системы от действия горизонтальной силы 6.2. Рамно-связевые системы скомбинированными диафрагмами В рамно-связевых системах со сплошными и комбинированными диафрагмами (рис. 34) суммарная изгибная жёсткость равна B=B dg +B cm , скомбинированными, где B cm – изгибная жёсткость сплошной части комбинированной диафрагмы. Рис. 34. К расчёту рамно-связевых систем скомбинированными диафрагмами а – рамная часть диафрагмы расположена с одной стороны б – тоже с двух сторон в – тоже в центре Сдвиговая жёсткость рамной части комбинированной диафрагмы – это распределённый по высоте этажа изгибающий момент по оси простенка K cm =M/l, при котором угол поворота оси простенка равен единице θ=1 (рис. 35). При нулевых моментах стоек в середине этажа значению θ=1 соответствуют перемещения угол поворота ригеля на опоре по грани простенка θ=1, осадка опоры ригеля u=z 0 , смещение концов стоек рамы ∆=l θ =l. Опорные моменты ригеля M 1 - по грани простенка и M 2 - по оси колонны находят из решения этой рамы от воздействия θ=1. Находят опорную реакцию V и определяют значение изгибающего момента по оси простенка Отсюда получают выражение для сдвиговой жёсткости: , ) 3 ( ) 2 1 ( 6 ) 1 ( ) 1 ( 3 2 1 0 2 0 1 1 i i l i i i K cm (47) где i 1 – погонная жёсткость ригеля рамной части комбинированной диафрагмы i 2 – погонная жёсткость стойки рамной части комбинированной диафрагмы η 0 =z 0 /l bm (см. рис. 34). Рис. 35. К расчёту комбинированной диафрагмы Если рамная часть примыкает к сплошной стороне с двух сторон симметрично, то значение сдвиговой жёсткости в формуле (47) удваивают. Если комбинированная диафрагма образована двумя крайними простенками и средней двухпролётной рамной частью (см. рис. 34), то значение сдвиговой жёсткости в формуле (47) также удваивается, но значение i 2 берут с коэффициентом 0,5. Сдвиговая жёсткость рамно-связевой системы скомбинированной диафрагмой равна сумме сдвиговых жесткостей рамы и рамной части комбинированной диафрагмы. ) ( / 12 1 1 cm K r s l K (48) Продольные силы стоек многоэтажной рамы при λ fr <0,7 мало влияют на работу конструкции. Части суммарной поперечной силы Q fr , воспринимаемые стойками рам системы - Q fr,c и стойками рамной части диафрагмы – Q dg,c , распределяются пропорционально их сдвиговым жесткостям Q fr,c = Q fr (K - K cm ) / K; Q dg,c = Q fr K cm / K. (Изгибающий момент стоек рамной части комбинированной диафрагмы определяют по поперечной силе как M col = Q dg,c l/2 или M col = Q dg,c l/4, (если рамная часть с двух сторон. Опорный момент ригеля рамной части уравновешивается моментами стоек в узле M b1 = или M b1 = M col , (если рамная часть в центре. Опорный момент ригеля рамной части у грани простенка диафрагмы M b2 = -M b1 (1+i 1 /6i 2 ). (52) 6.3. Связевые системы с однотипными диафрагмами с проёмами Диафрагмы могут иметь различное число проёмов: с одним рядом несимметрично расположенных проёмов (рис. 36) или с несколькими незначительно отличающихся по ширине проёмами (рис. 37). Вертикальную диафрагму с проёмами рассматривают как многоэтажную раму, у которой стойки – простенки, а ригели – перемычки. Поскольку в такой раме жёсткость стоек-простенков во много раз больше жесткости ригелей-перемычек, при определении сдвиговой жесткости К считают, что 1/s - величина, Рис. 36. К расчёту диафрагмы с одним рядом несимметрично расположенных проёмов Рис. 37. К расчёту диафрагмы ас двумя рядами проёмов; б – с несколькими рядами проёмов что 1/s - величина, малая в сравнении с 1/r. Тогда, согласно формуле (13), сдвиговая жёсткость диафрагмы с проемами К (53) где lt i r — суммарная погонная жесткость перемычек одного яруса диафрагмы с несколькими рядами проёмов. Кроме того, следует учесть, что ригели-перемычки только в пределах проёмов имеют конечную жесткость В, нов пределах широких простенков становятся абсолютно жесткими. В таких случаях усредненная по всему пролету жёсткость перемычки составляет B lt ·γ 3 , где γ=а/а 0 ; а — расстояние между осями простенков а — расстояние между простенками в свету. Погонная жёсткость перемычки i lt = B lt ·γ 3 /aφ. (54) Коэффициентом φ учитывают влияние деформаций сдвига перемычки. Полагая G b =0,5E b получают φ= 1+2,4(h lt ·/ а (55) где h lt — высота сечения перемычки. Суммарная изгибная ж`сткость простенков диафрагмы B=∑B j , где B j — изгибная жесткость отдельного простенка. Если диафрагмы в системе сплошные и с про`мами (см. рис. 27,б),то суммарная изгибная жёсткость B dg +∑B j . Характеристика жесткости диафрагмы с проемами согласно (25), (23) / 2 B K H / 1 Заметим, что при λ≥3 в расчетных формулах усилий и перемещений можно принять chλ=shλ,; χ=λ. Изгибную жесткость вертикальной диафрагмы В 0 (по сечению с проёмами за вычетом жесткости простенков относительно своих осей) определяют по формуле (32). Для диафрагм в этой формуле расстояние между осями крайних простенков b=∑a., при одном ряде проемов b=a. В общем уравнении (21) и его решении (24) краевые условия для вертикальных диафрагм с проёмами остаются такими же, как и для рамно-связевых систем. Поэтому для расчета диафрагм с проёмами следует применять уравнения перемещений и прогибов (41), уравнения изгибающих моментов и продольных сил простенков (42) и (45). Выражение поперечных сил перемычек диафрагмы ). 1 ( ) / ( 2 ch sh bv pHl Q lt (56) В симметричной диафрагме с двумя рядами проемов поперечные силы перемычек одного яруса равны. В диафрагме с несколькими рядами проемов это равенство принимают как допущение. Изгибающий момент перемычек по грани проема (рис. в предположении, что нулевая точка моментов расположена в середине пролета в свету 2 / 0 a Q M lt lt (57) Эпюры усилий вертикальной связевой диафрагмы с проемами приведены на рис. 36. На эпюре М lt координату максимума определяют как и для рамно-связевой системы) из уравнения (46). Изгибающие моменты отдельных простенков определяют из суммарного момента М пропорционально их жесткостям. Рис. 38. Эпюра моментов перемычки диафрагмы с проёмом Рис. 39. Линия изгиба диафрагмы 1 – с проёмами при λ=1…9 и v 2 =1,1; 2 - сплошной Согласно уравнению равновесия обобщенных поперечных сил, поперечная сила от внешней нагрузки уравновешивается производной от изгибающего момента простенков и распределенным моментом перемычек M , те. , 0 / Q M M (58) где / / l b Q l a Q M lt lt (59) Поперечная сила отдельного простенка ); ( ) / ( / 2 1 / a a l Q B B M Q lt j j (60) здесь a 1 , a 2 — расстояния от оси простенка до нулевой точки моментов перемычки слева и справа. Линия изгиба вертикальной диафрагмы с проемами близка по очертанию к линии изгиба консольной балки. На рис. изображена линия изгиба диафрагм с диапазоном значений характеристики жёсткости λ=1…9 при v 2 =1,1. Прогиб верхнего яруса диафрагмы с проёмами согласно формуле (41) можно представит как сумму двух прогибов f = f 1 + f 0 : вызванного податливостью перемычек f 1 и вызванного общим изгибом диафрагмы f 0 ЛЕКЦИЯ №13(29) КОНСТРУКЦИИ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ ИНЖЕНЕРНЫЕ СООРУЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ И ГРАЖДАНСКИХ КОМПЛЕКСОВ СТРОИТЕЛЬСТВА На территориях промышленных и гражданских объектов строительства помимо зданий производственного, жилищного, административного, культурно-бытового назначения размещают инженерные сооружения. Они предназначены обеспечивать транспортные, погрузочно-разгрузочные, производственные операции (железнодорожные и автодорожные эстакады на складах сырья, полуфабрикатов, готовой продукции крытые и открытые транспортные галереи перемещение людских потоков (подземные и надземные переходы снабжение объектов электроэнергией трансформаторные подстанции, водой (резервуары, водонапорные башни, насосные, градирни, сжатым воздухом (компрессорные установки, теплом (теплоагрегаты), газом (газодувки); сбор и очистку сточных вод (отстойники, фильтры, аэротенки); благоустройство территории (подпорные стенки) и т.д. Наиболее сложные инженерные сооружения обычно входят в особые комплексы транспортного, энергетического, гидротехнического и городского строительства. Менее сложные инженерные сооружения включают в состав объектов промышленно-гражданского строительства. Наибольшее значение среди них имеют резервуары для воды (круглые и прямоугольные в плане) и подобные им емкостные очистные сооружения систем канализации и водоснабжения, водонапорные башни силосы (большие емкости для хранения сыпучих материалов бункера (малые емкости для хранения сыпучих материалов, устройства для погрузочно-разгрузочных операций самотеком подпорные стены (на складах сырья, для благоустройства территорий подземные сооружения на производственных площадках (каналы и тоннели для инженерных сетей, сооружения глубокого заложения. ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ РЕЗЕРВУАРЫ 1. Конструктивные решения Резервуары для воды строят цилиндрической и призматической прямоугольной в плане) формы, заглубленными (относительно уровня земли) и наземными, закрытыми (с покрытием) и открытыми. Резервуары более сложной формы (сферические, торовые, линзообразного поперечного сечения и др) применяют в особых условиях. Большинство емкостных очистных сооружений систем канализации и водоснабжения по форме, конструкции и расчету аналогично резервуарам для воды. Требуемую вместимость резервуаров определяют технологическим расчетом в системе водоснабжения, канализации, обеспечения производственного процесса и т.д.); форму и габаритные размеры — технико - экономическим анализом возможных конструктивных решений. Опытом установлено, что заглубленные резервуары для воды вместимостью до 2÷3 тыс.м 3 экономичнее резервуаров круглой формы в плане, а более 5÷6 тыс.м 3 — резервуаров прямоугольной формы. По способу возведения резервуары могут выполняться монолитными, сборными и сборно-монолитными. В сборных расходуется на 5÷20 % меньше бетона и арматуры, существенно сокращается продолжительность строительства, чем достигается экономический эффект —5÷7 % стоимости сооружения. Проведена унификация резервуаров не только по основным параметрам вместимости, габаритным разменам), но и по конструктивным решениям разработана особая номенклатура типовых конструктивных элементов. Для стен и днища резервуаров применяют тяжелый бетон классов по прочности на сжатие В15÷ВЗО, марок по водонепроницаемости W4÷W10, по морозостойкости Класс бетона принимают, учитывая технологический режим эксплуатации резервуара, воздействия на сооружение окружающей среды (расчетной температуры наружного воздуха, влажности грунта, агрессивности грунтовых вод. Чтобы обеспечить водонепроницаемость, применяемый бетон должен быть по возможности наиболее плотным, что достигается особым подбором его состава, наименьшим водоцементным отношением, а также особо тщательным уплотнением при формовании. Для резервуаров рекомендуется применять арматуру без предварительного напряжения класса А (допускается Аи в качестве конструктивной и монтажной) и класса Ври с предварительным напряжением (для цилиндрических стен) классов A-IV, A-VI, Вр-П. В соединениях сборных элементов стен рекомендуется применять герметики, бетон на расширяющемся цементе для более плотного заполнения швов и компенсации последующих усадочных деформаций бетона сборных элементов. Чтобы повысить водонепроницаемость резервуаров, их изнутри покрывают цементной штукатуркой, а поверхность соединений стеновых панелей — торкретбетоном. Следует избегать заглубления резервуаров жб уровня грунтовых вод, поскольку при этом усложняется производство работ (необходимо водопонижение на период возведения, утяжеляется конструкция днища (оно должно воспринимать давление воды снизу, необходимо устройство оклеечной многослойной гидроизоляции резервуара от грунтовых вод. Заглубленные резервуары обычно выполняют с плоским покрытием и плоским днищем. Для поддержания стационарного теплового режима внутри резервуара покрытия утепляют слоем грунта толщиной 0,5—1 мили эффективными утеплителями — ячеистыми бетонами, керамзитом и т. п. Для доступа людей внутрь резервуара и пропуска вентиляционных шахт в покрытиях устраивают проемы. В днище делают приямок глубиной домна случай чистки и полного опорожнения резервуара. 2. Конструктивные решения Рассмотрим конструктивные решения унифицированных габаритных схем и типовые конструкции, рекомендованные к широкому применению. Монолитный резервуар, конструктивная схема которого показана на рис, состоит из плоского безбалочного покрытия, поддерживаемого колоннами с капителями вверху и обратными капителями внизу, гладкой стены цилиндрической формы, плоского безреберного днища. В резервуарах малой Рис. 1. Цилиндрический монолитный резервуар с безбалочным покрытием стенка люк 3-безбалочное покрытие;4-колонны; 5 – капители днище приямок. вместимости трещиностойкость стен может быть обеспечена без предварительного напряжения, при вместимости 500 ми более предварительное обжатие бетона необходимо. Безбалочное покрытие отличается малой конструктивной высотой, что обусловливает минимальное заглубление резервуара, имеет гладкую поверхность снизу, что обеспечивает хорошую вентиляцию пространства над уровнем содержащейся жидкости. Применялись и другие конструктивные решения монолитных круглых резервуаров балочные перекрытия по колоннам с шагом 6x6 ми 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 конструктивном решении сборных перекрытий (рис) приняты трапециевидные ребристые плиты, укладываемые по кольцевым балкам. Рис. 2. Схема сборного покрытия цилиндрического резервуара 1 — цилиндрическая стенка 2 колонна 3 — кольцевые балки 4 — круглая плоская плита 5 — трапециевидные плиты с рёбрами по периметру |