Билет9.Стропильне конструкции. Работа над нагрузкой обрешетки ,настила.

К простейшей подкосной сис-е относится наслонное стропильное покрытие. В стропильных покрытиях используют следующие основные элементы: обрешетку( на которую опирается кровельная конструкция из штучных материалов) или прогоны под кровельные настилы; стропильные ноги, опирающиеся на мауэрлат (опорный брус) и коньковй прогон, и подкосы (при небольших пролетах подкосы можно не устанавливать).

Настилы покрытий применяют в качестве несущих и ограждающих эл-в. На их изготовление идет до 70% общего объема древесины, используемой при сооружении деревянных покрытий. Настилы из досок используют в поскрытиях в виде сплошной конструкции или обрешетки под различные типы кровли.Расчет настилов , обрешеток и стропил выполняют на поперечный изгиб по схеме двухпролетной балки при двух сочетаниях нагрузок: первое- от собственного веса покрытия и снеговой нагрузки на прочность по 1 группепредельных состояний: Qmax=Mmax/Wнт≤Ru

Где Mmax=(g+p)cos άl²/8На жесткость по 2 группе предельных состояний ƒ/l=(gn+pn)cosάl³/180Eί≤{ƒ/l}Расчеты несущих настилов, обрешетки и прогонов выполняют только на нормальные к ним составляющие нагрузок, при этом считают, что скатная (горизонтальная) составляющая воспринимается косыми настилами или панелями покрытий.

Билет10.Проектирование и расчет сборного железобетонного перекрытия.

В сборных и сборно-монолитных перекрытиях крупноразмерные плиты укладывают поверх ригелей или главных балок или на полки ригелей. Ригели главные балки в свою очередь, опираются на стены или колонны, образуя рамную конструкцию. Компоновка конструктивной схемы зависит от внешних нагрузок, назначения зд и общего арх.план решения. Направление ригелей (продольное или поперечное) назначают в зависимотси от требований, предъявляемых к жесткости здания и освещенности помещений. Если ригели размещают поперек продольной оси здания, то поперечная жесткость зд будет наибольшей, но освещенность здания- худшая.

Пролеты ригелей принимают равными 6или9 м в зависмотси от действующей нагрузки. Пролет плит обычно равен 6м. окончательную конструкцию проектируемогно зд принимают с учетом требований унификации и типизации на основе сравнения технико-экономических показателей нескольких конструктивных вариантов..

Сборные плиты работают на изгиб, значит бетон , расположенный в нижней растянутой зоне сечения, не будет учавствовать в работе, рациональным решением будет панель, в которой в нижней зоне будет меньшая часть бетона..Плиты рассчитывают на изгиб , за расчетный пролет плиты принимабт рассотяние между осями опор. Плиты всех типов, имеющие только сжатую полку, рассчитывают как прямоугольные сечения при изгибе с шириной ребра b . Плиты , имеющие нейтральную зону ниже, чем высота полки, рассчитывают ,как тавровые сечения, в которых площадь стенки равна суммарной площади поперечного сечения двух продольных ребер.Плиту перекрытия рассчитывают в продольном направлении на изгиб, как свободно опертую балку по двум группам предельных состояний, при этом расчетные значения усилий получают по формулам: M=(g+p)lo²/8; Q=(g+p)lo/2 По расчетным значениям изг моментов и поперечных сил назначают требуемое кол-во пробольной и поперечной арматуры, опр прогиб и поверяют трещиностойкость конструкции по правилам расчета и проектирования изгибаемых эл-в.

11 стропильные конструкции Любая стропильнаяконструкция, для того чтобы иметь конструктивную “жёсткость”, должна состоять изсопряжённых друг с другом треугольников – геометрических фигур не имеющихсвободы”.Стропильные конструкцииразделяют на два типа: наслонные, опирающиеся концами и средней частью (в однойили нескольких точках) на стены здания или опоры, и висячие, опирающиеся только концами на затяжку, а она на стены здания, без промежуточных опор либо наопорный брус (мауэрлат).Наслонные стропильные конструкции устраивают тогда, когда расстояние между опорами (пролёт) непревышает 6м. Добавление в конструкцию затяжки, бруса горизонтально врезаемого между двумя стропилами ниже конька, позволяет увеличитьмаксимальное расстояние между опорами до 8м. При наличии одной дополнительнойопоры ширина, перекрываемая наслонной стропильной конструкцией, может бытьувеличена до 10-12м., а при двух опорах до 16м. Нижние концы стропильныхног опираются, в деревянных рубленых или брусчатых зданиях – на верхние венцы, в деревянных каркасных зданиях – на верхнюю обвязку, в каменных – наопорный брус (мауэрлат). Расположение стропил зависит от размеров контура зданияв плане и наличия в нём внутренних опор в виде стен или колонн.Висячие стропильныеконструкции представляют собой две стропильные ноги, соединённые снизузатяжкой, не давая “разъехаться” основаниям стропильных ног. Для уменьшенияпрогиба стропильных ног при пролётах до 8 м. параллельно затяжке работающей нарастяжение врезают дополнительную затяжку (между затяжкой и вершинойстропил), работающую на сжатие, а при пролётах более 8 м. устанавливают бабку(стойку) с подкосами.

ПРОГОНЫ РАБОТА ПОД НАГРУЗКОЙПрогоны воспринимают нагрузку от кровли и передают ее на стропильные конструкции. Прогоны бывают сплошного сечения и решетчатые. Сплошные прогоны тяжелее решетчатых, но значительно проще в изготовлении и монтаже. Они применяются при шаге ферм 6 м. Сплошные прогоны обычно изготовляются из прокатных швеллеров, реже из двутавров. Более рациональны прогоны из гнутых профилей швеллерного, С - образного и Z - образного сечения. Такие прогоны могут иметь развитую высоту при тонкой стенке. Для обеспечения местной устойчивости полок устраивают отгибы.При легкой кровле и небольших снеговых нагрузках прогоны из гнутых профилей могут применяться при шаге ферм до 12 м. При больших нагрузках более рациональны сквозные прогоны, а также разработанные в ЦНИИПроектстальконструкция прогоны из перфорированного двутавра ("сквозной" двутавр) и тонкостенных балок.

По расходу стали прогоны из "сквозных" двутавров приближаются к решетчатым, а по стоимости на 10-15 % дешевле.Еще более эффективно использование для прогонов тонкостенных балок. Учет закритической стадии работы стенки позволяет уменьшить ее толщину и принять гибкость стенки (отношение высоты к толщине) 200-300. Такие прогоны на 8-18 % легче решетчатых. Для изготовления тонкостенных балок-прогонов разработана поточная линия с применением высокочастотной сварки.Деревянные конструкции рассчитывают по двум предельным состояниям: по несущей способности (прочности или устойчивости) и по деформациям (по прогибу). При расчете по первому предельному состоянию необходимо знать расчетное сопротивление, а по второму — модуль упругости древесины.

12 1. КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙМногоэтажные здания широко используются во многих отраслях промышленности, а также при строительстве жилых, общественных и административных объектов. В промышленном строительстве многоэтажные здания используют для предприятий приборостроения, химической, легкой и пищевой промышленности, складов, холодильников, гаражей и т.п. К таким зданиям относятся также лабораторные и административно-бытовые корпуса предприятий различных отраслей промышленности.

По конструктивной системе различают многоэтажные здания каркасные и панельные (бескаркасные). Каркасная система преимущественно применяется для промышленных, общественных и административных зданий, при этом каркас может быть полным (с навесными или самонесущими наружными стенами) или неполным (с несущими стенами). Бескаркасная система обычно применяется в жилищном строительстве.

Несущая система любого многоэтажного здания образуется вертикальными несущими конструкциями (колоннами, панелями), объединенными в единую пространственную систему горизонтальными несущими конструкциями (перекрытиями). В каркасных зданиях элементами несущей системы являются: железобетонный каркас, образованный колоннами, ригелями и фундаментами (т.е. плоскими рамами), вертикальные элементы жесткости в виде железобетонных диафрагм, столбов, металлических связей, и горизонтальные элементы (перекрытия и покрытия).

Пространственная жесткость каркасных зданий, т.е. прочность, устойчивость и жесткость каркаса при действии горизонтальных нагрузок, обеспечивается по одной из следующих конструктивных схем: рамной, связевой или рамно-связевой.

При рамной схеме все вертикальные и горизонтальные нагрузки, действующие на здание, воспринимаются рамами с жесткими узлами и передаются на фундаменты. Наряду с определенными достоинствами данной схеме присущи и серьезные недостатки, главным из которых является трудность реализации принципов унификации каркаса, стандартизации и типизации конструктивных элементов и узлов сопряжений.

В связевой схеме рамы каркаса рассчитываются на действие только вертикальных нагрузок, а все горизонтальные нагрузки передаются на систему вертикальных элементов жесткости, устанавливаемых в продольном и поперечном направлениях и связанных с примыкающими к ним колоннами; стыки ригелей с колоннами в такой схеме обычно выполняются шарнирными или с частичным защемлением. Поскольку каркас воспринимает только вертикальные нагрузки, то появляется возможность применять на всех этажах одни и те же ригели перекрытий и типовые узлы сопряжений их с колоннами, т.е. унифицировать каркас.В рамно-связевой схеме горизонтальные нагрузки воспринимаются как вертикальными элементами жесткости, так и рамами каркаса совместно и пропорционально их изгибным жесткостям.В промышленных многоэтажных зданиях пространственная жесткость обычно обеспечивается по смешанной схеме: в поперечном направлении - рамами с жесткими узлами, т.е. по рамной схеме, в продольном - вертикальными стальными связями по колоннам, т.е. по связевой схеме.Этажность и высота этажа промышленных зданий зависит от вида и технологии производства и составляет при тяжелых нагрузках 3-7 этажей, а при небольших нагрузках (до 5 кПа) - до 12-14 этажей; высота этажа кратна 1,2 м; ширина здания составляет 18-48 м. Размер сетки колонн зависит как от интенсивности временной нагрузки на перекрытиях, так и от специфики производства и чаще всего принимается равным 6x6, 9x6 и 12x6 м в диапазоне временных нагрузок 30... 10 кПа.

Привязку колонн и стен к разбивочным осям выполняют согласно действующим нормативам. Так, при полном каркасе разбивочные оси совмещают с геометрическими осями средних колонн и с наружными гранями крайних рядов колонн. В составе сборного перекрытия плиты образуют после замоноличивания швов жесткий горизонтальный диск, способный активно влиять на пространственную жесткость здания. Плиты, укладываемые по осям средних рядов колонн, выполняют роль распорок, передающих продольные нагрузки на систему связей, а также обеспечивающих продольную устойчивость рам при монтаже каркаса. Применяют два типа опирания плит перекрытий: на консольные полки ригелей таврового сечения (рис. 1а) и по верху ригелей прямоугольного сечения (рис. 16). Первый вариант опирания, применяемый при равномерно распределенных нагрузках на перекрытиях, предпочтительнее, так как уменьшаются пролеты плит, строительная высота перекрытия и здания в целом. Второй вариант обычно применяют при больших сосредоточенных нагрузках на перекрытии или необходимости устройства в перекрытии отверстий для пропуска коммуникаций.Ригели для пролетов L < 9 м выполняют как предварительно напряженными, так и без предварительного напряжения, а для пролетов L = 9... 12 м - только с предварительным напряжением; класс бетона В25...В40, напрягаемая арматура - стержневая классов А-IV...At-VI, высокопрочная проволока Вр-ll, арматурные канаты классов К7 и К19; ненапрягаемая - стержневая класса A-III и проволочная класса Bp-I. Поперечное сечение ригелей чаще принимается тавровым с консольными полками у нижней грани; высота сечения составляет 1/10...1/15 пролета, ширина - обычно не более 300 мм;боковым граням придается небольшой технологический уклон для облегчения распалубки. Сопряжение ригелей с колоннами в промышленных зданиях выполняется обычно жестким за счет ванной сварки выпусков арматуры ригеля и колонны с последующим омоноличиванием стыка. В зданиях другого назначения стык может быть шарнирным или с частичным защемлением ригеля на опорах.Колонны многоэтажных производственных зданий обычно консольного типа высотой в один или два и более этажей, прямоугольного сечения размерами 300x300, 400x400 или 400x600 мм. Как правило, по этажам сечение колонн остается постоянным, меняется лишь армирование или класс бетона, чем достигается типизация колонн, ригелей и узлов сопряжений. Минимальный класс бетона для колонн - В15, а для сильно нагруженных - не ниже В25, рабочая арматура - классов A-III - A-IV, поперечная - классовBp-I или А-1. Стык колонн располагается на высоте 600 мм от уровня пола (для удобства выполнения работ) и осуществляется путем ванной сварки выпусков продольной рабочей арматуры с последующим омоноличиванием бетоном на мелком щебне. Концы колонн усиливают поперечными сетками и заканчивают стальной центрирующей прокладкой (для удобства рихтовки при монтаже) При весьма тяжелых нагрузках и значительных изгибающих моментах стык может выполняться с применением закладных сварных металлических обойм из листовой стали.Прочность и устойчивость каркасов производственных зданий в продольном направлении решается в двух вариантах. По первому варианту продольная устойчивость обеспечивается вертикальными стальными связями портального типа, устанавливаемыми по продольным осям между колоннами. Связи устанавливаются в одном шаге посередине температурного блока на всех этажах здания, кроме верхнего. В зависимости от требуемой жесткости связи могут устанавливаться во всех рядах, либо через один - два ряда колонн (начиная с крайних рядов).

14.Армирование однопролетных балочных плит производится так же, как и в балках. При неразрезных балочных плитах около половины опорной арматуры укладывается вне ширины ребра, по обе стороны от ребра в плите. При этом следует учитывать, что для заанкеривания стержней получаются различные длины, так как большинство стержней в плите относятся к области связи I, а в ребрах — к области связи II. Кроме того, в районе промежуточных опор должно быть устроено сдвиговое армирование из хомутов, а не из отогнутых продольных стержней. Это устройство арматуры имеет то преимущество, что арматура укладывается в один слой и может быть образован промежуток для вибрирования. Высоту хомутов надо выбирать таким образом, чтобы защитный слой бетона плиты выдерживался бы и при двухслойном расположении арматуры.

Проектирование плит перекрытийВыбор экономичной формы поперечного сечения панелей. Плиты перекрытий для уменьшения расхода материалов проектируют облегченными —пустотными или ребристыми ( XI.3,а). При удалении бетона из растянутой зоны сохраняют лишь ребра шириной, необходимой для размещения сварных каркасов и обеспечения прочности панелей по наклонному сечению. При этом плита в пролете между ригелями работает на изгиб как балка таврового сечения ( XI.3,6). Верхняя полка плиты также работает на местный изгиб между ребрами. Нижняя полка, образующая замкнутую пустоту, создается при необходимости устройства гладкого потолка.Плиты изготовляют с пустотами различной формы: овальной, круглой и т. п. В панелях значительной ширины устраивают несколько рядом расположенных пустот ( Х1.3,0).Общий принцип проектирования плит перекрытий любой формы поперечного сечения состоит в удалении возможно большего объема бетона из растянутой зоны с сохранением вертикальных ребер, обеспечивающих прочность элемента по наклонному сечению, в увязке с технологическими возможностями завода-изготовителя.По форме поперечного сечения плиты бывают с овальными, круглыми и вертикальными пустотами, ребристые с ребрами вверх (с устройством чистого пола по ребрам), ребристые с ребрами вниз, сплошныеВ плитах с пустотами минимальная толщина полок 25—30 мм, ребер 30—35 мм; в ребристых плитах с ребрами вниз толщина полки (плиты) 50—60 мм.При заданной длине плит разных типов ширину их принимают такой, чтобы получить градации массы, не превышающие грузоподъемность монтажных кранов 3— 5 т, а иногда и больше. Плиты шириной 3,2 м при пролете 6 м перекрывают целиком жилую комнату; масса таких плит с пустотами 5—6 т. Пустотные и сплошные плиты, позволяющие создать гладкий потолок, применяют для жилых и гражданских зданий, ребристые панели ребрами вниз — для промышленных зданий с нормативными нагрузками свыше 5 кН/м2.Экономичность плиты оценивают по приведенной толщине бетона, которая получается делением объема бетона панели на ее площадь и по расходу стальной арматурыНаиболее экономичны по расходу бетона плиты с овальными пустотами; приведенная толщина бетона в них 9,2 см, в то время как в плитах с круглыми пустотами приведенная толщина бетона достигает 12 см. Однако при изготовлении панелей с овальными пустотами на заводах возникают технологические трудности, вызванные тем, что после извлечения пустотообразователей (пуансонов) стенки каналов свежеотформованного изделия иногда обваливаются. Поэтому в качестве типовых приняты сборные плиты с круглыми пустотами. На заводах с действующим оборудованием и освоенной технологией допускается изготовление панелей с овальными пустотами. Дальнейшее совершенствование технологии заводского изготовления пустотных панелей позволит перейти к более экономичным по расходу бетона конструкциям. Следует считаться, однако, с условиями звукоизоляции и требованиями в связи с этим о минимальной массе перекрытия.

Плиты ребрами вверх при относительно малой приведенной толщине бетона 8 см менее индустриальны, так как при их использовании требуется устройство настила под полы. В результате стоимость перекрытия оказывается более высокой.В ребристых панелях ребрами вниз П-образных приведенная толщина бетона 10,5 см, расход стальной арматуры на 1 м2 площади составляет 8,3—21,5 кг в зависимости от временной нагрузки.

Для предварительно напряженных плит применяют бетон класса В15, В25, для плит без предварительного напряжения — бетон класса В15, В20.

При расчете прочности по изгибающему моменту ширина ребра равна суммарной ширине всех ребер плиты, а расчетная ширина сжатой полки принимается равной полной ширине панели.В ребристой панели ребрами вниз при толщине полки А7А<0,], но при наличии поперечных ребер, вводимая в расчет ширина полки принимается равной полной ширине панели.По образованию или раскрытию трещин, а также по прогибам плиты рассчитывают в зависимости от категории требований трещиностойкости (см. гл. VII).При расчете прогибов сечения панелей с пустотами приводят к эквивалентным двутавровым сечениям. Для панелей с круглыми пустотами эквивалентное двутавровое сечение находят из условия, что площадь круглого отверстия диаметром d равна площади квадратного отверстия со стороны ( XI.6, а).

Полка панели работает на местный изгиб как частично защемленная на опорах плита пролетом /0, равным расстоянию в свету между ребрами. В ребристых панелях с ребрами вниз защемление полки создается заливкой бетоном швов, препятствующей повороту ребра ( XI.7, а). Изгибающий моментВ ребристой панели с поперечными промежуточными ребрами изгибающие моменты полки могут определяться как в плите, опертой по контуру и работающей в двух направлениях ( XI.7, б).Конструирование плит. Применяют сварные сетки и каркасы из обыкновенной арматурной проволоки и горячекатаной арматуры периодического профиля ( XI.8). В качестве напрягаемой продольной арматуры применяют стержни классов A-IV, A-V, Ат-IVc, AT-V» высокопрочную проволоку и канаты. Армировать можно без предварительного напряжения, если пролет панели меньше 6 м.Продольную рабочую арматуру располагают по всей ширине нижней полки сечения пустотных панелей и в ребрах ребристых панелей.

Поперечные стержни объединяют с продольной монтажной или рабочей ненапрягаемой арматурой в плоские сварные каркасы, которые размещают в ребрах плит. Плоские сварные каркасы в круглопустотных плитах могут размещаться только на приопорныхучастках, через одно-два ребра.

К концам продольной ненапрягаемой арматуры ребристых плит приваривают анкеры из уголков или пластин для закрепления стержней на опоре.

Сплошные плиты из тяжелого и легкого бетонов армируют продольной напрягаемой арматурой и сварными сетками.

Монтажные петли закладывают по четырем углам плит. В местах установки петель сплошные панели армируют дополнительными верхними сетками. Пример армирования ребристой панели перекрытия промышленного здания приведен на рис XI.9. Номинальная ширина этой панели считается равной 1,5 м. Применяют такие плиты также шириной 3 м.