Контрольні запитання

1. Які вам відомі конструкції або їх елементи, що працюють на центральний розтяг?

2. Які вам відомі конструкції або їх елементи, що працюють на позацентровий розтяг?

3. Як армують центрально розтягнуті елементи? Які перерізи застосовують для центрально розтягнутих елементів?

4. Які можливі два випадки роботи позацентрово розтягнутих елементів? Опишіть їх.

5. Які мінімальні відсотки армування розтягнутих елементів?

6. Як розраховують центрально розтягнуті елементи на міцність?

7. Як розраховують на міцність позацентрово розтягнуті елементи, що працюють з малими ексцентриситетами (перший випадок)?

8. Як розраховують на міцність позацентрово розтягнуті елементи, що працюють з великими ексцентриситетами (другий випадок)?

9. Як розраховують розтягнуті елементи за другою групою граничних станів?

Ч а с т и н а ч е т в е р т а Проектування залізобетонних конструкцій

Р о з д і л 9

1. Загальні принципи проектування залізобетонних конструкцій

Будівля (споруда) – це сукупність конструктивних елементів, що взаємопов’язані між собою у певному порядку. Цим гарантується міцність, стійкість та довговічність усієї системи в цілому, а також її окремих елементів. Конструктивні елементи і спряження їх між собою, тобто конструктивні вузли, проектують відповідно до напряму зовнішніх силових і несилових впливів, напружень та інших фізичних процесів, що виникають у конструкції. В разі завантаження одно­го з елементів будівлі в роботу включаються й інші елементи, а отже настає їхня просторова робота.

Конструктивні рішення будівель та споруд у процесі проектування вибира­ють на основі техніко-економічного порівняння варіантів для конкретних умов.

Як матеріал для перекриттів, стін та каркасів одно- та багатоповерхових будівель використовують в основному залізобетон, який відповідає вимогам міцності, довговічності та техніко-економічної ефективності. Тому залізобетонні конструкції мають бути індустріальними, тобто виготовлятись, транспортуватись і монтуватись із якнайменшими затратами ручної праці.

При серійному виготовлен­ні збірні залізобетонні конструкції мають бути максимально типізовані, що дає можливість спростити їхнє виробництво, підвищити продуктивність праці і знизити строки виготовлення та вартість. Типізації збірних залізобетонних еле­ментів можна досягти тільки за умови максимальної уніфікації кон­структивних схем будівель та споруд. У свою чергу, уніфікація конструктивних схем будівель залежить від модулювання основних будівельних параметрів будівель та споруд (поздовжніх і поперечних кроків колон, прольотів і висот приміщень, прив’язування конструкцій до основних поздовжніх та поперечних осей).

9.2. Уніфікація і типізація збірних конструкцій і вимоги до конструктивних схем

Об’ємно-планувальні і конструктивні вирішення мають забезпечу­вати максимальну уніфікацію основних розмірів будівель та споруд і зменшення кількості типорозмірів та марок конструкцій.

Об’ємно-планувальний елемент, або просторова комірка, – це ча­стина будівлі з розмірами, які дорівнюють прольоту, кроку (колон, стін), висоті поверху. Планувальний елемент, або комірка, – це горизонтальна проекція просторової комірки.

Основою уніфікації є єдина модульна система, що являє собою сукупність правил координації об’ємно-планувальних вирішень на ба­зі основного модуля – 100мм (1М). Для вибору об’ємно-планувальних вирішень застосовують виробничі модулі (укрупнені): 6000, 3000, 1500, 1200, 600 та 300 мм, які відповідно позначають 60М, З0М, 15М, 12М, 6М та 3М. Для розмірів конструктивних елемен­тів (поперечного перерізу, зазорів тощо) використовують дробові модулі 50, 20 та 10мм, позначувані відповідно 1/2М, 1/5М та 1/10М.

У разі типізації збірних елементів вибирають найраціональніші, перевірені практикою конструкції, що характеризуються такими показниками: витратою матеріалів, масою, трудомісткістю виготовлення та монтажу, вартістю конструкцій.

Кожному вибраному типу конструкцій відповідає обмежене число типорозмірів з певною градацією їх.

Зміна навантажень або прольоту конструкції при незмінній висоті її перерізу зумовлюється насиченням арматурою або зміною класу бетону. Наприклад, із збільшенням навантаження на панель перекриття або її довжини розміри поперечного перерізу її зберігаються, а пе­реріз арматури збільшується. Для балок покриттів збільшення їхньої довжини тягне за собою зміну розмірів перерізу, в основному висоти. Для колон одноповерхових промислових будівель зміна навантажень і висоти зумовлює зміну розмірів перерізу, класу бетону і насичення арматурою. Тим часом у колонах багатоповерхових будівель розміри поперечних перерізів на поверхах зберігаються, а насичення арматурою і клас бетону можуть змінюватись.

Найефективнішим є серійне заводське виготовлення конструкцій, оскільки при цьому застосовується найдосконаліша технологія вироб­ництва, знижується трудомісткість виготовлення і вартість виробів, підвищується їхня якість.

Типізація виробів передбачає укрупнення конструкцій. Це сприяє зменшенню числа елементів, скороченню часу на монтаж їх, числа вуз­лів спряження і обсягу робіт на будівельному майданчику, зменшує трудовитрати, строки і вартість будівництва, а також підвищує якість робіт. Уніфікація основних конструктивних схем і типізація збірних елементів забезпечують індустріалізацію збірного будівництва.

Для промислових будівель ефективно застосовувати великопанель­ні плити покриття, які укладають на ферми (бажано без підкрокв’яних конструкцій). Для цивільних будівель раціонально застосовувати панелі перекриття розміром на кімнату, а також стінові панелі зав­вишки на поверх і завширшки на одну чи дві кімнати або об’ємні блоки, що являють собою поєднан­ня в одному виробі елементів стін та перекриттів. Довжина збірних елементів з умов їх транспортуван­ня може бути до 24 м.

Для зниження маси будівель та споруд слід застосовувати полегшені конструкції (порожнисті, тон­костінні) з бетонів високих класів з високоміцною арматурою; при цьому доцільно використовувати легкі заповнювачі.

Типізація збірних конструкцій та укрупнення їх дають можливість уніфікувати вантажність монтаж­них і транспортних засобів залежно від маси елементів і висоти будівель. Для типізації конструкцій і взаєм­ного ув’язування їх в каркас бу­дівлі на основі єдиної модульної си­стеми встановлено три розміри: но­мінальний, конструктивний і на­турний. Номінальний розмір L визначає відстань між осями будівлі у плані і між поверхами. Конструк­тивний розмір L_c відрізняється від номінального потрібними зазорами між елементами. Так, при номі­нальному розмірі панелі покриття 6000 мм і зазорі З0 мм її конструк­тивний розмір 5970 мм (рис. 9.1 а). Натурні розміри є дійсними габа­ритами конструкції, які залежать від зазорів, точності виготовлення елементів, допуску, методів та умов монтажу, способів складання і замонолічування швів.

Довжину ригеля міжповерхового перекриття визначають з ураху­ванням розмірів перерізу колони й зазорів (рис. 9.1, б).

30

30

h_c

h_c

15

15

15

15

h_c/2

h_c/2

б

4

Рис. 9.1. Номінальний та конструктивний розміри збірних елементів: а – розміри панелі перекриття; б – те саме ригеля міжповерхового перекриття; 1 – панель; 2 – ригель; 3 – заливка; 4 – колона

Для житлових і цивільних будівель сітка колон кратна модулю 2М (0,2 м) з розмірами від 2,8 до 6,8 м в обох напрямах. Висоти повер­хів встановлюють на основі модуля 3М (0,3 м) (2,7; 3; 3,3 та 3,6 м).

Уніфікують також і навантаження. Так, за модуль розрахункових навантажень покриттів будівель прийнято навантаження, що дорівнює 0,5 кН/м². Конструкції розраховують на навантаження від їхньої ваги та снігу, ваги підвісних кранів, а також залежно від кліматичних районів, наявності чи відсутності перепаду профілю покриття, агресивного середовища. Інтенсивність навантаження від 3 до 7 кН/м². Для міжповерхових перекриттів будівель встановлено тимчасові нормативні навантаження від 5 до З0 кН/м² при модулі 0,5 кН/м².

У результаті уніфікації габаритних розмірів та навантажень виникла можливість звести об’ємно-планувальні вирішення будівлі та споруд до обмеженого числа типів. Це дало змогу уніфікувати конструктивні схеми каркасних та панельних будівель і конструкції їхніх вузлів.

На основі типізації елементів та конструктивних схем розробляють типові проекти будівель та споруд масового будівництва.