6. Соединения железобетонных элементов
172. Как соединяют сборные элементы?
Имеется несколько способов, из них три самые распространенные: с помощью сварки стальных закладных деталей, с помощью выпусков арматуры и с помощью шпонок из монолитного бетона или раствора. Перечисленные способы применяют как по отдельности, так и в совокупности друг с другом.
173. Что такое закладные детали?
|
Рис.87 |
Это пластины или прокатные профили, выступающие на поверхность бетона (поз.1на рис.87), и приваренные к ним анкера из стержней периодического профиля (поз.2), уходящие вглубь бетона. Иногда в качестве анкеров применяют гладкие стержни с крюками по концам. Соединение конструкций обеспечивается сварными швами (поз.3). Детали называют закладными, потому что их закладывают в форму до бетонирования изделий, наряду с арматурой. В зависимости от типов соединяемых элементов и действующих нагрузок, закладные детали могут испытывать воздействие самых разнообразных |
усилий: моментов, нормальных и сдвигающих сил. Эти же усилия действуют и на сварные швы.
174. Для чего закладным деталям нужны анкера?
Без анкеров сцепление пластины с бетоном весьма слабое, она может легко отвалиться, не выдержав действующих на нее усилий. Например, закладные детали, соединяющие шарнирно опертый ригель (поз.1на рис.88,а) с колонной (поз.2) в одноэтажном производственном здании, подвергаются воздействию нескольких усилий.
Поперечную горизонтальную нагрузку (ветровую или от торможения тележки крана) ригель передает на смежную стойку рамы (рис. 88,б), в нем возникает продольная сила N(сжимающая или растягивающая – в зависимости от направления нагрузки). Одной из ее реакций является сдвигающая силаQ1, воспринимаемая закладными деталями (в равной мере – колонны и ригеля). В опорных сечениях ригеля возникают небольшие моменты М0(подробнее см. вопрос 176), которые передаются на закладные детали (М1 на рис.88,в). Продольные силыТ, возникающие от торможения кранов, приводят к образованию опрокидывающего момента в ригеле, в результате чего на закладные детали действует сдвигающая силаQ2 и моментМ2 (рис.88,г). Понятно, что если анкера плохо приварены к пластине или они имеют недостаточное поперечное сечение, или недостаточно глубоко заделаны в бетоне, то закладная деталь преждевременно разрушится, вслед за чем произойдет разрушение всего соединения.
Рис. 88
В зависимости от назначения и характера действующих усилий, закладные детали могут иметь не только нормальные (перпендикулярные поверхности), но и наклонные анкера. В ряде случаев применяют также штампованные закладные детали (они более технологичны, чем сварные), у которых сцепление с бетоном обеспечивается местными выпуклостями.
Проектирование закладных деталей заключается в правильном подборе размеров пластины, площади сечения анкеров и глубины их заделки в бетоне, а это диктуется величинами и характером действующих усилий. Расчетные формулы приведены в нормативно-справочной литературе.
175. Что такое идеальный шарнир?
Это шарнир, который не препятствует взаимному повороту соединяемых элементов, т.е. исключает появление изгибающих моментов в сечениях, примыкающих к шарниру (рис.89,а). Практически такой шарнир выполнить невозможно, поскольку даже при наличии смазки в нём останутся незначительные силы трения, которые будут препятствовать повороту, а значит, создадут защемление и момент, пусть и ничтожно малый. Близкие к идеальным шарниры применяют для опор пролётных строений мостов (рис.89,б) и некоторых большепролётных конструкций покрытий. Однако для массового строительства такие шарниры слишком дороги, поэтому там используют более простые решения (см. вопрос 176).
Рис.89 (* сварные швы)