Электронный учебно-методический комплекс по учебной дисциплине Строительные конструкции для студентов специальности 1-70 01 01 - Производство строительных изделий и конструкций

l V bbm fc

где bbm – ширина ригеля.

Рис.4.22. Армирование консоли колонны

Наименьший вылет консоли с учетом зазора с между торцом ригеля и гранью колонны l1 = l + c. Обычно принимают l1 = 200...300 мм. При этом расстояние от грани колонны до силы Q

al1 l 2

Укоротких консолей ( l1 0.9h0 ) угол сжатой грани с горизонталью не

ными хомутами и отогнутыми стержнями. Шаг хомутов должен быть не более 150 мм и не более h/4, диаметр отогнутых стержней – не более 25 мм и не более 1/15 длины отгиба.

Проектирование ригеля

Ригель многопролетного перекрытия представляет собой элемент рамной конструкции. Типы опирания перекрытий на ригели представлены на рис. 4.23. При свободном опирании концов ригеля на наружные стены и равных пролетах ригель можно рассчитывать как неразрезную балку. При этом возможен учет образования пластических шарниров, приводящих к перераспределению и выравниванию изгибающих моментов между отдельными сечениями.

Расчетный пролет ригеля принимают равным расстоянию между осями колонн; в первом пролете при опирании на стену расчетный пролет считается от оси опоры на стене до оси колонны.

191

Расчетным па опоре будет сечение ригеля по грани колонны. В этом сечении изгибающий момент:

M1 M Q 0,5h,

Момент M1 имеет большее (по абсолютной величине) значение со стороны пролета, загруженного только постоянной нагрузкой; поэтому в формулу следует подставлять значение поперечной силы V, соответствующее за-

гружению этого пролета. По моменту M1 уточняют размер поперечного сечения ригели и по значению 0,35 принимают:

d 1,8M1 fcd b

Сечение продольной арматуры ригеля подбирают по М в четырех нормальных сечениях: в первом и среднем пролетах, на первой промежуточной опоре и па средней опоре. Расчет поперечной арматуры по Q ведут для трех наклонных сечений: у первой промежуточной опоры слева и справа и у крайней опоры.

Конструирование неразрезного ригеля.

Поперечное сечение ригеля может быть прямоугольным, тавровым с полками вверху, тавровым с полками внизу (рис. 4.25). При опиранин панелей перекрытия па нижние полки ригеля таврового сечения строительная высота перекрытия уменьшается.

Рис. 4.25. Схемы поперечного сечения сборного ригеля

Стыки ригелей размещают обычно непосредственно у боковой грани колонны. Действующий в стыках ригелей опорный момент вызывает растяжение верхней части и сжатие нижней (рис. 4.17,а). В стыковых соединениях ригель может опираться на железобетонную консоль колонны или же на опорный столик из уголков, выпущенных из колонны (рис. 4.17,б). В верхней части стыка выпуски арматуры из колонны и ригеля соединяются вставкой арматуры на ванной сварке. Вставка арматуры повышает точность монтажного соединения в случае нарушения соосности выпусков арматуры.

В нижней части стыка монтажными швами соединяются закладные детали колонны и ригеля. После приварки монтажных хомутов полость стыка бетонируется.

Скрытые стыки на консолях (с подрезкой торца ригеля) усложняют конструирование, так как требуют усиления арматуры входящего угла дополнительными каркасами и закладными деталями, повышающими расход стали и трудоемкость изготовления; кроме того, при таком стыке снижается несущая способность и жесткость ригеля на опоре. Эти стыки считаются шарнирными, фигурная же стальная накладка, привариваемая на монтаже, обеспечивает восприятие небольшого изгибающего момента (~50кНм).

193

В бесконсольных стыках (рис. 4.17,а), как показали исследования, поперечная сила воспринимается бетоном замоноличивания полости и бетонными шпонками, образующимися в призматических углублениях на боковой поверхности колонны и в торце сборного ригеля. Специальными исследованиями установлено, что этот стык равнопрочен с консольным стыком, но в то же время по расходу материалов и трудоемкости он экономичнее.

Ригель армируют обычно двумя плоскими сварными каркасами (рис. 4.26). При значительных нагрузках возможен третий каркас в средней части пролета. Площадь растянутых стержней каркасов и их число устанавливают при подборе сечений по изгибающим моментам в расчетных сечениях на опоре и в пролете. По мере удаления от этих сечений ординаты огибающей эпюры М уменьшаются, следовательно, может быть уменьшена и площадь сечения арматуры.

Рис. 4.26. Армирование ригеля и эпюра арматуры

В целях экономии арматуры часть продольных стержней обрывают в соответствии с изменением огибающей эпюры моментов. Сечение ригеля, в котором отдельный растянутый стержень по расчету уже не нужен, называют местом его теоретического обрыва. Обрываемые стержни заводят за место теоретического обрыва на длину заделки lbd.

Для проверки экономичности армирования ригеля и прочности всех его сечений строят эпюру арматуры (эпюру материалов). Ординаты эпюры вычисляют как момент внутренних сил в рассматриваемом сечении ригеля.

Эпюра арматуры против мест теоретического обрыва стержней имеет ступенчатое очертание с вертикальными уступами. Там, где эпюра арматуры значительно отходит от эпюры М, избыточный запас прочности (избыток растянутой арматуры); в местах, где ступенчатая линия эпюры арматуры пересекает эпюру М, прочность сечения недостаточна.

194

Тема 4.3. Бескаркасные здания

Панельные здания

Эти здания используют главным образом в жилищном строительстве (гостиницы, жилые дома, общежтия), где требуются помещения небольшогй площади. Ширина зданий из условий освещенности и удобства планировки внутренних помещений назначается 12...16 м. Панельные дома массового строительства решаются в одном из следующих вариантов: 1) с продольными и поперечными несущими стенами; 2) только с продольными несущими (рис. 4.27,а); 3) только с поперечными несущими стенами (рис. 4.27,б).

Рис. 4.27. Конструктивные схемы крупнопанельных зданий:

а – с продольными несущимистенами; б – с поперечными несущими перегородками

Конструктивная схема с поперечными несущими стенами более выгодна, так как панели перекрытий в этом случае опираются на внутренние поперечные стены (перегородки), что позволяет предельно укрупнять и облегчать наружные стеновые панели. Последние, не воспринимая нагрузки от перекрытий и выполняя лишь ограждающие функции, могут быть изготовлены из легких эффективных материалов.

Основными конструкциями панельных зданий являются внутренние и наружные стеновые панели и панели перекрытий.

Стеновые панели для наружных и внутренних стен: навесные и несущие

Внутренние несущие панели стен (рис. 4.28,а) обычно проектируют од-

нослойными из тяжелого бетона класса не ниже C12/15. Толщина панелей определяется требованиями прочности, звукоизоляции и огнестойкости и составляет 14…16 см, что обеспечивает несущую способность этих панелей в зданиях высотой до 16 этажей. Увеличение несущей способности панелей стен зданий большей высоты достигается применением в нижних этажах бетона более высокого класса, увеличением толщины железобетонных панелей.

Наружные ненесущие стены выполняют в виде однослойных панелей толщиной 240...350 мм из ячеистого бетона.

Наружные несущие панели проектируют преимущественно двухслойными или трехслойными (рис. 4.28,б,в).

195

речными несущими стенами (первый вариант) панели работают как плиты, опертые по трем или четырем сторонам, в остальных случаях – по двум.

Соединения панелей стен и перекрытий должны обеспечить совместную работу элементов в здании и воспринятие усилий сжатия, растяжения и сдвига. Вертикальные стыки между панелями осуществляют с помощью бетонных шпоночных швов и сварки закладных деталей. Горизонтальные стыки по способу передачи сжимающих усилий подразделяются на платформенные (рис. 4.28,г), контактные (рис. 4.28,д) и комбинированные (рис. 4.28,е). Сопряжения внутренних стен с перекрытиями обычно выполняют с платформенными стыками, наружных – с платформенными и комбинированными.

В последние годы разработано конструктивное решение, получившее название «скрытый каркас», совмещающее достоинства зданий каркасного и панельного типа. Несущими вертикальными конструкциями являются стеновые панели, усиленные бортовыми стальными элементами. Последние соединяются с бетоном панели анкерными связями сдвига (рис. 4.28,ж). Стыки панелей скрытого каркаса с перекрытиями выполняются платформенными или сборно-монолитными. Соединение бортовых элементов осуществляется на растворе. Конструкции «скрытого каркаса» экономичнее обычных каркасных за счет хорошей совместной работы панелей с бортовыми элементами и позволяют довести этажность здания до 50 и более.

Здания из объемных блоков.

Дальнейшее укрупнение элементов заводского изготовления для бескаркасных зданий приводит к конструкции объемных блоков (объемных элементов). Здания из объемных элементов возводят, используя коробчатые блокикомнаты или группы, изготовленные на домостроительном комбинате с полной отделкой и санитарно-техническим оборудованием. Применяют как сборные объемные (из отдельных элементов), так и монолитные цельноформованные блоки. Применение объемных блоков особенно рационально при малой удаленности объекта от места изготовления и наличии соответствующих механизмов для монтажа.

По назначению объемные блоки могут быть жилыми комнатами, сани- тарно-кухонными блоками, блоками-лестницами, блоками смешанного типа и др. По размерам блоки бывают на одну комнату, на квартиру, секцию или дом.

Существует три типа блоков: «колпак», «стакан» и «лежащий стакан». В блоках типа «колпак» (рис. 4.29,а) все грани монолитно связаны между собой, кроме приставной панели пола. При линейном опирании все стены блока испытывают внецентренное сжатие, а наличие проемов несколько снижает их несущую способность. При опирании по углам сечение опорных элементов увеличивается устройством утолщений в виде вутов или ребер. В этом случае проемы не снижают существенно несущей способности стен блоков и могут устраиваться в любом месте, но не ближе 250 мм от наружной грани блока.

197

Конструктивные схемы перекрытий при сборном и монолитном выполнении различны, поэтому классификация перекрытий ведется по конструктивным признакам:

–балочные сборные;

–ребристые монолитные с балочными плитами;

–ребристые монолитные с плитами, опертыми по контуру;

–балочные сборно-монолитные;

–безбалочные сборные;

–безбалочные монолитные;

–безбалочные сборно-монолитные.

Плиты в составе конструктивных элементов перекрытия в зависимости от отношения сторон опорного контура могут быть:

а) при отношении сторон l2/l1 > 2 – балочными, работающими на изгиб в направлении меньшей стороны, при этом изгибающим моментом в направлении большей стороны ввиду его небольшой величины пренебрегают;

б) при отношении сторон l2/l1 2 – опертыми по контуру, работающими на изгиб в двух направлениях, с перекрестной рабочей арматурой.

Сборные плоские перекрытия

Плоское перекрытие – это перекрытие, в котором все основные несущие элементы расположены в горизонтальном или в наклонной плоскости. Железобетонные плоские перекрытия – наиболее распространенные конструкции, применяемые в строительстве промышленных и гражданских зданий и сооружений.

Достоинства плоских перекрытий:

–долговечность

–жесткость

–небольшая строительная высота

–простота изготовления

–высокая сопротивляемость статическим и динамическим нагрузкам

Безбалочные сборные перекрытия

Безбалочное сборное перекрытие представляет собой систему сборных панелей, опертых непосредственно на капители колонн (рис. 4.31). Основное конструктивное назначение капителей в том, чтобы обеспечить жесткое сопряжение перекрытия с колоннами, уменьшить размер расчетных пролетов панелей и создать опору для панелей. Сетка колонн обычно квадратная размером 6×6 м.

Преимущество безбалочных панельных перекрытий в сравнении с балочными – в лучшем использовании объема помещений из-за отсутствия выступающих ребер, облегчении устройства различных производственных проводок и коммуникаций. Благодаря меньшей конструктивной высоте безбалочного перекрытия уменьшается общая высота многоэтажного здания и сокращается расход стеновых материалов.

200