27. Прогибы железобетонных элементов на участках с трещинами в растянутой зоне

Основная задача расчета состоит в определении жесткости при наличие трещин.

Рассмотрен элемент балки в зоне чистого изгиба

Ширина раскрытия трещин а_crec не превышает предельно допустимой ε_bc<ε_b ε_bc=ψ_bε_b ψ_b=ε_bc/ε_b ψ_b=0,9ε_b – относительная деформация бетона сжатой зоны

ε_b – max в сечении над трещиной и min между трещинами

Неравномерность деформаций и напряжений в арматуре растянутой зоны учитывают ε_sc=ψ_sε_s ψ_s= ε_sc/ε_sпри расчете элементов по деформациям при наличие трещин учитывают: 1) н.о. – волнообразная в сечении с трещиной 2) напряжения в бетоне и арматуре неравномерны по длине элемента, эти факторы учитывают коэф. ψ_s и ψ_b 3) жесткость элемента зависит от величины нагрузки и длительности ее действия коэф. λ_b=ε_l/(ε_l+ε_pl) 4) жесткость элемента по длине в сечении с трещиной min 5) трещины располагаются на расстоянии 1/r друг от друга с шириной a_crec в сечении с трещиной напряжения в бетоне сжатой зоны σ_b принимаем равные по всей высоте сжатой зоны 6) в сечении с трещиной все растягивающие напряжения воспринимает арматура 1/r=(ε_sc+ ε_bc)/h₀ подставив 1/r=(ψ_sσ_s/E_s +ψ_bσ_b/λ_bE_b)/h₀ напряжения в бетоне и арматуре равны σ_sA_s=σ_bA_b¹ или М=σ_sA_sz=σ_bA_b¹z находим σ_s и σ_b получим 1/r=(М/h₀z) / (ψ_s/A_sE_s+ ψ_b/A_b¹λ_bE_b) Жесткость по сечению с трещиной В=h₀z / (ψ_s/A_sE_s+ ψ_b/A_b¹λ_bE_b)

Кривизна при предварительном напряжении 1/r=(М/h₀z)·(ψ_s/A_sE_s+ ψ_b/A_b¹λ_bE_b) – (N_totψ_s/h₀A_sE_s)

28. Сведения о расчете и проектирование жбк

Принципы проектирования ЖБК

1. расчет жбк по предельным состояниям 2) унификация и стандартизация 3) учет технических особенностей

Для практических расчетов формулы для кривизны унифицируют.

Кривизна при предварительном напряжении 1/r=(М/h₀z)·(ψ_s/A_sE_s+ ψ_b/A_b¹λ_bE_b) – (N_totψ_s/h₀A_sE_s)Формула для приведенной площади бетона записывают A_b¹_red = (φ_f +ξ)bh₀ где φ_f - коэф. учитывающий высоту сжатой зоны, случай расчета (для тавровых), есть ли в сечении напрягаемая арматура. φ_f =[(b_f¹-b)h_f¹+υ/λ·(A_s¹+A_sp¹)]/bh₀

Универсальная формула для кривизны учитывающая любую форму сечения и наличия всех видов арматуры

1/r=(М/h₀z)·(ψ_s/A_sE_s+ ψ_b/(φ_f +ξ)bh₀λ_bE_b) – (N_totψ_s/h₀A_sE_s)Плечо внутренней пары сил z=h₀(1-[(h_f¹/h₀)φ_f¹+ ξ²] / 2(φ_f¹+ ξ²))

ξ от 0,2 до 1 см – относительная высота сжатой зоны в сечении с трещиной

Для случаев требующих точное определение применяют интегрирование с разбивкой балки на отдельные участки.

В общем случае полная кривизна равна1/r=(1/r)₁ - (1/r)₂ + (1/r)₃ - (1/r)₄

(1/r)₁ – кривизна от непродолжительного действия полной нормативной нагрузки

(1/r)₂ - кривизна от непродолжительного действия постоянной и временной длительной нормативных нагрузок

(1/r)₃ - кривизна от продолжительного действия постоянной и временной длительной нагрузок

(1/r)₄ – кривизна от выгиба при ПНПолный прогиб конструкции f=f₁-f₂+f₃-f₄

Прогибы рассчитывают от действия нормативных нагрузок, принимая EJ=B f=(1/r)γM. Полный прогиб конструкции в любом сечении

29. Конструктивные схемы многоэтажных зданий

Многоэтажные гражданские каркасные и панельные здания проектируют 12-16 этажей. Высота этажа более 2,5м. Гражданские здания бывают с полным и неполным каркасом. Пространственная жесткость каркасных зданий обеспечивается рамной, связевой и рамно-связевой системой. Основные элементы каркаса – вертикальные связевые диафрагмы и связывающие их перекрытия. Каркасы всех типов различаются лишь способом соединения ригеля с колонной. Связевые – шарнирное соединение, рамные – жесткие, рамно-связевые – жесткие и шарнирные.

Важнейшее условие – обеспечение сопротивление горизонтальным нагрузкам.

При поперечных рамах горизонтальные нагрузки воспринимают вертикальные конструкции. Здание в поперечном направлении работает по рамно-связевой системе, а в продольном направлении по связевой. При этом вертикальные диафрагмы – стены лестничных клеток и перегородки.

Многоэтажные промышленные здания. Число этажей от 3 до 7, пролет от 18-36 м, высота этажа кратка 1,2 м, т.е. 3,6; 4,8;6 м. Наиболее распространенная сетка колонн 6*6,9*6, 12*6 м. Основные несущие конструкции – жб рамы и связывающие их перекрытия. Жесткость здания обеспечивает в поперечном направлении работой многоэтажных рам с жесткими узлами – по рамной системе, а в продольной –работой вертикальных стальных связей или жб диафрагм – по связевой системе.

Промздания чаще всего делают с полным каркасом. Пространственная жесткость каркасных зданий обеспечивается рамной, связевой и рамно-связевой системами.

В промзданиях с ригельно-балочными перекрытиями могут применяться каркасы всех трех типов. Рамы с жесткими узлами применяются для зданий с большими временными нагрузками на перекрытие. Высота этажа от 3,6-7,2м. Устойчивость в плоскости рамы обеспечивается жесткостью узлов и связевыми диафрагмами. Жесткость в продольном направлении обеспечивается вертикальными металлическими связями по колоннам и панелями-распорками в перекрытии. Вертикальные связи могут быть ж/б или металлическими, устраиваемые в каждом ряде по линии колонн в каждом этаже в середине температурного блока.

жесткие узлы сопряжения в рамных схемах выполняют путем пропуска рабочей арматуры ригеля в верхней части стыка (неразрезная конструкция ригеля). При шарнирном соединении в связевых системах ригель ставят на консоль колонны и сваривают закладные детали. Сетка колонн 6*6, 6*9, 6*12м

Пространственная жесткость здания обеспечивается в поперечном направлении работой многоэтажных рам, в продольном – работой вертикальных стальных связей.

30. Сведения расчета рам многоэтажных зданий + ф

Определение расчетных усилий и подбор сечения многоэтажных рам

Блок рам представляет собой пространственный каркас из плоских рам многоэтажного здания с определенным шагом и связывающими их перекрытиями, длина такого блока равна расстоянию между температурными швами. Для предварительного расчета достаточно пригоден ручной метод с расчленением на отдельные рамы. Расчет идет с определения ветровых нагрузок, постоянных и временных и горизонтальных ветровых. При этом все нагрузки считают приложенными ко всем рамам блока одновременно т.е. пространственный характер расчета не учитывают и каждую раму рассчитывают отдельно. Цель расчета – определение внутренних усилий в стойках и ригелях многоэтажной многопролетной рамы. Такая рама является статически неопределимой и для ее расчета нужно предварительно задаться жесткостью ригелей и стоек и их соотношением.

Размеры сечения устанавливают приблизительно предварительным расчетом.

Ригель рассчитывают на опорный момент М_оп=(0,6-0,7)М_о, где М_о – балочный момент для соответствующей нагрузки. Рабочая высота ригеля Ширина сечения ригеля b_ригеля=(0,3-0,4)h_ригеляЕсли в здании преобладают вертикальные нагрузки то подбор сечения колонн можно провести без учета изгибающего момента А=(1,3-1,5)N/R_b

31. Монолитные ребристые перекрытия. Конструирование и расчет + ф

Монолитная плита со всех сторон опирается на ГБ и ВБ расчет длинны в плите либо расстоянию между гранями балок либо расстоянию от грани балки до центра площадки опирания плиты на каменную кладку. Особенности таких плит является очень маленький изгибающий момент в направлении длинной стороны этим моментом пренебрегают. Для расчета таких плит мысленно вырежем полоску шириной 1 м в направлении короткой стороны. В результате расчетная схема представляет собой многопролетную неразрезную балку и поэтому плита называется плитой балочного типа. Если пролеты примерно одинаковые то такие в плите обычно определяют по табличным значениям. М_кр=g^погL_кр²/11; М_в= - g^пог L_мак²/11;М_ф= -М_с = g^погL_cp²/16 арматурные плиты свариваются арматурными сетками в которых раб арматура расположена в направлении короткой стороны.

Для таких плит опред. изгиб момент как вдоль короткой так и вдоль длинной стороны значение изгиб момента опред. по таблицам в зависимости от соотношение длин сторон. Усилие P = g L_glL_к ;

Мi = В p l в этом случае армирование производиться раздельно для нижней и верхней грани, в этих сетках арматура и продольная и поперечная.

----------------------------------------------------

Эти перекрытия состоят из плит из второстепенные и главные балок и монолитных перекрытия изготавливаются в единой опалубке и это деление условное .ГЛБ могут располагаться как вдоль так и поперек здания и опираясь на несущие элементы колонны или несущие стены размеры балок кратные 5 см т.к монолитные перекрытия изготавливаются из тяжелого бетона естественного твердения и класса В15-В30. Второстепенные балки укладывают во взаимно перпендикулярных направлениях к ГЛБ таким образом чтоб часть балок попадаю на разбивочные оси остальные балки создавая на главные балки симметричную нагрузку с применением одинаковых пролетов которые находятся в диапазоне Lпл =1.7-2.7 м H = 1/12-/120L в = (0.3-0.5)h

Монолитная плита воспринимает всю нагрузку на себя и перераспределяет её меж балками толщина плиты проетир. д.б. как можно меньше и размер кратен 1 см. в монолит. конструкции, когда все элементы делаются в одной опалубке соединение элементов жесткое.

РАСЧЕТ МОНОЛИТ ПЕРЕКРЫТИЯ

Видно что монолитная плита со всех сторон опирается на ГЛБ и Втб расчет длинны в плите либо расстоянию между гранями балок либо расстоянию от грани балки до центра площадки опирания плиты на каменную кладку. Особенности таких плит является очень маленький изгибающий момент в направлении длинной стороны, этим моментом пренебрегают. Для расчета таких плит мысленно вырежем полоску шириной 1 м в направлении короткой стороны. В результате расчетная схема представляет собой многопролетную неразрезную балку и поэтому плита называется плитой балочного типа. Если пролеты примерно одинаковые то такие в плите обычно определяют по табличным значениям. М_кр=g^погL_кр²/11; М_в= - g^пог L_мак²/11;М_ф= -М_с = g^погL_cp²/16 арматурные плиты свариваются арматурными сетками в которых раб арматура расположена в направлении короткой стороны.

Для таких плит опред. изгиб момент как вдоль короткой так и вдоль длинной стороны значение изгиб момента опред. по таблицам в зависимости от соотношение длин сторон. Усилие P = g L_glL_к ;

Мi = В p l в этом случае армирование производиться раздельно для нижней и верхней грани, в этих сетках арматура и продольная и поперечная

С1 армирование у нижней грани

С2=С3 у верхней грани

32. Сборные ребристые перекрытия. Конструирование и расчет + ф

Ребристые плиты перекрытия изготавливают с ребрами в одном или двух направлениях со сплошной плитой в верхней части. Плиты такого типа хорошо работаю на изгиб, но из-за выступающих вниз балок образует неплоский потолок, что ограничивает ее использование в жилых зданиях. Они находят применение в чердачных покрытиях. Ребристые плиты перекрытий изготавливают по рабочим чертежам серий 1.442.1-1, 1.442.1-2.

В наши дни в строительстве используются ряд железобетонных плит-настилов. Их различают по типу поперечного сечения: многопустотные, ребристые и сплошные. А также по способу армирования они бывают: с обычной или предварительно напряженной арматурой (например, плиты аэродромные).

Применение ребристых плит

Железобетонные ребристые плиты перекрытий (предварительно напряженные, высотой 300 мм) используются для перекрытий многоэтажных общественных, производственных и вспомогательных зданий. А также для промышленных предприятий и сооружений различного назначения. Согласно ГОСТ 21506-87, шаг несущих конструкций равен 6м.

Железобетонные ребристые плиты перекрытий (высотой 400 мм) предназначены для перекрытий производственных зданий промышленных предприятий и сооружений различного назначения с шагом несущих конструкций 6 метров (ГОСТ 27215-87).

Железобетонные ребристые плиты перекрытий без дополнительного усиления предназначены для перекрытий производственных зданий промышленных предприятий и сооружений различного назначения с шагом несущих конструкций 6 метров (ГОСТ 27215-87).

Изготовление

Ребристые плиты изготавливают из тяжелого или легкого бетона. В случаях, предусмотренных проектной документацией на конкретное здание или сооружение, ребристые плиты могут иметь отверстия и вырезы в полках, углубления на наружных гранях продольных ребер для устройства бетонных шпонок между смежными плитами, а также дополнительные закладные изделия.

Маркировка

Условное обозначение (марка) плиты состоит из 3-х групп основных характеристик плит:

• Первая группа - типоразмер плиты ребристой: наименование конструкции и порядковый номер ее типоразмера;

• Вторая группа - несущая способность плиты ребристой, класс напрягаемой арматуры стали и вид бетона (для ребристых плит, изготовляемых из легкого бетона, добавляют прописную букву Л);

• Третья группа - наличие отверстий диаметром 400, 700 и 1000 мм для пропуска вентиляционных шахт или установки крышных вентиляторов (обозначаемых соответственно 1,2 и 3).

В зависимости от способа опирания на ригели каркаса здания или сооружения, ребристые плиты подразделяют на два типа:

• 1П - с опиранием на полки ригелей, восьми типоразмеров (1П1-1П8);

• 2П - с опиранием на верхнюю часть ригелей, одного типоразмера (2П1).

Ребристые плиты типоразмеров 1П1-1П6 и 2П1 изготовляют с напрягаемой продольной арматурой, типоразмеров 1П7 и 1П8 - с ненапрягаемой продольной арматурой.

33. Сборные безбалочные перекрытия. Конструирование и расчет + ф

Сборные безбалочные перекрытия применяются при сетке колонн 6x6 м и полезных нагрузках на перекрытие более 10 кН/м2. Это наиболее экономичный тип без балочных перекрытий. Сборные без балочные перекрытия состоят из капителей или капительных плит, меж колонных плит и пролетных плит. Капители, передающие нагрузку на колонны, могут быть полыми, сплошными и плоскими. Они опираются на колонны через специальные выступы или монтажные столики. На капители устанавливают межколонные плиты, которые связывают колонны во взаимно перпендикулярных направлениях, обеспечивая необходимую жесткость конструкции. Плиты могут выполняться ребристыми, многопустотными и сплошными. Рассчитывают их по не разрезной схеме с учетом перераспределения усилий. Пролетная плита укладывается непосредственно на межколонные плиты, образуя сплошное перекрытие, она работает и рассчитывается на изгиб в двух направлениях. Необходимая жесткость конструкции сборного перекрытия создается с помощью сварки закладных деталей и последующего замоноличивания бетоном всех швов.

34. Монолитные безбалочные перекрытия. Конструирование и расчет + ф

Монолитные безбалочные перекрытия менее экономичны, чем сборные, однако они достаточно просты по форме и архитектурно выразительны. Их применяют в сооружениях, где требуются гладкие потолки: корпуса холодильников, мясокомбинатов, складов, резервуары и т.д. Капители колонн конструируют так, чтобы они обеспечивали достаточную жесткость сопряжения плиты с колонной; высокую прочность плиты на продавливание но периметру колонны; уменьшали расчетный пролет плиты. Капители колонн конструируют чаще всего в виде усеченной пирамиды с углом наклона граней а = 45°, двойной усеченной пирамиды ломаного очертания и усеченной пирамиды с над капительной плитой. Безбалочные перекрытия проектируют для квадратной или прямоугольной сетки колонн.

У монолитных безбалочных перекрытий следующие преимущества перед монолитными балочными: меньшая строительная высота; меньшая сложность выполнения работ; отсутствие на потолке выступающих ребер; большая экономичность при временной нагрузке на перекрытия более 10 кН/м2. Толщина монолитной плиты принимается из условия ее необходимой жесткости в пределах hpl= (1/32...1/35)L2 (L2 — длина большего пролета). Расчет безбалочных монолитных перекрытий выполняется по методу предельного равновесия. Армирование плит осуществляется сварными рулонными или сборными сетками в соответствии с эпюрами изгибающих моментов. Перед армированием монолитное без балочное перекрытие разделяют в обоих направлениях на пролетные и наклонные полосы шириной а —L1/2 или а = L2/2 каждая. Пролетные моменты воспринимают сетки, укладываемые внизу плиты, и опорные сетки, укладываемые в верхней зоне над опорами. На опорах в обоих направлениях действуют отрицательные изгибающие моменты, поэтому арматуру укладывают в верхней зоне плиты в обоих направлениях. В пролетах между капителями действуют положительные моменты и поэтому арматуру в пролетах наклонной полосы укладывают в обоих направлениях внизу и вверху. В пролетах пролетных полос положительные моменты действуют в обоих направлениях, поэтому сетки располагают внизу плиты. На опорах этих полос (над колонными полосами) действуют положительные моменты, поэтому рабочую арматуру укладывают вверху Стержни верхних и нижних сеток заводят от середины пролета в каждую сторону 50 % на 0,3L и 50 % на 0,35L. В связи с тем, что в капителях не возникает растягивающих усилий, они армируются конструктивно стержнями диаметром 8...10 мм, устанавливаемыми в углах и посередине сторон и связываемыми по высоте тремя-четырьмя горизонтальными хомутами диаметром 6 мм.

35. Конструктивные схемы одноэтажных промышленных зданий + ф

36. Сбор нагрузок на раму одноэтажных промышленных зданий + ф

37. Расчет рамы одноэтажных промышленных зданий + ф

38. Колонны. Их конструирование + ф

39. Расчет колонн + ф

40. Балки покрытия. Их конструирование + ф

41. Расчет балок покрытия + ф

42. Фермы. Их конструирование + ф

43. Расчет ферм + ф

44. Плиты покрытия. Их конструирование + ф

45. Расчет плит покрытия + ф

46. Арки. Их конструирование и расчет + ф

47. Подкрановые балки. Их конструирование + ф

48. Расчет подкрановых балок + ф

49. Фундаменты. Их конструирование + ф

50. Расчет фундаментов + ф