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

крепляют поверху сваркой закладных деталей. Пролетная панель опирается по четырем сторонам на надколонные панели, имеющие полки, и работает на изгиб в двух направлениях как плита, опертая по контуру. После сварки закладных деталей панели в сопряжениях замоноличивают.

Безбалочное сборное перекрытие работает подобно ребристому перекрытию с плитами, опертыми по контуру, в котором надколонные панели выполняют роль широких балок. Панели перекрытий выполняют ребристыми или пустотными (рис. 4.31, 4.32), а капители – полыми или сплошными. Колонны имеют поэтажную разрезку.

Расчетный пролет надколонных панелей принимают равным расстоянию в свету между краями капители, умноженному на 1,05.

Капители рассчитывают в обоих направлениях на нагрузку от опорных давлений и моментов надколонных плит. Расчетную арматуру укладывают по верху капители, стенки капителей армируют конструктивно. Кроме того, капители рассчитывают на монтажную нагрузку как консоли.

Рис. 4.32. Конструкция безбалочного сборного перекрытия

спустотными панелями:

а– конструктивный план и разрез; б – детали капители

Панельно-балочные перекрытия.

Всостав конструкции балочного панельного сборного перекрытия входят плиты и поддерживающие их балки, называемые ригелями, или главными балками (рис. 4.33,а). Ригели опираются на колонны и стены; направление ригелей может быть продольное (вдоль здания) или поперечное (рис. 4.33,б). Ригели вместе с колоннами образуют рамы.

Впоперечном направлении перекрытие может иметь два-три пролета (для гражданских зданий) и пять-шесть пролетов для промышленных зданий. Размеры пролета ригелей промышленных зданий определяются общей компоновкой конструктивной схемы перекрытия, нагрузкой от технологического оборудования и могут составлять 6; 9 и 12 м при продольном шаге колонн

202

6 м. Размеры пролета ригелей гражданских зданий зависят от сетки опор, которая может быть в пределах 3,0…6,6 м с градацией через 0,6 м.

Рис. 4.33. Конструктивные схемы балочных перекрытий

Компоновка конструктивной схемы перекрытия заключается в выборе направления ригелей, установлении размеров пролета и шага ригелей, типа и размеров плит перекрытий; при этом учитывают:

1)величину временной нагрузки, назначение здания, архитектурнопланировочное решение;

2)общую компоновку конструкции всего здания. В зданиях, где пространственная жесткость в поперечном направлении создается рамами с жесткими узлами, ригели располагают в поперечном направлении, а панели –

впродольном. В жилых и общественных зданиях ригели могут иметь продольное направление, а плиты – поперечное. В каждом случае выбирается соответствующая сетка колонн;

3)технико-экономические показатели конструкции перекрытия. Расход железобетона на перекрытие должен быть минимальным, а масса элементов и их габариты должны быть возможно более крупными в зависимости от грузоподъемности монтажных кранов.

Проектирование сборных панельно-балочных перекрытий.

Плиты перекрытий для уменьшения расхода материалов проектируют облегченными – пустотными (рис. 4.34,а…в) или ребристыми (рис. 4.34,г…д). 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. 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 (рис. 4.34,а).

203

ми пустотами приведенная толщина бетона достигает 120 мм. 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.

Стоимость перекрытия составляет около 60…65% от стоимости всех конструктивных элементов. Трудоемкость изготовления 30% от общей трудоемкости здания.

При проектировании перекрытия разрабатывают несколько вариантов конструктивных схем и на основании сравнения выбирают наиболее экономичную.

Особенности расчета и конструирования панелей

Расчетный пролет плит l0 (leff) принимают равным расстоянию между осями ее опор (рис. 4.35,а); при опирании по верху ригелей l0 = l – b/2 (где b – ширина ригеля); при опирании на полки ригелей l0 = l – b – a (а – размер полки). При опирании одним концом на ригель, другим на стенку расчетный пролет равен расстоянию от оси опоры на стене до оси опоры на ригеле.

Рис. 4.35. Расчетные пролеты и сечения плит

Высота сечения плиты h должна быть подобрана так, чтобы наряду с условиями прочности были удовлетворены требования жесткости (предельных прогибов). При пролетах 5…7 м высота сечения плиты определяется главным образом требованиями жесткости. Предварительно высоту сечения панелей можно принять:

–для пустотных плит – 220…300 мм;

–для ребристых плит:

h l0 20 – с обычным армированием;

h l0 30 – для предварительно напряженных.

Плиты в пролете между опорами работают на изгиб, как правило, с эквивалентным тавровым сечением. Верхняя полка пустотных плит с круглыми

205

пустотами армируется конструктивно. В пустотных плитах с овальными пустотами и в ребристых плитах полка работает на изгиб в одном или двух направлениях. Поэтому арматура верхнией полки таких плит устанавливается по расчету.

При расчете несущей способности при действии изгибающего момента ширина ребра равна суммарной ширине всех ребер плиты, а расчетная ширина сжатой полки принимается равной полной ширине панели.

В ребристой панели ребрами вниз вводимая в расчет ширина полки принимается в соответствии с п. 5.3.2.1 [7].

Таким образом, расчет прочности плит сводится к расчету таврового сечения с полкой в сжатой зоне.

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 стороной

(рис. 4.36):

Рис. 4.36. Эквивалентные сечения плит для расчета прогибов

Сечение панелей с овальными пустотами (рис. 4.36) приводят к эквивалентному двутавровому сечению, заменяя овальное сечение пустоты прямоугольным с той же площадью и тем же моментом инерции и соблюдая условие совпадения центра тяжести овала и заменяющего прямоугольника. Обозначив b1 и h1 – ширину и высоту эквивалентного прямоугольника; A и I – площадь и момент инерции овала:

Полка панели работает на местный изгиб как частично защемленная на опорах плита пролетом l0, равным расстоянию в свету между ребрами. В ребристых панелях с ребрами вниз защемление полки создается заливкой бетоном швов, препятствующей повороту ребра (рис. 4.38,а).

В ребристой панели с поперечными промежуточными ребрами изгибающие моменты полки могут определяться как в плите, опертой по контуру и работающей в двух направлениях.

Расчет выполняется для следующих трех стадий работы:

– эксплуатационная (расчет выполняется на действие всех функциональных нагрузок);

206

–стадия изготовления с учетом фактической прочности бетона в момент извлечения конструкции из опалубки на нагрузку от собственного веса плиты;

–перевозки и монтажа.

Для всех трех стадий работа выполняется обязательно с учетом собственного веса плит и при своей конкретной расчетной схеме.

Конструирование плит

Плиты армируются сварные сетки и каркасы из обыкновенной арматурной проволоки и горячекатаной арматуры периодического профиля (рис. 4.37). В качестве напрягаемой продольной арматуры применяют стержни классов S800, высокопрочную проволоку и канаты. При пролетах панели не более 6 м армировать может быть без предварительного напряжения,.

Продольную рабочую арматуру располагают по всей ширине нижней полки сечения пустотных панелей и в ребрах ребристых панелей.

Рис. 4.37. Многопустотные панели с круглыми (а) и овальными (б) пустотами,

1 – продольная напрягаемая арматура; 2 – нижняя сварная сетка; 3 – то же, верхняя; 4 – вертикальный сварной каркас; 5 – то же, сетка

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 приопорных участках, 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.

207

Пример армирования ребристой панели перекрытия промышленного здания приведен на рис. 4.38. Номинальная ширина этой панели считается равной 1,5 м. Применяют такие плиты также шириной 3 м.

Монтажные соединения панелей всех типов выполняют сваркой стальных закладных деталей и заполнением бетоном швов между плитами. В продольных боковых гранях плит предусматривают впадины, предназначенные для образования прерывистых шпонок, обеспечивающих совместную работу плит на сдвиг в вертикальном и горизонтальном направлениях (рис. 4.39,а). При таком соединений сборных элементов перекрытия представляют собой жесткие горизонтальные диафрагмы.

Рис. 4.38. Армирование ребристой плиты перекрытия

Если временные нагрузки на перекрытиях больше 10 Н/м2, то ребристые плиты при замоноличивании швов целесообразно превращать в неразрезные. С этой целью швы между ребристыми плитами на опорах армируют сварными седловидными каркасами, пересекающими ригель (рис. 4.39,б). На нагрузки, действующие после замоноличивания, такие плиты рассчитывают как неразрезные.

208

Класс А – сборные элементы воспринимают всю монтажную нагрузку и нагрузку от собственной массы монолитного бетона, служат несущей опалубкой и не нуждаются в установлении временных опор в процессе монтажа и производства работ; монолитный бетон располагается в основном выше нейтральной оси (рис. 4.40,а).

Класс Б – сборные элементы воспринимают лишь часть монтажной нагрузки и нагрузки от собственной массы монолитного бетона, служат опалубкой, но нуждаются в установлении временных опор в процессе монтажа и производства работ; нейтральнаяось располагается в пределах высоты монолитной части сечения (рис. 4.40,б,в).

Класс В – сборные элементы в процессе монтажа и укладки монолитного бетона не воспринимают нагрузки и служат лишь рабочей арматурой; монолитный бетон располагается по всей высоте поперечного сечения

(рис. 4.40,г).

В качестве сборных элементов можно применять как специально запроектированные конструкции, так и типовые обычные или предварительно напряженные элементы (балки, плиты, ригели и т. п.). Размеры сборных элементов назначают из условия обеспечения их прочности при изготовлении, транпортировании и монтаже, а также прочности швов сопряжения с бетоном омоноличивания при их совместной работе.

Надежную связь бетона омоноличивания с бетоном сборных элементов рекомендуется осуществлять с помощью арматуры, выпускаемой из сборных элементов, путем устройства шпонок или шероховатой поверхности, продольных выступов и т. п.

Сборно-монолитные конструкции должны удовлетворять требованиям расчета: по несущей способности с целью обеспечения прочности нормальных и наклонных к продольной оси конструкции сечений, а также по контакту сборных элементов с монолитным бетоном (первая группа предельных состояний); по перемещениям, образованию, раскрытию и закрытию трещин (вторая группа предельных состояний).

Расчет сборно-монолитных конструкций по предельным состояниям должен производиться для следующих двух стадий работы конструкции:

–до приобретения бетоном омоноличивания заданной прочности на воздействие нагрузки от массы этого бетона и других нагрузок, действующих на данном этапе возведения конструкции;

–после приобретения бетоном омоноличивания заданной прочности, т.е. при совместной работе со сборными элеменами – на нагрузки, действующие на данном этапе возведения и при эксплуатации конструкций.

Тема 4.5. Железобетонные фундаменты неглубокого заложения

Классификация фундаментов

Фундаментом называют подземную часть здания, предназначенную для передачи нагрузки от массы сооружения на основание. В зависимости от назначения и конструктивных особенностей фундаменты подразделяют на

210