Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

1799

.pdf
Скачиваний:
8
Добавлен:
07.01.2021
Размер:
1.84 Mб
Скачать

В.И. Саунин, В.Г. Тютнева

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТУКЦИЙ НЕПОЛНОГО РАМНОГО КАРКАСА

Учебное пособие

Омск 2012

3

Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)»

В.И. Саунин, В.Г. Тютнева

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ

КОНСТРУКЦИЙ НЕПОЛНОГО

РАМНОГО КАРКАСА

Учебное пособие

Омск

СибАДИ

2012

4

УДК 624.073 ББК 38.53 С 21

Рецензенты:

д-р техн.наук, проф. С.А. Корнеев (ОмГТУ) ; главный специалист тех.отдела П.Г. Фролов (ОАО «ТПИ Омскгражданпроект»)

Работа одобрена редакционно-издательским советом академии в качестве учебного пособия для специальностей 270102 ”Промышленное и гражданское строительство“, 270114 ”Проектирование зданий“.

В.И. Саунин С 21 Проектирование железобетонных конструкций неполного рамного

каркаса: учебное пособие / В.И. Саунин, В.Г. Тютнева. − Омск: СибАДИ, 2012.− 200 с.

ISBN 978-5-93204-611-1

Приведены теоретические положения и рекомендации по проектированию железобетонных элементов каркасов многоэтажных зданий с наружными кирпичными стенами. Дана процедура конструктивного и статического расчетов с приведением примеров: сборных плит перекрытий, ригелей рамного и связевых каркасов, колонн; монолитных перекрытий с балочными плитами; кирпичных стен. Приведены методические рекомендации по расчету предварительно-напряженных конструкций и элементов с обычным армированием.

Табл.15. Ил. 76. Прил. 4. Библиогр.:10 назв.

ISBN 978-5-93204-611-1

© ФГБОУ ВПО «СибАДИ», 2012

5

Оглавление

 

ВВЕДЕНИЕ.............................................................................................................

10

1. РАСЧЕТНЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

 

ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ..........................................................

11

1.1. Три стадии напряженно-деформируемого состояния.....................................

11

1.2. Расчет прочности нормальных сечений прямоугольного профиля с

 

одиночной арматурой. Типы задач.........................................................................

14

1.3. Расчет прочности нормальных сечений прямоугольного профиля

 

с двойной арматурой. Типы задач...........................................................................

16

1.4. Расчет прочности нормальных сечений таврового профиля. Типы задач .....

19

1.5. Расчет прочности наклонных сечений на действие поперечной силы...........

25

1.5.1. Порядок подбора поперечной арматуры...................................................

29

1.5.2. Проверка прочности наклонной полосы между трещинами....................

30

2. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ СБОРНОГО

 

ПЕРЕКРЫТИЯ.......................................................................................................

31

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПАНЕЛИ СБОРНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ БЕЗ

 

ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАТЯЖЕНИЯ АРМАТУРЫ

 

ПО СНиП 2.03.01 – 84............................................................................................

35

3.1. Конструктивная схема......................................................................................

35

3.2. Расчётная схема и нагрузки..............................................................................

35

3.3. Статический расчет...........................................................................................

37

3.4. Расчет по I группе предельных состояний.......................................................

42

3.4.1. Исходные данные .......................................................................................

42

3.4.2. Расчет прочности нормальных сечений....................................................

44

3.4.3. Расчет прочности наклонных сечений на действие поперечных сил ......

49

3.4.4. Расчет полки ребристой панели.................................................................

52

3.4.5. Армирование панелей с ненапрягаемой арматурой..................................

54

3.5. Расчет панелей по предельным состояниям второй группы

 

(по раскрытию трещин и деформациям) ................................................................

58

3.5.1. Проверка трещиностойкости .....................................................................

58

3.5.2. Проверка жесткости ...................................................................................

64

4.ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПАНЕЛИ СБОРНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ БЕЗ

 

ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАТЯЖЕНИЯ АРМАТУРЫ

 

ПО СП 52 101 2003...............................................................................................

65

4.1. Конструктивная схема (см. п. 3.1)....................................................................

65

4.2. Расчётная схема и нагрузка (см. п. 3.2)............................................................

65

4.3. Статический расчёт (см. п. 3.3)........................................................................

65

4.4. Расчёт по I группе предельных состояний.......................................................

65

4.4.1. Исходные данные .......................................................................................

65

4.4.2. Расчет прочности нормальных сечений ....................................................

66

6

 

4.4.3. Расчет прочности наклонных сечений на действие поперечных сил

......68

4.4.4. Расчет полки ребристой панели (см п. 3.4.4) ............................................

71

4.4.5. Армирование панелей (см п. 3.4.5)............................................................

71

4.5. Расчет панелей по предельным состояниям второй группы

 

(по раскрытию трещин и деформациям) ................................................................

71

4.5.1. Проверка трещиностойкости .....................................................................

71

4.5.2. Проверка жесткости ...................................................................................

73

5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СБОРНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ

 

РИГЕЛЕЙ РАМНЫХ КАРКАСОВ .....................................................................

74

5.1. Конструктивная схема ригеля..........................................................................

74

5.2. Расчетная схема ригеля и нагрузки..................................................................

74

5.3. Статический расчет...........................................................................................

77

5.4. Расчет по предельным состояниям первой группы.........................................

77

5.4.1. Исходные данные .......................................................................................

77

5.4.2. Расчет прочности нормальных сечений ....................................................

77

5.4.3. Расчет прочности наклонных сечений.......................................................

81

5.4.4. Построение эпюры материалов..................................................................

82

5.4.5. Расчет полки ригеля ...................................................................................

84

5.4.6. Стык ригеля с колонной.............................................................................

86

5.4.7. Расчет ригеля на монтажные нагрузки......................................................

87

5.4.8. Конструирование ригеля............................................................................

88

6. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СБОРНОЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ

 

КОЛОННЫ ПЕРВОГО ЭТАЖА ЗДАНИЯ........................................................

89

6.1. Проектирование стоек.......................................................................................

89

6.2. Конструктивная схема......................................................................................

97

6.3. Расчетная схема, нагрузки, усилия...................................................................

97

6.4. Расчет колонны по предельным состояниям первой группы .........................

99

6.4.1. Расчет прочности в эксплуатационной стадии при l0/h ≤ 20

 

и e0 h/30..............................................................................................................

99

6.4.2. Расчет консоли колонны ..........................................................................

101

6.4.3. Расчет стыка колонн первого и второго этажей......................................

104

6.4.4. Расчет колонны на транспортные и монтажные воздействия................

107

7. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОНОЛИТНЫХ РЕБРИСТЫХ

 

ПЕРЕКРЫТИЙ ....................................................................................................

109

7.1. Разработка конструктивной схемы монолитного ребристого

 

перекрытия.............................................................................................................

109

7.2. Расчет и конструирование плиты...................................................................

111

7.2.1. Расчетные пролеты и нагрузки................................................................

111

7.2.2. Статический расчет ..................................................................................

113

7.2.3. Конструктивный расчет ...........................................................................

113

7.2.4. Армирование плит....................................................................................

114

7.2.5. Первый вариант армирования..................................................................

114

7

 

7.2.6. Второй вариант армирования...................................................................

119

8. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ВТОРОСТЕПЕННОЙ БАЛКИ.......

121

8.1. Расчетные пролеты и нагрузки.......................................................................

121

8.2. Статический расчет.........................................................................................

122

8.3. Конструктивный расчет второстепенной балки............................................

122

8.4. Армирование второстепенных балок.............................................................

125

9. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО-НАПРЯЖЕННЫХ

 

КОНСТРУКЦИЙ.................................................................................................

127

9.1. Проектирование плит сборного перекрытия с предварительным

 

напряжением арматуры.........................................................................................

127

9.1.1. Расчет по I группе предельных состояний. Исходные данные..................

128

9.1.2. Расчет прочности нормальных сечений ..................................................

128

9.1.3. Проверка прочности по нормальному сечению......................................

129

9.1.4. Проверка прочности по наклонному сечению........................................

130

9.1.5. Армирование панелей с напрягаемой арматурой ...................................

131

9.1.6. Расчет плит по предельным состояниям второй группы

 

(по раскрытию трещин и деформациям)...........................................................

132

9.1.7. Определение потерь предварительного напряжения..............................

133

арматуры [2, п. 1.25, табл. 5]..............................................................................

133

9.1.8. Оценка трещиностойкости верхней зоны при отпуске

 

арматуры с упоров (стадия изготовления)........................................................

134

9.1.9. Оценка трещинообразования нижней зоны

 

плиты в стадии эксплуатации............................................................................

135

9.1.10. Определение ширины раскрытия трещин в нижней зоне.....................

136

9.1.11. Проверка жесткости ...............................................................................

138

9.2. Общие сведения по ригелям связевых каркасов ...........................................

139

9.3. Проверка жесткости и трещиностойкости.....................................................

154

9.3.1. Параметры предварительного напряжения.............................................

155

9.3.2. Оценка трещиностойкости верхней зоны при обжатии (стадия

 

изготовления) .....................................................................................................

159

9.3.3. Расчет по образованию трещин в стадии эксплуатации.........................

160

9.3.4. Определение раскрытия нормальных трещин ........................................

161

9.3.5. Определение прогиба от постоянных и длительных нагрузок

 

(эстетико-психологические требования)...........................................................

163

10. КАМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ..................................................................

166

10.1. Общие сведения ............................................................................................

166

10.2. Материалы для каменных конструкций.......................................................

167

10.3. Прочность каменной кладки.........................................................................

169

10.4. Деформативность каменной кладки.............................................................

172

10.5. Конструктивные особенности каменных конструкций...............................

174

10.6. Центральное сжатие неармированной кладки [10, п. 4.1]..........................

177

10.7. Внецентренное сжатие неармированной кладки [10, п. 4.7].......................

179

10.8. Центральное сжатие кладки с сетчатым армированием [10, п. 4.30].........

181

8

 

10.9. Внецентренно сжатая кладка с сетчатым армированием [10, п. 4.31]........

184

10.10. Расчет кладки на местное сжатие (смятие) [7, п. 4.13].............................

185

10.11. Конструктивные параметры опирания элементов конструкций

 

на кладку ................................................................................................................

 

187

Библиографический список ...............................................................................

189

Приложение 1. Проверка по программе RDT жесткости и трещиностойкости

 

при действии постоянных, длительных и кратковременных нагрузок...............

190

Приложение 2.

Расчет прочности ствола колонны в эксплуатационной

 

стадии по программе RNS.....................................................................................

194

Приложение 3.

Инструкции по программам RNS, RDT.....................................

199

Приложение 4.

Сортамент арматуры ……………………………………………………..…..199

9

ВВЕДЕНИЕ

Данное пособие подготовлено в соответствии с программой курса «Железобетонные и каменные конструкции» для высших учебных заведений.

Конструктивной основой здания является пространственная система, состоящая из стержневых (ригели и колонны) и плоских (плиты перекрытий и покрытий) элементов, связанных между собой для совместной работы.

Здание должно быть запроектировано так, чтобы основные конструкции обладали необходимой несущей способностью (прочностью и устойчивостью), жесткостью и трещиностойкостью, а конструктивная схема в целом – пространственной жесткостью, то есть способностью без чрезмерных деформаций сопротивляться воздействию горизонтальных нагрузок.

Многоэтажные производственные железобетонные здания по конструктивной схеме различаются на три типа:

здания с полным железобетонным каркасом и навесными наружными панелями;

здания с полным железобетонным каркасом и наружными самонесущими стенами;

здания с внутренним железобетонным каркасом и несущими стенами (здания с неполным каркасом).

Взданиях первых двух типов четко разграничиваются несущие

иограждающие конструкции. Преимущество зданий третьего типа заключается в том, что используется прочность ограждающих конструкций с соответствующей экономией материальных затрат на пристенные колонны полного каркаса.

Вмногоэтажных каркасных зданиях пространственная жесткость достигается жесткостью узлов рам или устройством систем вертикальных и горизонтальных связевых диафрагм в виде совместно работающих связевых ферм, перегородок, стен и перекрытий.

Таким образом, в зданиях с неполным каркасом внутренние железобетонные каркасы могут быть как рамного, так и связевого типа.

Внастоящем пособии рассматривается многоэтажное здание с наружными кирпичными стенами и железобетонными перекрытиями, поддерживаемыми внутренними железобетонными колоннами.

10

При этом рассматривается здание с жёсткой конструктивной схемой, в котором горизонтальные нагрузки передаются через жёсткие в своей плоскости диски перекрытий на поперечные и продольные стены, обеспечивающие пространственную жёсткость здания в целом. В этом случае внутренние железобетонные конструкции здания рассчитываются только на действие вертикальных нагрузок [1].

В представленном пособии для курсового и дипломного проектирования рассматриваются вопросы компоновки конструктивной схемы здания и проектирования:

сборных железобетонных конструкций без предварительного напряжения арматуры;

предварительно напряженных железобетонных элементов перекрытия;

элементов монолитного ребристого перекрытия с балочными плитами;

кирпичных стен.

1. РАСЧЕТНЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

1.1. Три стадии напряженно-деформируемого состояния

Формирование предпосылок расчета железобетонных конструкций основывается при анализе характерных стадий напряженно-деформируемого состояния.

Рассматривается нормальное сечение в зоне чистого изгиба изгибаемого элемента; в процессе увеличения нагрузки сечение проходит три характерные стадии напряженно-деформируемого состояния (НДС).

I стадия НДС – работа без трещин в растянутой зоне. Стадия характерна: в начале упругой работой сжатого и растянутого бетона; в конце стадии по мере увеличения нагрузки – упругой работой сжатого бетона и упругопластичной – растянутого с напряжениями в крайнем растянутом волокне равными прочности на осевое растяжение σbt = Rbt

11

Рис. 1. Расчетная схема I стадии НДС

I стадия НДС используется для расчета элементов по образованию трещин (II группа пред. сост.); по сформированной упрощающей предпосылке определяется момент трещинообразования:

Мcrc = Rbt,ser . Wpl (рис. 1).

II стадия НДС – устойчивая работа с трещинами в растянутой зоне (эксплуатационная). Стадия характеризуется наличием трещин в растянутой зоне, упругопластической работой сжатого и оставшегося растянутого бетона с ординатой Rbt вверху трещин; активное подключение растянутой арматуры.

Рис. 2. Расчетная схема II стадии НДС: h – высота сечения; h0 – рабочая высота; x – высота сжатой зоны;

As – площадь поперечного сечения рабочей арматуры

12

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]