Принципы компоновки жбк зданий. Конструктивные схемы. Деформационные швы

• Название: Принципы компоновки жбк зданий. Конструктивные схемы. Деформационные швы
• Дата: 27.05.2022
• Размер: 7.65 Mb.
• Имя файла: Printsipy_komponovki_ZhBK_zdany.docx
• Тип: Документы; #552742
• страница: 8 из 9

Особенности определения усилий в двухветвевых 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 смежду осями ветвей, расстоянием s между осями распорок, числом сплошной части, общей длиной l. Поскольку ригелями рамного стержня служат короткие жесткие распорки, а стойками — менее жест­кие ветви колонны, деформациями ригелей можно прене­бречь и с практически достаточной точностью считать их абсолютно жесткими. Другая возможная расчетная схема — с упругими ригелями — как показали исследования, приводит к несущественному уточнению результатов расчета.­



После определения из расчета поперечной рамы уп­ругих реакций Rс вычисляют усилия в расчетных сече­ниях М, N, Q относительно геометрической оси двухветвевой колонны. Усилия же в ветвях и распорках опре­деляют в последующем расчете при подборе сечений. Продольные силы в ветвях колонны



где М, N— расчетные усилия по оси двухветвевой колонны;



коэффициент продольного изгиба.

Изгибающий момент ветвей при нулевой точке моментов в середине высоты панели:



Изгибающий момент и поперечная сила в распорке равны:





Если одна из ветвей при определении продольной си­лы окажется растянутой, то следу­ет выполнить расчет двухвствевой колонны с учетом по­ниженной жесткости этой растянутой ветви. В этом слу­чае изгибающие моменты в сжатой ветви и распорках определяют из условия передачи всей поперечной силы в сечении колонны на сжатую ветвь.

37. 
    Особенности расчета и конструирования коротких консолей колонн.
    

Короткие консоли колонн при рассчитывают на действие опорного давления от подкра­новых балок.



Коэффициент, учитывающий влияние хомутов, расположенных по высоте консоли:



где ;

Угол наклона сжа­той грани консоли к горизонтали . Армируют кон­соли горизонтальными или наклонными под углом 45° хомутами. Шаг хомутов должен быть не более 150 мм и не более h/4. Высота сечения консоли у свободного края должна быть (где h — высота опорного се­чения).

Площадь сечения продольной арматуры консоли А_s подбирают по увеличенному на 25 % значению изгиба­ющего момента, действующего в месте примыкания кон­соли к колонне





Про­дольную арматуру снабжают на конце приваренными анкерам в виде шайб или уголков.

38. 
    Конструкции покрытия одноэтажных каркасных производственных зданий. Ребристые плиты. Плиты типа «2Т», «П», КЖС и другие. Их конструкция, особенности расчета.
    

Внастоящеевремясуществуетцелыйрядтиповплит (панелей) покрытий, решаемыхпобеспрогоннойсхеме, ипостоянноразрабатываютсяновыеконструктивныере­шения. Наибольшеераспространениеполучилиплитыпролетом 12 м (рис. 11.9, а) и 6 м, шириной 3 м (основ­ные) и 1,5 м (доборные) сдвумяпродольнымиипопереч­нымиребрами. Основнаяпродольнаяарматуравыполня­етсяпредварительнонапряженной. Полкаармируетсясварнойсеткой, поперечныеребра—сварнымикаркаса­ми. Толщинаполкипринимается 2,5 смдляплитпроле­том 12 ми 3 смдляплитпролетом 6 м. Бетонплитl=12 мклассовВ30...В40, плитl=6 м—В15...В30. Вря­деслучаевуменьшаютвысотусеченияпродольныхреберкопоре, чтодаетэкономиюбетона (до 9 %) иснижаетстоимостьконструкции. Посколькунагрузкаотсобствен­ноймассыплитпокрытиясоставляетзначительнуюдолюотполнойнагрузки, целесообразноизготовлятьихизбе­тонаналегкихзаполнителях (7=18 кН/м3), чтоснижа­етмассуконструкцийдо 25 %.

Расчетплитвпродольномнаправлениипроизводяткакоднопролетныхсвободноопертыхбалоктавровогосечениянасовместноедействиепостоянных (отмассыплитыикровли) ивременных (отснега) нагрузок. Полкаплитывзависимостиотрасстояниямеждупо­перечнымиребрамирассчитываетсякакнеразрезнаяба­лочнаяплитаилиплита, опертаяпоконтуру. Наиболеесложноенапряженноесостояниевплитевозникает в опорныхсечениях, которыеусиливаютсявутамииармируютсядополнительнымисетками.



Весьмаэкономичнымиипростымивизготовлениияв­ляютсяплитытипа«2Т»размерами 3X6, 3X12 мприпоперечномрасположенииригелей) и 3X18, 3X24 м (припродольном).Кнедостаткамэтихконструкцийотноситсясложностьустройствапродоль­ныхшвовмеждуплитами.

Существуетдваспособаизготовленияэтихплит: пол­каплитыиребрабетонируютсясовместно; продольныепредварительнонапряженныеребраизготовляютзара­нееизбетонаклассаВ40, азатембетонируютполку. Связьреберсполкойобеспечиваютзасчетустройствавыпусковарматурыисцеплениябетона. Раздельноеиз­готовлениеэкономичнее, посколькупозволяетснизитьклассбетонаполокдоВ15. Продольнаяарматураре­бер—извысокопрочнойстали, полкаармируетсясетка­ми. Впродольномнаправленииплитырассчитываюткаксвободноопертыеоднопролетныебалкитавровогосече­ния, впоперечном—учитываетсяразгружающеевлияниесвесовполок.



ПлитакрупноразмернаяжелезобетоннаясводчатаяКЖСпредставляетсобойкороткуюцилиндрическуюобо­лочкуспредварительнонапряженнымиребрами—диа­фрагмамисегментногоочертания. Размерыплитвплане 3X12, 3X18 и 3X24 м. Очертаниеповерхно­стиоболочкипринимаютноквадратнойпараболе. Тол­щинаоболочкинедолжнабытьменее 30 ммвсерединепролетасутолщениемдо 140...160 ммуторцов. Высотупоперечногосеченияплитывсерединепролетапринима­ют(1/15...1/20)lвзависимостиотпролетаинагрузки. Дляуменьшениямассыплитыдиафрагмыпроектируютминимальнойтолщины (40 мм) свертикальнымиребра­мижесткости. Основнуюнапрягаемуюарматурураспо­лагаютвнижнейчастидиафрагмы. Диафрагмуар­мируютсварнымикаркасамитольковопорныхзонах, ввертикальныхребрахустанавливаютстержни-подвес­ки. Армируютоболочкисварнойсеткой, подбираемойпорасчету. Сопряжениеоболочкисдиафрагмойвыполняютспомощьюпологихвутов.

Прирасчетеплитурассматриваюткакцилиндрическийсвод, работа­ющийсовместносдиафрагмами. Полагают, чтовдольнаправляющейоболочкидействуеттолькопродольнаясилаN,поперек—поперечныесилыQиизгибающиемоментыМ.


ПлитыКЖСэкономичны, достаточнопростывизго­товлении. Наиболеесущественнымихнедостаткомявля­етсятрудоемкостьустройствакровлипокриволинейнойповерхности.

НарядусКЖСразработаныкрупноразмерныеплитыпокрытийтипаПразмерами 3X18, 3X24 мподмалоуклоннуюкровлю. ДостоинствоэтихплитпосравнениюсплитамиКЖС—упрощениеработпоуст­ройствукровли, астоимостьплиттипаПсучетомэкс­плуатационныхрасходовпримерноравнастоимостиплитКЖС. Общимнедостаткомкрупноразмерныхплитявля­етсяусложнениеустройствавнутреннихкоммуникацийвуровнепокрытия.



Впоследниегодыпредложенытехническиерешенияплитпокрытия, направленныенаснижениерасходама­териаловитрудоемкостивозведения. Книмотносятсяплитысрешетчатымиребрамиподмалоуклоннуюкров­лю 3X18, 3X24 м, атакженеразрезныеребристыепли­ты 3X24 м, укладываемыепостропильнымконструкци­ямшагом 6 м.

39. 
    Балки покрытий. Особенности расчета. Конструирование.
    

Балки покрытий могут иметь пролет 12 и 18 м, а в отдельных конструкциях — пролет 24 м. Очертание верх­него пояса при двускатном покрытии может быть трапе­циевидным с постоянным уклоном, ломанным или криволинейным. Балки односкатного покры­тия выполняют с параллельными поясами или ломаным нижним поясом, плоского покрытия — с параллельными поясами. Шаг балок покрытий — 6 или 12 м.

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 верхнею пояса (1 :12) и типовой размер высоты сечения на опо­ре (800 мм или 900 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. 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 трещиностойкостьприопорного 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 напрягаемойарматурой, размещаемой в уровне верха сечения на опоре. Этим уменьшаются эксцентриситет силы обжатия и предварительные растягивающие на­пряжения в бетоне верхней зоны.




Балки покрытия рассчитывают как свободно лежа­щие; нагрузки от плит передаются через ребра. При пяти и больше сосредоточенных силах нагрузку заменяют эквивалентной равномерно распределенной. Для дву­скатной балки расчетным оказывается сечение, распо­ложенное на некотором расстоянии х от опоры. Так, при уклоне верхнего пояса 1:12 и высоте балки в середине пролета h=l/12, высота сечения на расстоянии от опоры составит



Момент при равномерно распреде­ленной нагрузке



площадь сечения продольной арматуры



Расчетным будет то сечение балки по ее длине, в ко­тором A_sxдостигает максимального значения. Для оты­скания этого сечения приравнивают нулю производную



Из решения квадратного уравнения находят x=0,37l. В общем случае расстояние от опоры до расчетного се­чения x=0,35...0,4l.

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.

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 %.
­

40. 
    Сведения о конструкциях ферм. Расчет и проектирование.
    

Железобетонные фермы применяют при пролетах 18, 24 и 30 м и шаге 6 или 12 м. В железобетонных фер­мах в сравнении со стальными расход металла почти вдвое меньше, но трудоемкость и стоимость изготовле­ния немного выше. При пролетах 36 м и больше, как правило, применяют стальные фермы.

При скатных, малоуклонных и плоских покрытияхприменяют железобетонные фермы, отличающиеся очер­танием поясов и решетки и имеющие различные техни­ко-экономические показатели. Различают следующие основные типы ферм: сегментные с верхним поясом ломаного очертания и прямолинейными участка­ми между узлами; арочные раскосные с редкой решеткой и верхним поясом плавного криво­линейного очертания;арочные безраскосные с жесткими узлами в примыкании стоек к поясам и верхним поясам криволинейного очертания;полигональные с параллельными поясами или с малым уклоном верхнего пояса трапециевидного очер­тания;полигональные с ломаным нижним поясом.





Высоту ферм всех типов в середине пролета обычно принимают равной 1/7... 1/9 пролета. Панели верхнегопояса ферм, за исключением арочных раскосных, проек­тируют размером 3 м с тем, чтобы нагрузка от плиты покрытия передавалась в узлы ферм и 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. В арочных раскосных фермах изгибающие момен­ты от внеузловогозагружения верхнего пояса уменьша­ются благодаря эксцентриситету продольной силы, вызывающему момент обратного знака, что позволяет уве­личить длину панели верхнего пояса и сделать решетку более редкой. В арочных 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 как их центр тяжести расположен ниже уровня опор.

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.

Ширину сечения поясов ферм из условий удобства изготовления принимают 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 и спаренной 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. 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.

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 листам, и сетки.


Расчет ферм выполняют на действие постоянных и временных нагрузок — вес покрытия и фермы, нагруз­ки от подвесного транспорта. Вес покрытия считаетсяприложенным к узлам верхнего пояса, а нагрузки от под­весного транспорта — к узлам нижнего пояса. В расчете учитывают неравномерноезагружение 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 усилий 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.

Расчет трещиностойкости растянутого пояса раскос­ной фермы необходимо выполнять с учетом изгибающих моментов, возникающих вследствие жесткости узлов. Эти моменты в фермах со слабо работающей решеткой достаточно точно могут быть определены из рассмотрения нижнего пояса как неразрезной балки с заданными осад­ками опор. Последние находят по диаграмме переме­щений стержней фермы.

Расчет фермы выполняют также на усилия, возника­ющие при изготовлении, транспортировании и монтаже.

В расчетной схеме безраскосной фермы в расчетах прочности и трещиностойкости принимают жесткое сое­динение поясов и стоек в узле. Усилия М,Q, N опреде­ляют как для статически неопределимой системы с замк­нутыми контурами. Здесь возможны как строгие, так и приближенные способы расчета.