Принципы компоновки жбк зданий. Конструктивные схемы. Деформационные швы
 Скачать 7.65 Mb.
|
|
Конструирование монолитных безбалочных перекрытий. Безбалочное монолитное перекрытие представляет собой сплошную плиту, опертую непосредственно на колонны с капителями (рис. П.37, а). Устройство капителей вызывается конструктивными соображениями, с тем чтобы создать достаточную жесткость в месте сопряжения монолитной плиты с колонной, обеспечить прочность плиты на продавливание по периметру капители, уменьшить расчетный пролет безбалочной плиты и более равномерно распределить моменты по ее ширине. Безбалочные перекрытия проектируют с квадратной или прямоугольной равнопролетной сеткой колонн. Отношение большего пролета к меньшему при прямоугольной сетке ограничивается, отношением l2/l1<1.5. Рациональная квадратная сетка колонн — 6x6 м. По контуру здания безбалочная плита может опираться на несущие стены, контурные обвязки или консольно выступать за капители крайних колонн (рис. 11.37, б). Для опираниябезбалочной плиты на колонны в производственных зданиях применяют капители трех типов (рис. 11.37, в): тип I — при легких нагрузках, типы II и III — при тяжелых нагрузках. В капителях всех трех типов размер между пересечениями напряжений скосов с нижней поверхностью плиты принят исходя из распределения опорного давления в бетоне под углом 45°. Этотразмер принимаютс=0,2...0,3l. Размеры и очертание капителей должны быть подобраны так, чтобы исключить продавливание безбалочной плиты по периметру капители. 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. Пролетные моменты воспринимаются сетками уложенными внизу, а опорные моменты — сетками, уложенными вверху. Применяемые для армирования безбалочной плиты узкие сетки с продольной рабочей арматурой на участках, где растягивающие усилия возникают в двух направлениях, укладывают в два слоя по двум взаимно перпендикулярным направлениям (рис. 11.40). Вблизи колонн верхние сетки раздвигают либо устраивают в них отверстия с установкой дополнительных стержней, компенсирующих прерванную арматуру. Капители колонн армируют по конструктивным соображениям, главным образом для восприятия усадочных и температурных усилий (рис. 11.41). Особенности конструктивных решений безбалочных сборно-монолитных перекрытий. В безбалочных сборно-монолитных перекрытиях остовом для монолитного бетона служат сборные элементы — надколонные и пролетные панели (рис. 11.42). Одно из возможных решений состоит в том, что капители на монтаже временно крепят к колоннам съемными хомутами. Связь между колонной и капителью создается после замоноличивания перекрытия и образования бетонных шпонок на поверхности колонны. На капителях колонн в двух взаимно перпендикулярных направлениях укладывают надколонные плиты толщиной 50...60 мм; в центре — пролетную плиту такой же толщины, опертую по контуру. Сборные плиты — предварительно напряженные, армированные высокопрочной арматурой. Сборный остов перекрытия замоноличен слоями бетона толщиной 40...50 мм по пролетной плите и 90...100 мм по надколонным плитам. В целях создания неразрезности в местах действия опорных моментов уложена верхняяарматура в виде сварных сеток. В этом перекрытии объем монолитного бетона составляет около 50 % общего бетона перекрытия. Общий расход бетона и арматуры для сборно-монолитных или монолитных безбалочных перекрытий превышает соответствующий расход для сборных безбалочных перекрытий, выполненных из ребристых или пустотных панелей, при одинаковых нагрузках.  Железобетонные фундаменты. Типы фундаментов, их конструктивные решения. В инженерных сооружениях, промышленных и гражданских зданиях широко применяют железобетонные фундаменты. Они бывают трех типов (рис. 12.1): отдельные — под каждой колонной; ленточные — под рядами колонн в одном или двух направлениях, а также под несущими стенами; сплошные — под всем сооружением. Фундаменты возводят чаще всего на естественных основаниях (они преимущественно и рассмотрены здесь), но в ряде случаев выполняют и на сваях. В последнем случае фундамент представляет собой группу свай, объединенную поверху распределительной железобетонной плитой — ростверком. Отдельные фундаменты устраивают при относительно небольших нагрузках и достаточно редком размещении колонн. Ленточные фундаменты под рядами колонн делают тогда, когда подошвы отдельных фундаментов близко подходят друг к другу, что обычно бывает при слабых грунтах и больших нагрузках. Целесообразно применять ленточные фундаменты при неоднородных грунтах и внешних нагрузках, различных по значению, так как они выравнивают неравномерные осадки основания. Если несущая способность ленточных фундаментов недостаточна или деформации основания под ними больше допустимых, то устраивают сплошные фундаменты. Они в еще большей мере выравнивают осадки основания. Эти фундаменты применяют при слабых н неоднородных грунтах, а также при значительных и неравномерно распределенных нагрузках. Стоимость фундаментов составляет 4...6 % общей стоимости здания. Тщательной проработкой конструкции фундаментов можно достичь ощутимого экономического эффекта. Для крупных сооружений конструкцию фундаментов выбирают из сопоставления стоимости, расхода материалов и трудовых затрат при различных вариантах конструктивных решений. По способу изготовления фундаменты бывают сборные и монолитные.  Отдельные фундаменты под колонны. Конструкции сборных и монолитных фундаментов. Конструкции сборных фундаментов В зависимости от размеров сборные фундаменты колонн выполняют цельными н составными. Размеры цельных фундаментов (рис. 12.2) относительно невелики. Их выполняют из тяжелых бетонов классов В15...В25, устанавливают на песчано-гравийную уплотненную подготовку толщиной 100 мм. В фундаментах предусматривают арматуру, располагаемую по подошве в виде сварных сеток. Минимальную толщину защитного слоя арматуры принимают 35 мм. Если под фундаментом нет подготовки, то защитный слой делают не менее 70 мм. Сборные колонны заделывают в специальные гнезда (стаканы) фундаментов. Глубину заделки d2принимают равной 1...1,5 большему размеру поперечного сечения колонн или в 1,5 раза больше. Толщина нижней плиты гнезда должна быть не менее 200 мм. Зазоры между колонной и стенками стакана принимают следующими: понизу — не менее 50 мм, поверху — не менее 75 мм. При монтаже колонну устанавливают в гнездо с помощью подкладок и клиньев или кондуктора и рихтуют, после чего зазоры заполняют бетоном класса В17,5 на мелком заполнителе. Сборные фундаменты больших размеров, как правило, выполняют составными из нескольких монтажных блоков (рис. 12.3). На них расходуется больше материалов, чем на цельные. При значительных моментах и горизонтальных распорах блоки составных фундаментов соединяют между собой сваркой выпусков, анкеров, закладных деталей н т. п.  Конструкции монолитных фундаментов Монолитные отдельные фундаменты устраивают под сборные и монолитные каркасы зданий и сооружений. Типовые конструкции монолитных фундаментов, сопрягаемых со сборными колоннами, разработаны под унифицированные размеры (кратные 300 мм): площадь подошвы — (1,5Х 1,5)...(6X5,4) м, высота фундамента — 1,5; 1,8; 2,4; 3; 3,6 и 4,2 м (рис. 12.4). В фундаментах приняты: удлиненный подколонник, армированный пространственным каркасом; фундаментная плита с отношением размера вылета к толщине до 1:2, армированная двойной сварной сеткой; высоко размещенный армированный подколонник. Монолитные фундаменты, сопрягаемые с монолитными колонками (рис. 12.5), бывают по форме ступенчатыми и пирамидальными (ступенчатые по устройству опалубки проще). Общую высоту фундамента h принимают такой, чтобы не требовалось его армирования хомутами и отгибами. Давление от колонн передается на фундамент, отклоняясь от вертикали в пределах 45°. Этим руководствуются при назначении размеров верхних ступеней фундамента (см. рис. 12.5, в).  Монолитные фундаменты, как н сборные, армируют сварными сетками только по подошве. При размерах стороны подошвы более 3 м в целях экономии стали применяют нестандартные сварные сетки, в которых половину стержней не доводят до конца на 1/10 длины (см. рис. 12.5, д). Для связи с монолитной колонной из фундамента выпускают арматуру с площадью сечения, равной расчетному сечению арматуры колонны у обреза фундамента. В пределах фундамента выпуски соединяют хомутами в каркас, который устанавливают на бетонные или кирпичные прокладки. Длина выпусков из фундаментов должна быть достаточной для устройства стыка арматуры согласно существующим требованиям. Стыки выпусков делают выше уровня пола. Арматуру колонн можно соединять с выпусками внахлестку без сварки по общим правилам конструирования таких стыков. В колоннах, центрально сжатых или внецентренно сжатых при малых эксцентриситетах, арматуру соединяют с выпусками в одном месте; в колоннах, внецентренно сжатых при больших эксцентриситетах, — не менее чем в двух уровнях с каждой стороны колонны. Если при этом на одной стороне сечения колонны находится три стержня, то первым соединяют средний. Арматуру колонн с выпусками лучше соединять дуговой сваркой. Конструкция стыка должна быть удобной для монтажа и сварки. Если все сечение армировано лишь четырьмя стержнями, то стыки выполняют только сварными.  Расчет центрально нагруженных отдельных фундаментов под колонны. Расчет фундамента состоит из двух частей: расчета основания (определяют форму и размеры подошвы) и тела фундамента (высоту фундамента, размеры его ступеней и сечения арматуры). Расчет основания фундамента. Определение размеров подошвы фундамента производят при допущении, что реактивное давление на грунт по подошве фундамента распределяется по линейному закону, например при центральном нагружении по прямоугольной эпюре (рис. 10.3). В действительности распределение давления зависит от свойств грунта, жесткости фундамента и имеет более сложный характер. Однако, как показали исследования, принятое допущение упрощает расчет и не приводит к ошибкам. Нагрузками, создающими давление на грунт, являются продольная сила N, передаваемая колонной, и собственный вес фундамента, включая вес грунта на его ступенях Gф. Площадь подошвы Аf должна быть подобрана так, чтобы среднее давление под подошвой не превышало расчетного давления на грунт R0:   Значение продольного усилия принимают с коэффициентом надежности по нагрузке Yf = 1поскольку расчет основания производят по деформациям. Обозначив глубину заложения подошвы фундамента Н получают:  откуда  По найденной площади устанавливают размеры сторон подошвы фундамента, округляя их в большую сторону до значения, кратного 30 см, если применяют металлическую инвентарную опалубку, и 10 см при использовании неинвентарной опалубки. Далее переходят к расчету прочности тела фундамента. Расчет тела фундамента. Высоту фундамента определяют из условия его прочности на продавливание в предположении, что продавливание происходит по поверхности пирамиды, боковые стороны которой начинаются у колонны и наклонены под углом 450 к вертикали. Расчет на продавливание выполняют по периметру колонн и по пирамиде, наклоненной под углом 450 и 26,60. Расчет на продавливание по периметру колонны ведут исходя из условия:  где  – касательные напряжения среза при продавливании,  – сопротивление на срез при продавливании.  – периметр колонны    Расчет на продавливание по пирамиде ведут исходя из условия:   c – расстояние от грани колонны до рассматриваемого сечения  – периметр нижнего основания пирамиды продавливания    – коэффициент продольного армированияЕсли – то высота ступеней достаточна, если  – то недостаточна. Создаем фундамент в котором не будет происходить продавливания.Расчет арматуры по подошве фундамента:     Отсюда   Особенности расчета внецентренно нагруженных отдельных фундаментов под колонны. Фундаменты под внецентренно сжатые колонны испытывают воздействие нормальной силы N, изгибающего момента М и поперечной силы Q (рис. 10.4,а). При небольших моментах фундаменты проектируют квадратными в плане, при значительных — прямоугольными с большим размером в плоскости действия момента.  Требуемую площадь фундамента определяют предварительно по формуле с коэффициентом 1,2...1,6, учитывающим влияние момента:  Вычислив площадь подошвы фундамента и задавшись соотношением сторон b/a= (0,65...0,85), определяют a и b.  Затем находят максимальное и минимальное давление под краем подошвы в предположении линейного распределения напряжений в грунте (рис. 10.4, б,г):      — эксцентриситет продольной силы относительно центра тяжести подошвы фундамента.При этом должны выполняться условия   Расчет на продавливание такой же как для центрально-нагруженных фундаментов (напряжение среза сравниваем с максимальным сопротивлением срезу). Расчет армирования подошвы: В направлении действия момента:   В направлении перпендикулярном плоскости действия момента:   После определения моментов подсчитывают требуемое количество арматуры в каждом направлении по формуле   |