26. Определение прогибов балок без трещин.

Цель расчета: ограничение прогибов конструкции до таких пределов, которые не нарушали бы эксплуатационные качества.

f<=f_ult

Нормы рекомендуют вычислять прогибы по кривизне, использую методы строймеха:

f = ∫M_x*(1/r)_x*dx, где М_х – изгибающий момент в сечении х от единичной силы, приложенной по направлению перемещения; (1/r)_x – кривизна элемента в сечении х от нагрузки. В инженерных расчетах методику упрощают: для однопролетных шарнирно-опертых консольных пролетов максимальный прогиб равен f=S*l^{^2}*(1/r)_max, где S – коэффициент учитывающий расчетную схему и вид нагрузки по СП, l – расчетный пролет элемента, (1/r)_max – полная кривизна в сечении.

Полная кривизна сечения для элементов без трещин в растянутой зоне: 1/r = (1/r)₁+(1/r)₂, - кривизна от непродолжительного действия кратковременных нагрузок и от продолжительного действия постоянных и длительных.

27. Прогибы жбк по деформациям с трещинами в растянутой зоне. Определение кривизны и жесткости.

Основная задача расчета состоит в определении жесткости при наличие трещин.

Р ассмотрен 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)

Билет 28. 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

Билет 29. Конструктивные схемы многоэтажных каркасных 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.

При продольных рамах система работает в продольном направлении по рамной схеме, а в поперечном направлении по связевой. Пролеты принимают 5,6; 6м, шаг колонн 3,2; 3,6м, высота этажа 2,8м. Сопряжение ригеля с колонной на сварке, ригель имеет подрезку.

Бескаркасные панельные здания применяют для гостиниц, жилых домов. Они имеют часто расположенные поперечные стены. Основной несущей конструкцией является вертикальные диафрагмы, образованные панелями внутренних несущих стен, расположенными в поперечном направлении и связывающие их междуэтажные перекрытия. В продольном и поперечном направлении выполнены по связевой схеме

Конструктивные решения многоэтажных каркасных промзданий.

Промышленные здания чаще всего делают с полным каркасом. Пространственная жескость 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.

ж есткие 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.

Билет 30 Определение расчетных усилий и подбор сечения многоэтажных рам.

Точный расчет ведут на компьютере. 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

Расчет многоэтажных рам на вертикальные нагрузки.

В расчете можно пренебречь горизонтальными смещениями яруса, таким образом при равных пролетах и равных нагрузках наши многопролетные рамы могут заменяться трехпролетными с n-ым количеством средних пролетов. При этом изгибающие моменты во всех средних пролетах могут быть приняты М_пр^ср. Чаще всего рамы проектируют с равными пролетами или укороченным средним пролетом при этом узлы рам расположены на одной вертикали имеют приблизительно равные углы поворота. Опорные моменты стоек равны, а нулевые моментные точки располагаются на половине высоты этажа. Таким образом многоэтажную раму можно расчленить на одноэтажные рамы с шарнирами по концам. Расчет производят для 3-х рам – верхней, средней, нижней. Для расчета таких рам можно можно использовать таблицы. Ригели рассчитываются с учетом перераспределения усилий с учетом пластических деформаций и образования пластического шарнира на опоре. Схему загружения выбирают приблизительно также как при расчете неразрезного ригеля т.е. при нагрузке V временной нагрузки через пролет, получают max опорные моменты стоек. При нагрузке через пролет опорные моменты ригеля примерно на 30% меньше М_оп^max . Задача сводится к определению моментов в одноэтажных трехпролетных рамах с симметричной нагрузкоы. Расчет делают с помощью таблиц. М=(αg+βV)l² где α и β табличные коэф. g – постоянная, V- временная нагрузка. α и β зависят от соотношения погонной жесткости ригеля и стоек. Поэтому изгибающие моменты в стойках для каждой схемы загружения определяют по разности опорных моментов ригеля в узле и распределяют эту разность между верхней и нижней стойками пропорционально их жесткости. Строят эпюру моментов в ригеле, отвешиваем с учетом М_оп по концам ригелей, по огибающим эпюрам. Расчет стоек идет как внецентренно нагруженных элементов в плоскости поперечной рамы.

Расчет многоэтажных рам на горизонтальные нагрузки.

Расчет на ветровые нагрузки имеет цель определить изгибающие моменты в стойках и в дальнейшем расчете стоек с учетом всех сочетаний нагрузок все горизонтальные нагрузки считают приложенными к узлам рамы. 1 ярус Q=Р₁+Р₂+Pn 2ярус Q=Р₂+Р₃+Pn 3 ярус Q=Р₃+Р₄+Pn суммарная Q для каждого яруса распределяется в зависимости от соотношения моментов инерции ригеля к моменту инерции стоек. Для сборных ж/б рам стойки обычно принимаются одинакового поперечного сечения в пределах этажа, распределяют для средних стоек Q_ср= Q_яруса/ (m-2(1-β)) и Q_кр=βQ_ср где m число стоек в ярусе, β –коэф. уменьшения жесткости крайних стоек. По найденным значениям Q стоек вычисляем эпюры моментов, принимая нулевые точки в первом этапе на расстоянии 2/3l_n от низа стояк в остальных этажах по середине высоты стоек. После определения М строят эпюры на расчетной схеме. После построения огибающих эпюр М и Q вычисляют значение продольной силы N для расчетных сочетаний нагрузок. Из огибающих эпюр для всех расчетных сечений находят М_max и М _min и соответствующие силы N. По расчетным усилиям производят подбор сечения 1) устанавливают окончательно размеры сечения ригелей и стоек 2) подбирают продольную рабочую арматуру 3) для ригеля производят расчет поперечной арматуры 4) производят проверку колонн на продолжительный изгиб из плоскости рамы, а в плоскости рассчитывают на внецентренное сжатие с расчетной длиной равной высоте этажа. Ригели рассчитывают как в балочных перекрытиях, для сборных рам производят расчет стыков и расчет на транспортные и монтажные нагрузки, учитывая что способы монтажа должны с max степени соответствовать расчетной схеме в период эксплуатации

Билет 31 Монолитно ребристые перекрытия

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 находяться в диапозоне 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 делаютсья 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 принебригают. 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 называеться 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

С 1 армирование у нижней грани

С2=С3 верхний грани

32.В плитах ребристого сечения с ребрами вверх (см. рис. 180) основную рабочую арма­туру разметают в ребрах в виде свар­ных каркасов. Наряду с рабочей арма­турой каркасов в качестве рабочей также учитывают арматуру продольных (распре­делительных) стержней сеток, расположен­ных в нижней полке плиты. Попереч­ную арматуру сеток нижней полки плиты рассчитывают на местные нагрузки с учетом жесткого защемления полки в ребрах (по балочной схеме или как плиты, опертой по контуру).

В плитах с круглыми пустотами продольную рабочую арматуру включают в нижнюю (конструктивную) сетку; ниж­нюю и верхнюю конструктивные сетки проверяют расчетом на эксплуатацион­ные усилия, а также на усилия, возни­кающие при распалубке, транспортиро­вании и монтаже. Поперечная арматура сеток воспринимает растягивающие уси­лия при местном изгибе полок между ребрами плиты. У опор в крайних ребрах (при необходимости — в среднем ребре) устанавливают каркасы по расче­ту на поперечную силу. При соблюдении условия (200) поперечную арматуру в многопустотных плитах высотой 300 мм и менее не устанавливают. Монтажные петли закладывают по четырем углам плиты и приваривают к основной арматуре. В местах установки петель сплошные плиты армируют до­полнительными верхними сетками.

В ребристых плитах с полкой в сжа­той зоне при небольшой площади опирания продольных ребер на ригели ра­бочая арматура должна иметь на концах специальные анкеры из приваренных угол­ков, обеспечивающие закрепление стержней на опорах.

Длину ригеля пере­крытий многоэтажных зданий с сеткой колонн 6x6 м принимают 4980, 5280, 5480 мм, а для, зданий с сеткой колонн 9 х 6 м - 7980, 8280, 8480 мм в зависи­мости от вида опирания на колонны, Ригели продольных рам имеют длину 5480 мм. Ригели балочного сборного перекрытия являются элементами рамной (поперечной, а иногда продольной) кон­струкции. При свободном опирании кон­цов ригеля на стены и пролетах, от­личающихся друг от друга не более чем на 20 %, ригель можно рассчитывать как неразрезную балку. Поперечное сечение ригелей прини­мают прямоугольным с отношением сто­рон b/h = ¼... 1/5 шириной b= 100, 120, 150, 180, 200, 220, 250 и далее через 50 мм.

33. Простота и однородность конструкций монолитных безбалочных перекрытий наиболее соответствует требованиям серийного изготовления их типовых элементов (колонн, капителей и пли г) на специализированных заводах сборного железобетона. Надколонные плиты работают как балки. Их проектируют неразрезными посредством сварки закладных деталей на опорах и выполняют ребристыми или многопустотными. Расчетную арматуру укладывают в верхней зоне бетона замоноличивания. Стенки капителей армируют конструктив­но, так как они испытывают в основном сжимающие напряжения. Надколонные плиты работают как балки. Их проектируют неразрезными посредством сварки закладных деталей на опорах и выполняют ребристыми или многопустотными.

Учитывая возможность одновременно­го разрушения межколонных и пролет­ных плит, сборные безбалочные перекры­тия рассчитывают на полосовую нагрузку так же, как монолитное безбалочное перекрытие.

34.Конструктивная схема. Монолитные безбалочные перекрытия широко применяют для перекрытия холо­дильников, мясокомбинатов, подземных резервуаров, метро, где предпочтитель­ны гладкие потолки. Такое перекрытие состоит из плиты с консолью, капи­телей и колонн. Устройство капителей в верхней час­ти колонн обусловлено конструктивными причинами: 1) обеспечением достаточной жесткости сопряжения плиты с колонной: 2) обеспечением достаточной прочности плиты на продавливание по периметру колонны; 3) уменьшением расчетного пролета плиты и более равномерным распределением моментов по ширине пли­ты. В этих целях поверху капителей колонн устраивают так называемые накопительные плиты (утолщение плиты над колонной). Безбалочные монолитные перекрытия по сравнению с монолитными балоч­ными имеют следующие преимущества: 1) меньшую строительную высоту; 2) мень­шую сложность выполнения работ; 3) от­сутствие выступающих ребер на потолке, что удешевляет отделочные работы и улучшает санитарные условия эксплуата­ции. Расчет капители. Для монолитных безбалочных перекрытий, рассчитываемых по методу предельного равновесия, реко­мендуется принимать квадратные или прямоугольные в плане капители ломано­го очертания. За расчетную ширину капители принимают диаметр основания конуса на нижней поверхности плиты перекрытия с прямым углом при вершине и касающегося внутренней по­верхности капители. Назначение ее осно­вано на том, что реакция опоры рас­пределяется в бетоне под углом 45°.Лучшие технико-экономические показа­тели наблюдают у перекрытий с рас­четной шириной капители с = 0,3/. Не рекомендуется принимать с < 0.2/. Отно­шения с₁/l₁ и c₂/l₂ обычно принимают 0,08...0,12, а отношение h₁/ h_pl-2…2,5

35. Констр-и 1эт пром зд-й. Конструктив. и технологич. особенности 1эт пром зд явл-ся обородуван их транспор-ми средствами – мостовыми и подвесными кранами. К эл-м констр одноэт пром зд с балочн покрытием относят: кол (стойки), заделанные в фунд, ригели покрытия, опирающиеся на кол (балки, фермы, арки), плиты покрытия, уложенные по ригелям, подкрановые балки, световые и аэрационные фонари.

Осн конструкция каркаса - поперечн рама, образован кол и ригелями. Пространственная жесткость и устойчив-ть достиг защимлением колонн в фунд (жесткое).

Мостовые краны. Перемещен груза поперек пролета осущ-ся движен по мосту тележки с крюком на гибкой / жесткой подвеске. Мостовые краны различают по режиму работы (по интенсивн эксплуатац и грузоподъемн): -легкий (1К-3К)- редкая несистематическ работа, малая скорость (до 60м/мин) передвижен (ремонтн цех); - средн (4К-6К) -интенсивн работа кр, скор до 100 м/мин (сборочные цехи); – тяж (7К-8К )- max интенсивн 3хсменная раб кр, высок скор более 100 м/мин (литейные цехи) . Грузопод м.б. 10,20,30,50 и >. Мост кран сообщает каркасу здан вертик и горизонт нагр. Верт нагр складыв из веса моста, тележки, принимаем груза и передаются ч/з колеса крана на подкранов пути.

Колонны 1эт зд м.б. классифицир-ы в зав-ти от х-ра измен-я попер-го сечения по длине, характера конст, видa соед-й заводских элементов и констр схемы. Колон б-ют с пост-ым сеч-я с переменным — ступенчатые. Колон с пост сечен прим в зд-ях без мост кр, в зд с кр грузоп до 10 т. В остальных случаях прим ступенч колонны. По хар-ру констр различ колонны сплошные, имеющие сплошную стенку м/у поясами, и сквозные, в кот пояса ветвей соед-ны друг с другом решеткой или планками. Сплошные - при кр Q до 30 т и отн небольшой выс зд-я (до 12 м)4 сквозные - при Q>30 т и выс зд-я >12 м.

Сквозные - более эконом по затрате металла, но трудоемки в изготовлении. Широкое прим им колонны смешанного типа, в которых верхние (надкрановые) участки, вследствие ограниченных габаритов, выпол сплош, а ниж— сквоз . К колон такого типа относится большинство ступенчатых колонн 1эт промышленн зд-й.

Ригели поперечных рам м.б. сплошн или сквозн, а соедин их со стойками жесткое или шарнирн. Жестк соедин-ие приводит к уменьшен изгибающ момент, но при этом не достигается независимая типизация ригелей и колонн рамы, т.к. нагр, прилож к колон, вызыв-ет изгиб момен и в ригеле, а нагр, прилож к ригел-ю, вызыв изг момен в колонне. При шарнирн соед возможн типизац ригелей и колонн, т.к. в этом случае нагр, прилож к одному из эл-ов не вызыв изг мом-ов в др эл-те. Констр соед ригел с кол выполн монтажн сварк стальн опорн листа с закл деталью в конце колонны. При пролете до 18 м в кач-ве ригел прим предвар напр балки, при пролете 24, 30 м – фермы.

Фонари сост из поперечн фонарн ферм и стоек, несущ плиты покрыт и опирающ на ригели поперечн рам. В плоскости стоек фонаря размещ бортовые плиты, ширину фонаря и высоту переплетов устанавл в завис-ти от треб освещ цеха, она обеспеч-ся при ширине фонар = 0,3-0,4l. Прим-т фонар ширин 6 м при пролете до 18 м и ширин 12 м при 24 и 30 м.Сопряжен несущ эл-ов фонар с ригелями поперечн рам выпол-ют на монтажн болтах с последующ сваркой стальн закл детал.