Лекция Принципы компановки железобетонных конструкций

• Название: Лекция Принципы компановки железобетонных конструкций
• Анкор: 2aya_chast_semestr_ZhBK.doc
• Дата: 04.05.2018
• Размер: 13.92 Mb.
• Имя файла: 2aya_chast_semestr_ZhBK.doc
• Тип: Лекция; #18882
• страница: 5 из 8

Рис 13.2. Схема для определения эксцентриситетов продольных сил

в крайней колонне
Временная нагрузка от снега устанавливается в соответствии с географическим районом строительства и профилем покрытия. Она также передается на колонну как вертикальное опорное давление ригеля Р и подсчитывается по той же грузовой площади, что и нагрузка от массы покрытия.

Временная нагрузка от мостовых кранов определя­ется от двух мостовых кранов, работающих в сближенном положении. Коэффициент надежности для определе­ния расчетных значений вертикальной и горизонтальной нагрузок от мостовых кранов _f = 1,1.

Вертикальная нагрузка на колонну вычисляется по линиям влияния опорной реакции подкрановой балки, наибольшая ордината которой на опоре равна единице. Одна сосредоточенная сила от колеса моста устанавли­вается на опоре, остальные силы располагаются в зависимости от стандартного расстояния между колесами крана (рис. 2.3). Максимальное давление на ко­лонну

_ (13.1)

при этом давление на колонну на противоположной сто­роне

_ (13.2)



Рис. 13.3. К определению вертикальной нагрузки от мостового крана
Вертикальное давление от кранов передается через подкрановые балки на подкрановую часть колонны с экс­центриситетом, равным для крайней колонны е = 0,25 +  - 0,5h_н (при нулевой привязке е =  - 0,5h_н), для средней колонны е =  (рис. 2.2).

Соответствующие моменты от крановой нагрузки

_{ }

Горизонтальная нагрузка на колонну от торможения двух мостовых кранов, находящихся в сближенном положении, передается через подкрановую балку по тем же линиям влияния, что и вертикальное давление:

_ (13.3)

Временная ветровая нагрузка. В зависимости от географического района и высоты здания устанавливают значение ветрового давления на 1м² поверхности стен и фонаря. С наветренной стороны действует положитель­ное давление, с подветренной — отрицательное. Стеновые панели передают ветровое давление на колонны в виде распределенной нагрузки.

(13.3)

где а — шаг колонн.

Неравномерную по высоте здания ветровую нагрузку приводят к равномерно распределенной, эквивалентной по моменту в заделке колонны.

Ветровое давление, действующее на фонарь и часть стены, расположенную выше колонн, передается в рас­четной схеме в виде сосредоточенной силы W.

13.2. Пространственная работа каркаса здания при крановых нагрузках

Покрытие здания из железобетонных плит, соединен­ных сваркой закладных деталей и замоноличиванием швов, представляет собой жесткую в своей плоскости горизонтальную связевую диафрагму. Колонны здания, объединенные горизонтальной связевой диафрагмой в по­перечные и продольные рамы, работают как единый про­странственный блок. Размеры такого блока в плане оп­ределяются расстояниями между температурными шва­ми.

Нагрузки от массы покрытия, снега, ветра приложены одновременно ко всем рамам блока, при этих нагрузках пространственный характер работы каркаса здания не проявляется и каждую плоскую раму можно рассчиты­вать в отдельности. Нагрузки же от мостовых кранов приложены лишь к двум-трем рамам блока, но благода­ря горизонтальной связевой диафрагме в работу включа­ется остальные рамы блока, происходит пространственная работа.

Для расчета поперечной рамы на различные нагрузки и воздействия наиболее удобен метод перемещений с од­ним неизвестным Д — горизонтальным перемещением плоской загружаемой рамы. Вводя по направлению не­известного перемещения стерженек-связь, получим основ­ную систему (рис. 13.4).



Рис. 13.4. Основная система поперечной рамы и эпюры моментов
Изгибающие моменты и поперечные силы в сечениях колонны определяют как в консольной балке, загружен­ной внешней нагрузкой и реакцией опоры. Обычно расчет­ными являются три основных сечения по длине колонны: 1- 0 — над крановой консолью; 1 - 2 — под крановой консолью; 2 - 1 — в основании.

Эпюры моментов строят для каждого вида нагрузки, действующей на раму. Затем составляют таблицу усилий М, N, Q, и в расчетных сечениях колонны устанавливают расчетные сочетания усилий или нагрузок. Постоянная нагрузка на колонны участвует во всех сочетаниях, временные нагрузки — в невыгоднейших.

Согласно нормам, временные нагрузки (снег, ветер, мостовые краны), действующие на поперечную раму, от­носятся к кратковременным. При расчете поперечной ра­мы на основные сочетания нагрузок, включающие одну кратковременную нагрузку, значение которой учитыва­ют без снижения, а при расчете на основные сочетания, включающие две или три кратковременные нагрузки, расчетные значения этих нагрузок или соответствующих им усилий умножают на коэффициент сочетаний 0,9. При этом за одну кратковременную нагрузку следует считать нагрузку от действия двух кранов на одном пути, умноженную на коэффициент 0,85 для кранов легкого и среднего режимов, или же нагрузку от четырех кранов, совмещенных в одном створе разных пролетов, умножен­ную на коэффициент 0,7.

13.3. Определение усилий в колоннах от нагрузок

Сечения колонн поперечной рамы рассчитывают с уче­том влияния прогиба на значение эксцентриситета про­дольной силы. Колонны из плоскости поперечной рамы проверяют на устойчивость как сжатые элементы. Кроме того, колонны проверяют на усилия, возникающие при транспортировании и монтаже.

Расчетная длина l₀ сборных железобетонных колонн зданий с мостовыми кранами для подкрановой (нижней) части и надкрановой (верхней) части в плоскости попе­речной рамы и из плоскости поперечной рамы различная и устанавливается согласно табл. 13.1.
Таблица 13.1. Расчетная длина l₀ сборных железобетонных колонн зданий с мостовыми кранами

Характеристика загружения колонны	Рассчитываемая часть колонны	В плос­кости попереч­ной рамы	Из плоскости попе­речной рамы
			при нали­чии верти­кальных связей	при отсутствии вертикальных связей
С учетом крановой нагрузки	Подкрановая	1,5H1	0,8H1	1,2H1
	Надкрановая	2H2	1,5H2	2H2
Без учета крановой нагрузки	Подкрановая в зданиях: однопролетных	1,5H	0,8H1	1,2H
	многопролетных	1,2H	0,8H1	1,2H
	Надкрановая	2,5H2	1,5H2	2H2

Расчетная длина сборных железобетонных колонн зданий без мостовых кранов однопролетных l₀ =1,5H, многопролетных l₀ =1,2H.

Короткие консоли (рис. 13.5) колонн, поддержива­ющие подкрановые балки, рассчитывают на действия поперечной силы, при этом короткими считаются консоли, у которых вылет _. Угол наклона сжатой грани консоли с горизон­тальной линией должен быть 45°, а высота сечения консоли у свободного края должна быть h₁h/2 (где h - высота опорного сечения).



а — наклонными хомутами; б — горизонтальными хомутами и отгибами

Рис. 13.5. Схемы армировании консолей колонн
Армируют консоли наклонными хомутами при h2.5а, горизонтальными хомутами и отгибами — при h>2.5а. Отогнутые стержни допускается не ставить, если h>3.5а и _. Во всех случаях расстояние между хомутами должно быть не более 150 мм и не более h/4; диаметр отогнутых стержней должен быть не более 1/15 длины отгиба и не более 25мм. Суммарное сечение от­гибов и наклонных хомутов, пересекающих верхнюю половину линии, соединяющей крайние точки в пределах вылета консоли, должно быть

(13.4)

Площадь сечения продольной арматуры консоли А_s подбирают по увеличенному на 25% изгибающему мо­менту, действующему в месте примыкания консоли к ко­лонне. Продольная арматура снабжена на конце прива­ренными анкерами в виде шайб или уголков.

13.4. Особенности определения усилий в двухветвевых и ступенчатых колоннах

При двухветвевых колоннах расчет поперечной рамы с учетом пространственной работы каркаса здания ана­логичен расчету рамы со сплошными колоннами. Двухветвевая колонна представляет собой многоэтажную однопролетную раму (рамный стержень) с расстоянием с между ветвями осей, расстоянием sмежду осями распорок, числом панелей n, длиной b нижней рамной части, длиной а верхней сплошной части, общей длиной l (рис. 13.5). Примеры армирования сплошных и двухветвенных ко­лонн приведены на рис. 13.6; средние колонны, испы­тывающие действие моментов двух знаков, армируются симметрично. Для колонн применяют бетоны классов С15/20 – С30/35.



Рис.13.6. Конструкции колонн одноэтажных зданий

Лекция 14. Конструкции покрытий

14.1. Плиты покрытий

Плиты беспрогонных покрытий представляют собой крупные ребристые панели размером 3×12 и 3×6 м, ко­торые опираются непосредственно на ригели поперечных рам; плиты 1,5×12 и 1,5×6 м используют как доборные элементы, в местах повышенных снеговых отложений у фонарей, в перепадах профиля покрытия. Плиты другого типа - прогонных покрытий значительно меньших размеров (3×0.5 и 1,5×0,5 м) - опираются на железобетонные прогоны, которые, в свою очередь, опираются на ригели поперечных рам. Беспрогонная система покрытий в наибольшей степени отвечает требованиям укрупнения элементов, уменьшения числа монтажных единиц и является основной в строительстве одноэтажных каркасных зданий.



а) – с прогонами вдоль здания; б) – с крупноразмерными панелями;

1 – плиты; 2 – прогоны; 3 – ригели; 4 – крупнопанельные плиты

Рис. 14.1. Схема покрытий
Ребристые плиты 3×12 м, принятые в качестве типовых, имеют продольные ребра сечением 100×450 мм, поперечные ребра сечением 40×150мм, полку толщиной 25мм, уширения в углах — вуты, которыми обеспечивается надежность работы в условиях систематического воздействия горизонтальных усилий от торможения мостовых кранов (рис. 4.1). Продольные ребра армируют напрягаемой стержневой или канатной арматурой, поперечные ребра и полки — сварными каркасами и сетками. Бетон принимают классов С25/30, С35/40.

Плиты ребристые 3×6 м, также принятые в качестве типовых, имеют продольные и поперечные ребра и армируются напряга­емой арматурой. Плиту толщиной 25…30мм армируют сварными сетками с расстояниями между стержнями рабочей и распределительной арматуры не более 350мм.

Высоту сечений продольных ребер принимают в пределах 1/20…1/30 пролета. Ширину ребер, так же как и толщину плит, определяют расчетом и конструктивными требованиями.


а – конструкция панели; б – армирование поперечного ребра; а – армирование продольного ребра

Рис. 14.2. Конструкция крупноразмерной панели покрытия 6×3м


а – конструкция панели; б – варианты армирование стержневой, проволочной и прядевой арматурой; в – сопряжение панелей; 1 – сетка плиты; 2 – каркас ребра; 3 – угловая сетка; 4 – стержни; 5 – предварительно напряженная проволочная арматура; 6 - пряди

Рис. 14.3. Конструкция крупноразмерной панели покрытия 12×3м
Плиты двухконсольные 2Т размерами 3×12 и 3×6 м имеют продольные ребра, расположенные на расстоянии 1,5 м, и консольные свесы полок (рис. 14.4). Благодаря уменьшению изгибающих моментов в попереч­ном направлении ребер не делают, форма плиты упро­щается. В плитах размером 3×12м продольные предва­рительно напряженные ребра изготовляют заранее, а за­тем бетонируют полку. Связь ребер с полкой создается устройством выпусков арматуры и сцеплением бетона. Раздельное изготовление плиты позволяет снизить класс бетона полок до С10/15. Плиты 3×6 м изготовляют как раздельно, так и целиком.




а – монолитная ребристая панель с проволочной арматурой; б – сборно-монолитная ребристая панель с предварительно изготовленными ребрами; в – армирование продольных ребер предварительно напрягаемыми стержнями (1), высокопрочной проволокой (2) и канатами (3)

Рис. 14.4. Конструкция предварительно напряженных крупноразмерных панелей покрытия размером 12×3м типа «2Т»
Основные технико-экономические показатели плит покрытий представлены в табл. 14.1.
Таблица 14.1. Технико-экономические показатели плит покрытий

Тип плиты	Масса плиты, т	Классы бетона	Приведенная толщина бетона, см	Расход стали на пли­ту, кг, при армировании продольных ребер
				стержнями	канатами или высокопроч­ной проволокой
Ребристая 3x12 м	6,8	С25/30, С35/40	7,65	265-391	205-288
То же, 3×6 м	2,38	С20/25, С25/30	5,3	70-101	56-70
2Т 3×12 м	6,8	С35/40	7,65	330	237
То же, 3×6 м	2,38	С20/25	5,3	85	63
Ребристая малоуклонная 3×18 м	12,2	С35/40	8,98	-	581
Сводчатая КЖС 3×18м	10,9	С35/40	8,03	-	431
Двускатная 3×18 м	15,1	С35/40	11,2	-	382

Технические решения крупноразмерных плит 3×18 и 3×24м, опирающихся на балки пролетом 6 или 12 м, разработаны для покрытий со скатной и малоуклонной кровлей (рис. 14.5). Плиты 2Т 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, 140…160 мм в торце у опор (рис. 14.6). 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. 14.7).


Рис. 14.5. Схема технического решения покрытия с двускатными плитами типа 2Т размером 3×18м



Рис. 14.6. Конструкция сводчатой крупноразмерной панели КЖС


Рис. 14.7. Схема ребристой плиты покрытия под малоуклонную кровлю размером 3×18м
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.