25.Железобетонные плиты перекрытия заводского изготовления: формы поперечного сечения, расчетные схемы и сечения, виды расчета, конструирование.
Основным материалом для устройства перекрытий в современном строительстве является железобетон. Железобетонные перекрытия разделяют на сборные и монолитные, бетонируемые в опалубке. В последние годы применяют в основном сборные и монолитные перекрытия. Перекрытия должны удовлетворять требованиям прочности, жесткости, огнестойкости, долговечности, звуко- и теплоизоляции, если они отделяют отапливаемые помещения от неотапливаемых или от наружной среды. Перекрытия в помещениях с мокрыми процессами должны быть водонепроницаемыми, а в помещениях, с выделением газов - газонепроницаемыми. Панели укладывают (рис. 1) на слой свежеуложенного кладочного раствора толщиной 10 мм с заделкой на опорах не менее чем на 120 мм. Через одну панель (шаг 2400-3000 мм) соединяют со стенами анкерами диаметром 8-10 мм, которые крепят к петлям и заводят в кладку на 250 мм от торца панели, заканчивая загибом под углом 90° по горизонтали на 380 мм.
Рис. 1. Схема плитного железобетонного перекрытия кирпичного дома: а - схема перекрытия; б - деталь опирания панели на стену и примыкания ее к стене; в - панель перекрытия с круглыми пустотами; 1 - цементный раствор; 2 - бетон; 3 - арматурный каркас, 4 и 5 - сборные железобетонные плиты; б - то же, с отверстием; 7 - отверстие для дымовой трубы; 8 - стальной анкер
26.Железобетонные ребристые монолитные перекрытия с балочными и опертыми по контуру плитами: компоновка конструктивной схемы, расчетные схемы, расчет элементов, конструирование.
Ребристое перекрытие состоит из плит, второстепенных (ребер) и главных балок (прогонов) (рис. 1, а, б, в, г). Прогоны в ребристом перекрытии располагают обычно по колоннам расстояние между колоннами — 5,0—9,0 м, пролет балок — 4,0—7,0 м пролет плиты — расстояние между балками — 1,5—3,0 м. Толщина плиты принимается не менее 6—8 см. Высота балок, включая толщину плиты, составляет 1/12—1/18 пролета, а ширина — 1/2—1/3 е< высоты. Сечение колонн от 300×300 до 600×600 мм. Балки и прогоны опирают на стены на 180—250 мм, плиты — на 100—130 мм. Недостатком ребристого перекрытия является сложность его устройства и наличие выступающих вниз ребер. Иногда плита расположена внизу а ребра обращены вверх. Такое устройство менее экономично и уместно в том случае, когда плита не испытывает значительных нагрузок и от neрекрытия требуется повышенная теплоизоляция. В этом случае теплоизолционный слой располагается между ребрами.
Рис. 1. Монолитные железобетонные перекрытия а — общий вид ребристого перекрытия; б — план ребристого перекрытия; в — поперечный разрез ребристого перекрытия по I—I; д и е — общий вид и план кессонного перекрытия; / — главная балка (прогон); 2 — второстепенная балка (ребро); 3 — плита; 4 — колонна
Расчетная схема
28.Тонкостенные железобетонные пространственные покрытия: общие сведения, особенности напряженного состояния, конструктивные особенности.
а - призматические складки; б - оболочки нулевой гауссовой кривизны; в - оболочки положительной гауссовой кривизны; г - то же, отрицательной; д - оболочки с вертикальной осью вращения; е - оболочки с горизонтальной осью вращения; ж - тороидальные оболочки разнозначной гауссовой кривизны; з - многогранники; и - то же, шатрового типа; к - составные оболочки; л - то же, из гиперболических треугольных сводов; м - панели-оболочки размером на пролет покрытия (КЖС) и вспарушенные оболочки размером на ячейку здания; н - неразрезные оболочки; 1 - балочная складка с треугольным поперечным сечением; 2 - то же, с трапециевидным; 3 - то же, со сводчатым (призматические выпуклые складки); 4 - свод-оболочка; 5 - длинные цилиндрические оболочки, 6 - то же, короткие; 7 - коническая оболочка; 8 - купол; 9 - тороидальная оболочка; 10 - бочарные своды; 11 - гиперболические оболочки; 12 - покрытие с треугольным планом из оболочек положительной и отрицательной гауссовой кривизны; 13 - то же, с полигональным планом; 14 - покрытие из составных гипаров; 15 - панели-оболочки КЖС; 16 - вспарушенные плиты-оболочки; 17 - многоволновые оболочки; 18 - многопролетные оболочки
Рнс. XIV.1. Характерные схемы наиболее часто применяемых тонкостенных пространственных покрытий
А — с цилиндрическими оболочками; б — с призматическими складками; в — с оболочками с вертикальной осью вращения (купола); г — с оболочками двоякой положительной гауссовой кривизны, прямоугольными в плане; д — с оболочками двоякой отрицательной гауссовой кривизны, прямоугольными в плане; е — с составными оболочками нз прямоугольных в плане элементов; ж — то же, из треугольных элементов; з — в виде волнистых сводов; и — висячего ти- fta с поверхностью однозначной кривизны; к — то же, разнозначной Кривизны; 1 — оболочка; 2 — диафрагма; 3 — бортовой элемент; 4— Мемент складки; 5 — опорное кольцо; 6 — элемевт оболочки; 7—• !■■ волна свода; 8 — висячая оболочка
Пространственные покрытия — это системы, состоящие из тонкостенных оболочек (тонких плит) и контурных конструкций (бортовых элементов, опорных колец, диафрагм в виде балок, арок и т. п.). Все эти элементы связаны между собой и работают как единое целое. Это снижает расход материала и массу покрытия, делает его более экономичным и позволяет перекрывать большие площади без промежуточных опор. Кроме того, пространственные покрытия отличаются особой архитектурной выразительностью. Тонкостенные пространственные покрытия применяют в первую очередь для ангаров, спортивных залов, крытых рынков, выставочных павильонов, вокзалов, зрелищных предприятии, производственных здании и других подобных сооружений, в которых нежелательны или недопустимы промежуточные колонны. Оболочкам придают очертания криволинейных поверхностей или многогранников. Основными типами пространственных покрытий являются своды, купола, цилиндрические оболочки, складчатые конструкции, оболочки двоякой кривизны, покрытия с составными оболочками и подвесные покрытия. Пространственные покрытия состоят из следующих составляющих: - прямолинейные элементы четырехстороннего пространственного опорного контура; - гибкие нити, ориентированные параллельно одной из диагоналей опорного контура и прикрепленные к нему своими концами с возможностью натяжения; прямоугольные прогоны-распорки, ориентированные в плане параллельно двум из противолежащих элементов контура и прикрепленные своими концами к двум основным элементам; - тонколистовой и кровельный настил. Типы пространственных покрытий: своды, купола, цилиндрические оболочки, складчатые конструкции, оболочки двоякой кривизны, покрытия с составными оболочками и подвесные покрытия. Выбор типа пространственных покрытий зависит от назначения здания, его размеров, способов строительства и ряда других факторов. Купола. Купол представляет собой сферическую оболочку радиусом 30 м, часть которой срезана сценической коробкой, диаметр основания купола 56 м, толщина 8 см. Наиболее часто встречающаяся разрезка купола на сборные элементы принята в проекте ребристо-кольцевого купола пролетом 43,8 м, предназначенного для покрытий зданий типового цирка. Поверхность купола, состоящая из двух ярусов, образована 96 криволинейными ребристыми железобетонными панелями. В центре купола имеется верхнее опорное кольцо диаметром 13 м из железобетона. Распор купола воспринимается нижним опорным кольцом и панелями покрытия окружающих купол пристроек. Оболочки нулевой и положительной гауссовой кривизны. В 70-х годах при строительстве покрытий зданий с шагом колонн 12 м и пролетами 18 и 24 м широко использовали сборные предварительно напряженные цилиндрические оболочки двух типов, различающиеся по способу членения на сборные элементы. Один тип оболочек собирали из криволинейных ребристых панелей 3x12 м и преднапряженных бортовых балок, другой - из криволинейных ребристых панелей длиной на половину волны оболочки с примыкающими к ним частями бортовых балок. Последующее напряжение бортовых балок производили на месте строительства. Всего построено свыше 400 таких оболочек. Висячие оболочки. Исследования показали, что превращение вантовой системы в более жесткие висячие оболочки путем укладки железобетонных плит по вантам с их последующим замоноличиванисм - наиболее эффективный способ обеспечения стабильности формы покрытия, что позволяет возводить оболочки без подмостей, устранять или существенно снижать изгиб контура при несимметричном загружении. Конструктивное решение покрытия упрощается при круглом плане сооружения, при этом оболочка может быть выпуклой при опираний по контуру и на центральную опору (шатровые оболочки), а также вогнутой. Пролеты шатровых оболочек достигали 160 м. Сталежелезобетонные оболочки покрытий. Характерным примером таких конструкций являются шатровые сталежелезобетонные оболочки размером в плане до 36x36 м. В процессе строительства на металлической сетчатой конструкции шатровой оболочки закрепляют с помощью сварки плоские железобетонные пластины толщиной 4-5 см, размером до 3x6 м. Металлическая конструкция шатра собирается с применением монтажных блоков заводского изготовления из стальных облегченных профилей. Совместная работа тонких железобетонных плит со стальным каркасом обеспечивает высокую несущую способность таких оболочек. Одной из последних разработок покрытий зданий размером в плане от 24x24 до 48x48 м явились многогранные сталежелезобетонные оболочки с большими световыми проемами. В угловых зонах уложены плоские треугольные плиты толщиной 40 - 50 мм, а свободные от плит ячейки, являющиеся световыми проемами общей площадью не меньше 50 % от площади поверхности всей оболочки, заполнены самоуравновешенными напрягаемыми металлическими системами, придающими жесткость и неизменяемость всей конструкции оболочки. Пространственный каркас таких оболочек собирается из линейных пустотелых элементов из высокопрочного бетона класса В60-В80. Бортовые диафрагмы выполнены в виде арок с распоркой в середине пролета. Пространственные конструкции междуэтажных перекрытий. Применение пространственных конструкций имеет целью увеличить размер сетки колонн и полезных нагрузок на перекрытие, что весьма важно для некоторых типов промышленных и общественных зданий. В решении этой проблемы определены два перспективных направления. Одно из них - применение вспарушенных или ступенчато-вспарушенных панелей; в сборном варианте такие конструкции могут иметь пролеты до 9 м. Второе направление - использование складчатых оболочек шатрового типа и рамно-шатровых конструкций с пролетами до 18 м. Шатровые перекрытия. Предварительно напряженные контурные балки, содержащие основную растянутую арматуру конструкции, воспринимают усилие распора шатровой оболочки, а также являются ригелями пространственной рамы каркаса здания. Тонкостенная часть шатровой конструкции представляет собой пятигранную складку в форме усеченной пирамиды и выполнена из сборных плит, опирающихся по периметру ячейки на нижние полки контурных балок. Пространство над наклонными гранями оболочек перекрыто горизонтальными плитами.
КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ТОНКОСТЕННЫХ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ПОКРЫТИИ Схему тонкостенного пространственного покрытия выбирают в зависимости от назначения сооружения, его архитектурной компоновки, размеров, а также от способа возведения сборных покрытиях конструкция их должна быть такой, чтобы обеспечивались наименьшая трудоемкость при изготовлении сборных элементов, их многократная повторяемость, простота монтажных стыков, доступность средств монтажа, использование в процессе сборки минимального числа инвентарных поддерживающих приспособлений. В монолитных покрытиях должна предусматриваться возможность применения передвижной или переставной многократно используемой опалубки. Конструкция пространственного тонкостенного покрытия должна удовлетворять в целом и в отдельных частях требованиям прочности, устойчивости, трещиностойкости, перемещениям под нагрузкой, установленный нормами для условий эксплуатации, изготовления, тран^ спортирования и возведения, в частности и при укрупнительной монтажной сборке заводских элементов, при раскружаливании временных опор и т. п. Чтобы придать сборным элементам необходимую; прочность и жесткость на период изготовления, перевозки и монтажа, их обычно снабжают бортовым окаймлением по контуру. В этом случае оболочка получается ребристой. Конструкцию стыка элементов сборных оболочек выбирают в зависимости от характеоа и интенсивности усилий, действующих в стыке. Стыки во всех случаях необходимо заполнять бетоном. Для обеспечения плотного заполнения шва ширину его следует назначать не менее 30 мм, если толщина (высота) элемента в месте стыка не превышает 100 мм, и не менее 50 мм, если толщина элемента в месте стыка более 100 мм. Если через стык сборных элементов оболочки передается сжимающее усилие, приложенное центрально или внецентренно (но с эксцентриситетом в пределах ядра сечения), и небольшие сдвигающие силы, то достаточно ограничиться конструктивным армированием стыка, соединением выпусков арматуры внахлестку. Растягивающие и сдвигающие усилия, передаваемые через стык, могут быть восприняты арматурой, предусматриваемой в швах; выпуски арматуры сборных элементов оболочки в монтажных стыках соединяют сваркой. Арматура сборных элементов оболочки может также соединяться с помощью привариваемых к ней закладных деталей, которые на монтаже соединяются между собой накладками на сварке. Сечение накладок и длину сварных швов определяют расчетом. Если через стык передаются значительные сдвигающие силы, то очертание граней соединяемых элементов должно приниматься такой формы, чтобы после замоноличивания в швах образовывались бетонные шпонки,препятствующие взаимному сдвигу элементов. В областях двухосного сжатия оболочки необходима проверка ее устойчивости. Сборные элементы должны быть проверены на прочность от усилий, возникающих в них при изготовлении и перевозке. Подбор арматуры и конструирование тонкостенных пространственных конструкций производятся в соответствии с нормальными и касательными усилиями, а также изгибающими моментами, которые в них действуют. Сечение арматуры для восприятия изгибающих моментов в гладких оболочках определяют как в плитах. При этом арматуру устанавливают соответственно эпюре моментов в растянутой зоне с минимальным защитным слоем бетона. Примыкания плиты к бортовым элементам и диафрагмам следует делать плавными и армировать двойными щетками из стержней диаметром 6—10 мм с шагом не более 20 см.