Принципы компоновки жбк зданий. Конструктивные схемы. Деформационные швы
 Скачать 7.65 Mb.
|
|
Расчет и конструирование главной балки ребристого монолитного перекрытия. На главную балку передаются постоянные и временные сосредоточенные нагрузки от второстепенных балок, равные их опорным реакциям (без учета неразрезности). Кроме того, учитывается собственная масса главной балки, которую разрешается приводить к сосредоточенным грузам, приложенным в местах опирания второстепенных балок и равным массе участков главной балки между второстепенными балками. В расчетном отношении главная балка монолитного ребристого перекрытия рассматривается как неразрезная, загруженная сосредоточенными грузами. Изгибающие моменты и поперечные силы определяют с учетом перераспределения усилий. Размеры сечений главной балки уточняют по моменту у грани колонны, тогда  h=h0+(6...8) см так как над главными балками располагается арматура плиты и сеток второстепенных балок. Расчетное сечение главных балок принимают в пролете — тавровое, на опоре — прямоугольное. В пролете главную балку армируют 2...3 плоскими каркасами, соединенными перед установкой в пространственный каркас (рис. 9.7,6). При наличии третьего каркаса его обычно не доводят до грани опоры, обрывая в соответствии с эпюрой моментов. На опоре главная балка армируется двумя самостоятельными каркасами с рабочей арматурой вверху. На главную балку нагрузка от второстепенной передается через сжатую зону последней (рис. 9.7, б). Эта нагрузка воспринимается поперечной арматурой главной балки, а при необходимости ставятся дополнительные сетки. Длина зоны, в пределах которой учитывается поперечная арматура, воспринимающая опорную реакцию второстепенных балок, определяется по формуле a=2hs+b Необходимая площадь рабочей арматуры  где F — реакция опоры второстепенной балки; h0 — рабочая высота главной балки.  Монолитные ребристые перекрытия с плитами, опертыми по контуру. Конструктивная схема, расчет и конструирование. Существует два вида таких перекрытий. В перекрытиях первого вида балки располагаются по осям колонн, шаг которых 4...6 м (рис. 9.8,а). Балки имеют одинаковую высоту поперечных сечений. Соотношение сторон плит 1... 1,5. Перекрытия второго вида, называемые кессонными, отличаются более частым расположением балок, отсутствием промежуточных колонн и малыми размерами плит, не превышающими 2 м (рис. 9,8,6). Перекрытия с плитами, опертыми по контуру, менее экономичны, чем с балочными плитами, при той же сетке колонн, но эстетически они выглядят лучше и применяются для перекрытия зданий общественного назначения: вестибюлей, залов и т. п. Плита, опертая по контуру, работает в двух направлениях и армируется сварными сетками, укладываемыми в пролете понизу, а у опор (над балками) — поверху. При пролетах плиты более 2,5 м применяют раздельное армирование. Нижнюю арматуру выполняют из двух сеток с одинаковой площадью сечения рабочей арматуры в каждом направлении. В целях экономии одна сетка доводится до опор, а другая размещается в средней части и не доводится до опор на расстояние 1/4l1, если плита примыкает к балке (рис. 9.8,г), или на 1/8l1 при свободномопирании плиты. Верхняя арматура плиты (над балками) выполняется в виде сеток, у которых рабочие стержни располагаются в направлении, перпендикулярном балке, и заходят в пролеты через один на расстояния 1/4l1 и 1/8l1 (рис. 9.8,6). Для расчета плит, опертых по контуру, существуют два практических метода: по упругой стадиии по предельному равновесию. Расчет по упругой стадии применяют для плит, в которых трещины не допускаются. Точный расчет плит, опертых по контуру, представляет достаточно сложную задачу теории упругости. Он сводится к интегрированию дифференциальных уравнений упругой пластинки. Для плит из однородного материала эта теория разработана достаточно подробно. Для практических расчетов плит в упругой стадии существуют приближенные методы и составлены вспомогательные таблицы, позволяющие определить усилия в плитах при разных граничных условиях и нагрузках. Расчет плит, в которых по условиям эксплуатации допускаются трещины, производят методом предельного равновесия. При его использовании должна быть известна схема разрушения конструкции. Опытами установлено, что в предельном состоянии по прочности в плите образуется ряд линейных пластических шарниров: на опорах — сверху вдоль балок, в пролетах — снизу по биссектрисам углов плиты и в середине пролета — вдоль длинной стороны плиты (рис. 9.8, д). Исходя из этого, плиту рассматривают как систему жестких дисков, соединенных между собой пластическими шарнирами по линиям излома. Значение момента в пластическом шарнире на единицу его длины зависит от площади сечения рабочей арматуры As и определяется по формуле  В общем случае каждая панель плиты перекрытия испытывает действие шести изгибающих моментов: двух пролетных M1 и М2 и четырех опорных М3, М4, М5, М6(рис. 9.8, е). Для обеспечения равновесия плиты необходимо и достаточно, чтобы имело место равенство работ внешних Aq и внутренних AM усилий на возможных перемещениях. Работа внешней нагрузки  Работа внутренних усилий — изгибающих моментов на соответствующих углах поворота  (рис. 9.8, е) Учитывая небольшую величину , принимают Из условия равенства работ:  Основное уравнение метода предельного равновесия, выражающего связь между внутренними усилиями, нагрузкой и размерами:  Приведенные формулы содержат шесть неизвестных моментов. Задавшись их соотношениями, получим только одно неизвестное М, определив которое, по принятым соотношениям находят и остальные моменты.  После вычисления моментов подбирают арматуру в пролетах и на опорах как для элементов прямоугольного сечения с одиночной арматурой. В плитах, окаймленных по всему контуру монолитно связанными с ними балками, возникает распор, повышающий их несущую способность. Поэтому при подборе арматуры значения моментов, определенные расчетом, следует уменьшать до 20%. Плиты, опертые по контуру, передают нагрузку на балки в соответствии с грузовыми площадями (рис.9.8,ж). Балки рассчитывают как обычные неразрезные с учетом перераспределения усилий. При этом расчетные пролеты принимают равными расстоянию между гранями колонн, а для крайних пролетов — между гранью колонны и осью опоры на стене. Моменты в первом пролете и на первой промежуточной опоре  в средних пролетах и на средних опорах  где M0 — момент в свободно опертой балке; при треугольной нагрузке (рис. 9.8, и)  при трапецеидальной нагрузке (рис. 9.8, з)  где (q+v) — расчетная нагрузка на 1 м2 плиты; q — нагрузка от массы балки и части перекрытия с временной нагрузкой на ней. Площадь сечения продольной рабочей арматуры в пролетах определяют как для тавровых сечений, а на опорах — как для прямоугольных. И в пролетах и на опорах балки армируют сварными каркасами.  Особенности расчета и конструирования балочных сборно-монолитных перекрытий. Сборно-монолитные конструкции представляют собой рациональное сочетание в общей конструкции заранее изготовленных сборных элементов и дополнительно уложенных на месте строительства монолитного бетона (бетона омоноличивания) и арматуры. После приобретения монолитным бетоном прочности такая конструкция работает как единое целое. Сборно-монолитные железобетонные конструкции по основным конструктивным признакам разделяют на три класса (рис. 9.9):  класс А—сборные элементы воспринимают всю монтажную нагрузку и нагрузку от собственного веса монолитного бетона, служат несущей опалубкой и не нуждаются в установлении временных опор в процессе монтажа и производства работ; монолитный бетон располагается в основном выше нейтральной оси (рис. 9.9,а); класс Б — сборные элементы воспринимают лишь часть монтажной нагрузки и нагрузки от собственной массы монолитного бетона, служат опалубкой, но нуждаются в установлении временных опор в процессе монтажа и производства работ; нейтральная ось располагается в пределах высоты монолитной части сечения (рис. 9.9, б, е); класс В — сборные элементы в процессе монтажа иукладки монолитного бетона нагрузки не воспринимают, а служат лишь рабочей арматурой; монолитный бетон располагается по всей высоте поперечного сечения (рис.9.9,г). В качестве сборных элементов можно применять как специально запроектированные конструкции, так и типовые обычные или предварительно напряженные элементы (балки, плиты, ригели и т.п.). Размеры сборных элементов назначают из условия обеспечения их прочности при изготовлении, транспортировании и монтаже, а также прочности швов сопряжения с бетоном омоноличивания при их совместной работе. Для элементов, воспринимающих нагрузки, действующие при возведении конструкции, рекомендуется применять прямоугольные, тавровые, двутавровые, коробчатые, лотковые и другие типы сечений. Надежную связь бетона омоноличивания с бетоном сборных элементов рекомендуется осуществлять с помощью арматуры, выпускаемой из сборных элементов, путем устройства шпонок или шероховатостей поверхности, продольных выступов и т.п. Конструктивное сочетание сборных элементов и монолитного бетона во многих случаях является экономически выгодным, так как сборно-монолитные конструкции, объединяя достоинства тех и других, лишены некоторых их недостатков. Сборно-монолитные конструкции должны удовлетворять требованиям расчета: по несущей способности с целью обеспечения прочности нормальных и наклонных к продольной оси конструкции сечений, а также по контакту сборных элементов с монолитным бетоном (первая группа предельных состояний); по перемещениям, образованию, раскрытию и закрытию трещин (вторая группа предельных состояний). Расчет сборно-монолитных конструкций по предельным состояниям должен производиться для следующих двух стадий работы конструкции: - до приобретения бетоном омоноличивания заданной прочности на воздействие нагрузки от массы этого бетона и от других нагрузок, действующих на данном этапе возведения конструкции; - после приобретения бетоном омоноличивания заданной прочности, т. е. при совместной работе со сборными элементами — на нагрузки, действующие на данном этапе возведения и при эксплуатации конструкций. Согласно руководству по проектированию сборно-монолитных железобетонных конструкций сформулированы конструктивные требования, при соблюдении которых будет обеспечена прочность по контакту сборномонолитных конструкций при действии статических и многократноповторных нагрузок.  Сборные безбалочные перекрытия. Конструктивные решения. Особенности расчета. Безбалочное сборное перекрытие представляет собой систему сборных панелей, опертых непосредственно на капители колонн (рис. 11.35). Основное конструктивное назначение капителей в том, чтобы обеспечите жесткое сопряжение перекрытия с колоннами, уменьшить размер расчетных пролетов и создать опору для панелей. Сетка колонн — обычно квадратная размером 6X6 м Преимущество безбалочных панельных перекрытий в сравнении с балочными — в лучшем использованииобъема помещений из-за отсутствия выступающих ребер, облегчении устройства различных производственных проводок и коммуникаций. Благодаря сравнительно небольшой конструктивной высоте безбалочного перекрытия уменьшается общая высота многоэтажного здания и сокращается расход стеновых материалов. Безбалочные панельные перекрытия применяют преимущественно для многоэтажных складов, холодильников, мясокомбинатов, а также для других производственных зданий с большими временными нагрузками. При временных нагрузках на перекрытия 10 кН/м2 и более безбалочные панельные перекрытия экономичнее балочных.  Конструкция сборного безбалочного перекрытия состоит из трех основных элементов: капители, надколонной панели и пролетной панели. Капитель опирается науширения колонны и воспринимает нагрузку от надколонных панелей, идущих в двух взаимно перпендикулярных направлениях и работающих как балки. В целях создания неразрезностинадколонные панели закрепляют поверху сваркой закладных деталей. Пролетная панель опирается по четырем сторонам на надколонные панели, имеющие полки, и работает на изгиб в двух направлениях как плита, опертая по контуру. После сварки закладных деталей панели в сопряжениях замоноличивают. Безбалочное сборное перекрытие работает подобно ребристому перекрытию с плитами, опертыми по контуру, в котором надколонные панели выполняют роль широких балок. Панели перекрытий выполняют ребристыми (см, рис. 11.35) или пустотными (рис. 11.36), а капители — полными или сплошными. Колонны имеют поэтажную разрезку.  Экспериментальные исследования безбалочных перекрытий показали, что надколонные панели в поперечном направлении обладают небольшой деформативностью, и продольная рабочая арматура может в них располагаться по всему поперечному сечению равномерно. Пролетный момент квадратной панели определяют с учетом ее частичного закрепления в контурных ребрахи с учетом податливости опорного контура. Опорные и пролетные моменты надколонных панелей определяют как для неразрезной балки с учетом перераспределения моментов. Расчетный пролет надколонных панелей принимают равным расстоянию в свету между краями капители, умноженному на 1,05. Капители рассчитывают в обоих направлениях на нагрузку от опоры давлений и моментов надколонных плит. Расчетную арматуру укладывают по верху капители, стенки капителей армируют конструктивно. Кроме того, капители рассчитывают на монтажную нагрузку как консоли. Колонны каркаса рассчитывают на действие продольной сжимающей силы N от нагрузки на вышележащих этажах и на действие изгибающего момента М от односторонней временной нагрузки на перекрытии. Монолитные безбалочные перекрытия. Конструктивные решения. Расчет на полосовую и сплошную нагрузку. Они представляют собой гладкую плиту, опертую через капителина колонны. Толщину плиты назначают из условия достаточной ее жесткости h= (1/32... 1/35)/l2, где l2 — размер большего пролета плиты. Монолитную безбалочную плиту армируют рулонными или плоскими сварными сетками, укладываемыми над колоннами и в пролетах. Над колоннами стержни укладывают поверху в двух направлениях, в середине плиты — понизу в двух направлениях. В пересечениях надколонных и пролетных полос необходима установка как нижней (рис. 9.10,г), так и верхней рабочей арматуры (рис. 9.10,б). Вблизи колонн верхние сетки раздвигаются, либо в сетках устраивают отверстия с установкой дополнительных стержней, компенсирующих прерванную арматуру. Капители армируют конструктивно, по углам ставят стержни диаметром 8... 10 мм и охватывают их горизонтальными хомутами. 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 полосовомзагружении в перекрытии образуются три линейных шарнира пластичности (рис. 9.10, (3). Два верхних располагаются на расстоянии  от осей колонн, нижний — в середине пролета. Используя условие при одинаковом армировании обоих опорных сечений получим    При сплошном загружениибезбалочного перекрытия каждая панель разделяется пластическими шарнирами на четыре звена, поворачивающихся вокруг опорных линейных пластических шарниров, оси которых расположены в зоне капителей, обычно под углом 45° к рядам колонн (рис. 9.10, е). Расчетное уравнение для квадратной панели   *z |