Монолитное безбалочное перекрытие – устройство железобетонных безбалочных или балочных плит по профнастилу. Какой монолит лучше для частного дома?

Содержание

Безбалочные перекрытия из монолитного железобетона — СамСтрой

Довольно часто вместо традиционных заводских плит в конструкциях зданий применяются без балочные перекрытия из монолитного железобетона – пространственные бетонные системы, опирающиеся на стены или колонны. В этой статье мы подробно рассмотрим существующие виды таких конструкций, их конструктивные особенности, зависимость возможных изломов от нагрузок при опирании на вертикальные опоры и другие вопросы.
Основные виды и особенности бетонных перекрытий

Итак, монолитные безбалочные железобетонные перекрытия по способу опирания мы разделим на несколько видов – с опорой на стены и на колонны.

Горизонтальные несущие конструкции, опирающиеся на колонны, называются кессонными. Они применяются в основном для перекрытия административных, коммерческих и общественных зданий каркасного типа. Широким спросом пользуются в европейских странах, но и в России используются нередко. В частном индивидуальном строительстве подобные системы не применяются.

Горизонтальная несущая конструкция кессонного типа


Железобетонные перекрытия с опиранием на стены можно условно разделить на такие типы:

  • Монолитные – представляют собой цельнолитые бетонные конструкции, сооружаемые по всему периметру здания.
Конструкция монолитной плиты
  • Сборно-монолитные (СМП) – больше относятся к категории балочных конструкций, так как выкладка блоков-вкладышей производится на специальные балки. Однако при этом сооруженная система служит несъемной опалубкой, а основная жесткость и несущая способность перекрытия обеспечивается за счет последующего армирования и бетонирования пустот между рядами блочных элементов и слоя толщиной 50 мм поверх них.Конструкция сборно-монолитного перекрытия


    СМП

Конструктивно сборно-монолитное перекрытие состоит из таких элементов:

  • Балки – раскладываются между 2-мя стенами с определенным шагом в соответствии с типоразмером блоков-вкладышей.
  • Блоки-вкладыши – выкладываются между балками с плотным примыканием друг к другу.

Балки и блоки-вкладыши формируются несъемную опалубку, которая впоследствии армируется и бетонируется. За счет наличия армирующего каркаса и заливки бетоном пространства между рядами блочных элементов и формирования бетонного слоя толщиной 50 мм по всей площади перекрытия обеспечивается повышенная прочность и жесткость конструкции.

Процесс формирования несъемной опалубки из балок и блоков-вкладышей

Данная технология чаще применяется в индивидуальном строительстве. Более подробно особенности работ с использованием керамических блоков вкладышей рассмотрены в следующем видео:

Состав и функции блоков-вкладышей

Сегодня производители предлагают большой выбор блоков-вкладышей для сборно-монолитных перекрытий:

Основная функция блоков-вкладышей – формирование сплошной конструкции по всей площади для качественного бетонирования перекрытия.

Кессонное перекрытие

Кессонные безбалочные перекрытия представляют собой ребристые монолитные конструкции с взаимно перпендикулярными ребрами снизу, опирающиеся на колонны с капителями. Основная особенность подобных систем заключается в том, что бетон сосредотачивается в участках сжатия (ребра жесткости) и удаляется из зоны растяжения. Это позволяет сэкономить на растворе и одновременно с этим получить систему с повышенной жесткостью. Конструктивно они напоминают ребристые плиты перекрытия, которые производятся в заводских условиях.

Кессонное перекрытие с круглыми колоннами

Проектирование монолитного безбалочного перекрытия выполняется с прямоугольной либо квадратно сеткой колонн. При этом по контуру строения конструкция может опираться на несущие стены и/или контурные обвязки и даже консольно выступать за капители крайних колонн. Капитель – это венчающая часть, необходимая для создания достаточной жесткости в месте сопряжения плиты с колонной и обеспечения прочности монолита на продавливание.

Конструкция и формы кессона

Сооружение выполняется с использованием пластмассовых кессонообразователей – специальных форм размерами 740х800 мм, высотой 200-400 мм и с наклоном боковых граней до 18°. Их раскладывают на небольшом расстоянии друг от друга (по осям 800х800 мм) с целью образования полостей для бетонирования монолитных ребер. В результате ребра получаются толщиной 200-400 мм, а сплошная часть конструкции – 50-60 мм.

Раскладка кессонообразователей

Армирующая сетка в конструкции кессонов располагается поверх опалубки. Но особое внимание уделяется армированию утолщенных участков монолитного перекрытия – для этого обычно используется предварительно напряженная арматура большего, чем для горизонтальной сетки, сечения.

Армирование кессонной конструкции

Для правильного устройства кессонной конструкции применяется специальная опалубка, состоящая из металлических обрешеток и вертикальных стоек. Их монтируют с учетом размеров кессонообразователей, которые впоследствии укладываются поверх обрешетки. Бетон к пластику не прилипает, поэтому формы после застывания бетонной конструкции удаляются легко.

Какие нагрузки наиболее значимые?

Безбалочное монолитное перекрытие кессонного типа рассчитывается по методу предельного равновесия. На практике определено, что самыми опасными для конструкций этого вида являются следующие нагрузки:

Благодаря рамной конструкции, применение кессонных перекрытий обеспечивает возможность значительного уменьшения кубатуры здания, а значит и стоимости его строительства. Наиболее выгодным считается их обустройство на промышленных, гражданских и административных объектах. С их помощью перекрываются пролеты длиной до 6 м, а несущая способность рамных систем составляет до 500 кг/м2.

Финансовые затраты на устройство минимизируются благодаря экономному расходу бетона. Также это отражается на трудоемкости и скорости сооружения. Однако при проектировании таких систем важно учитывать, что в местах расположения колонн и капителей перекрытие должно быть сплошным – т.е. кессонообразователи на этих участках не устанавливаются.

Процесс бетонирования кессонного перекрытия

Расчет затрат на монолитное перекрытие этого типа выполняется с учетом расхода необходимых материалов и приспособлений:

  • Опалубка из металлических обрешеток и опорных стоек, а также пластмассовые кессонообразователи – в большинстве случаев арендуются.
  • Бетон – обычно заказывается «миксер» с бетононасосом для автоматической подачи смеси на перекрытие.
  • Арматура для армирования.

Однако учитывайте и то, что от дополнительных и непредвиденных расходов никто не застрахован

19. Монолитные безбалочные перекрытия. Конструктивные решения и расчет на полосовую и сплошную нагрузку.

По контуру зда­ния безбалочная плита может опираться на несущие сте­ны

Безбалочное монолитное перекрытие представляет собой сплошную плиту, опертую непосредственно на ко­лонны с капителями). Устройство капите­лей вызывается конструктивными соображениями, с тем чтобы создать достаточную жесткость в месте сопряже­ния монолитной плиты с колонной, обеспечить прочность плиты на продавливание по периметру капители, умень­шить расчетный пролет безбалочной плиты и более рав­номерно распределить моменты по ее ширине.

Безбалочные перекрытия проектируют с квадратной или прямоугольной равнопролетной сеткой колонн

капители трех типов: тип I — при легких нагрузках, типы II и Ш — при тяжелых нагрузках. В капителях всех трех ти­пов размер между пересечениями напряжений скосов с нижней поверхностью плиты принят исходя из распре­деления опорного давления в бетоне под углом 45°. Толщину монолитной безбалочной плиты находят из условия достаточной ее жесткости h=1/32…1/35h2, где h — размер большого пролета при прямоугольной сетке колонн; Безбалочное перекрытие рассчитывают по методу пре­дельного равновесия.

для безбалочной плиты опасными (расчетными) за-гружениями являются: полосовая нагрузка через протет и сплошная по всей площади. При этих загружениях воз­можны две схемы расположения линейных пластических шарниров плиты.

При сплошном загружении безбалочного перекрытия в средних панелях возникают взаимно перпендикулярные и параллельные рядам колонн линейные пластические шарниры с раскрытием трещин внизу; при этом каждая панель делится пластическими шарнирами на четыре зве­на,

При загружении полосовой нагрузкой для случая-из­лома отдельной полосы с образованием двух звеньев, соединенных тремя линейными шарнирами, среднюю па­нель рассчитывают из условия, что суммы опорного и пролетного моментов, воспринимаемых сечением плиты в пластических шарнирах равны балочному моменту плиты шириной h

2 и пролетом

При сплошном загружении квадратной панели, оди­наково армированной в обоих направлениях As=As1 = As2

Монолитную безбалочную плиту армируют рул нии-ми или плоскими сварными сетками. Пролетные моменты воспринимаются сетками, уложенными внизу, а опорные моменты — сетками, уложенными вверху.

20. Конструирование монолитных безбалочных перекрытий.

По контуру зда­ния безбалочная плита может опираться на несущие сте­ны

Безбалочное монолитное перекрытие представляет собой сплошную плиту, опертую непосредственно на ко­лонны с капителями). Устройство капите­лей вызывается конструктивными соображениями, с тем чтобы создать достаточную жесткость в месте сопряже­ния монолитной плиты с колонной, обеспечить прочность плиты на продавливание по периметру капители, умень­шить расчетный пролет безбалочной плиты и более рав­номерно распределить моменты по ее ширине.

Безбалочные перекрытия проектируют с квадратной или прямоугольной равнопролетной сеткой колонн

капители трех типов тип I — при легких нагрузках, типы II и Ш — при тяжелых нагрузках. В капителях всех трех ти­пов размер между пересечениями напряжений скосов с нижней поверхностью плиты принят исходя из распре­деления опорного давления в бетоне под углом 45°. Толщину монолитной безбалочной плиты находят из условия достаточной ее жесткости t=1/32…1/35h2, где h — размер большого пролета при прямоугольной сетке колонн.

Особенности монолитных безбалочных перекрытий | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Зацепилова А. В. Особенности монолитных безбалочных перекрытий // Молодой ученый. — 2019. — №50. — С. 108-111. — URL https://moluch.ru/archive/288/65276/ (дата обращения: 13.01.2020).



Ключевые слова: железобетонное перекрытие, колонна, капитель, узел опирания.

В настоящее время активно развивается строительство жилых и общественных зданий из монолитного железобетона. Рациональным является использование каркасно-стеновой конструктивной системы, позволяющей обеспечить свободные планировки помещений при соблюдении требования по необходимой жесткости и устойчивости здания. Конструкция представляет собой систему из вертикальных несущих элементов — колонн, стен и горизонтальных несущих элементов — перекрытий.

Железобетонные плоские перекрытий являются одним из самых распространенных видов конструкций, которое применяются в строительстве зданий и сооружений. Выделяют две основные группы перекрытий в соответствии с их конструктивными схемами. Первая группа — балочные перекрытия, вторая группа — безбалочные перекрытия.

В балочных перекрытиях расположение балок возможно в одном или в двух направлениях. Обеспечивается совместная работа балок и опирающихся на них плит. Иная ситуация в безбалочных перекрытиях, где опирание плиты происходит непосредственно на колонну.

Безбалочные превосходят балочные перекрытия по следующим пунктам:

− возможность возведения зданий любой конфигурации в плане, с различными объемно-планировочными решениями;

− улучшение освещенности помещения;

− упрощение устройства инженерных коммуникаций;

− уменьшение в целом высоты постройки;

− уменьшение расхода материала для стен.

Существенным недостатком является большой собственный вес безбалочных перекрытий по сравнению с балочными. Несмотря на утяжеление конструкций строительство зданий со сплошными перекрытиями получило широкое распространение в нашей стране и в мире в связи с технологической простотой возведения таких перекрытий.

Существуют следующие разновидности безбалочных перекрытий:

− сборные;

− монолитные;

− сборно-монолитные.

Безбалочные перекрытия с капителями появились более 100 лет назад. Впервые такие перекрытия были выполнены Рунером и Торнером в 1906 г. в США. В Европе первое безбалочное перекрытие было использовано в 1908 г. в России А. Ф. Лoлейтом при строительстве четырехэтажных молочных складов в Москве. В СССР они применялись в основном в промышленных зданиях, московских станциях метро, подземных резервуарах. В общественных и жилых зданиях безбалочные перекрытия не использовались, так как капитель, необходимая для устройства перекрытия, уменьшала высоту и полезный объем помещений. [1].

С развитием в строительстве технологических приемов и механизмов, стремление к увеличению строительного объема зданий и уменьшению экономических затрат возросла роль монолитного строительства.

Для расчета безбалочных плит Маркусом и Штаерманом М. Я. был разработан метод заменяющих рам (рис.1). По методу заменяющих рам, который вошёл в учебники по железобетонным конструкциям, выполняется расчет двух накрест расположенных рам, причем расчетная ширина ригеля рамы принимается равной полусумме прилегающих пролетов, перпендикулярной к плоскости данной рамы. После их статического расчёта проводится конструирование плиты исходя из балочной схемы работы перекрытия. Приопорные участки конструируются по значениям поперечных сил, полученными также при расчёте рам. Существенным недостатком данного метода является большая погрешность в случае неравных пролетов. [1].

Рис. 1. Расчетная схема плиты для расчета методом заменяющих рам [1]

Конструктивно безбалочные плиты могут быть с капителями и без них (рис. 2).

Назначение капителей:

− обеспечение жесткого сопряжения перекрытий с колоннами в системе каркаса здания;

− увеличение прочности плиты перекрытия на излом;

− обеспечение прочности плиту от продавливания в месте ее опирания на колонны;

− увеличение общей жесткость перекрытия;

− уменьшение расчетного пролета плиты и более равномерное распределение усилий по ее ширине.

Картинки по запросу безбалочное монолитное перекрытие без капители

Рис. 2. Монолитное безбалочное перекрытие а) без капители; б) с капителью [1]

Монолитные безбалочные бескапительные перекрытия увеличивают полезный объем помещений, позволяют наиболее выгодно проложит инженерные сети, уменьшают расход материалов.

Зона опирания плиты на колонну является наиболее ответственным местом конструкции безбалочного монолитного перекрытия и требует проверки прочности этой зоны на продавливание.

Современные исследователи не пришли к общему мнению о механизме продавливании плиты. Экспериментальные исследования показали, что характер разрушения изменяется от хрупкого (мгновенно) до пластического. На данный момент существуют два основных представления о механизме продавливания.

Одни исследователи считают, что плиты сопротивляются продавливанию за счет прочности бетона на растяжение. Продавливание — пространственная форма скалывания, во время которого из тела плиты происходит выкалывание бетонной усеченной пирамиды, боковые стороны которой наклонены по углом 45 к горизонтали, а высота равна рабочей высоте плиты (h0).Этот механизм продавливания принят в СП 63.13330.2018, где рассматривают расчетное поперечное сечение, расположенное вокруг зоны передачи усилий на элемент на расстоянии Картинки по запросу безбалочное монолитное перекрытие без капители нормально к его продольной оси (рис.3). [2]

Картинки по запросу безбалочное монолитное перекрытие без капители

Рис. 3. Условная модель для расчета на продавливание [2]

Иной подход базируется на предположении, что плита сопротивляется продавливанию за счет работы сжатой зоны вблизи колонны, которая находится в условиях сложного напряженного состояния сжатия. Профессор В. А. Клевцов и А. Н. Болгов (НИИЖБ) считают, что несущая способность может определяться работой бетона как на растяжение, так и на сжатие. В лаборатории НИИЖБ ими был проведен ряд экспериментов, направленных на изучение влияния сжимающего усилия со стороны верхней колонны на несущую способность плиты при продавливании. По результатам испытаний В. А. Клевцов и А. Н. Болгов пришли к выводу, что разрушение плиты при продавливании имеет несколько механизмов, при которых роль прочности бетона на растяжение и сжатой зоны плиты изменяется в зависимости от физических и геометрических параметров конструкций. [3]

Таким образом, механизм продавливания плит перекрытия неоднозначен и требует дальнейших подробных исследований экспериментальных и аналитических, а также усовершенствования нормативной базы.

Литература:

  1. Дорфман А. Э., ЛевонтинЛ.Н.. Проектирование безбалочных бескапительных переркрытий. — М.:Стройиздат, 1975. — 124 с.
  2. СП 63.13330.2018 «СНиП 52–01–2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения». — М., 2018. — 168 с.
  3. Клевцов В. А., Болгов А. Н. Действительная работа узлов плоской безбалочной бескапительной плиты перекрытия с колоннами при продавливании // Бетон и железобетон. — 2005. — № 32. — С. 17–19.

Основные термины (генерируются автоматически): перекрытие, колонна, продавливание, рама, капитель, плита, строительство зданий, механизм продавливания, существенный недостаток.

76 Балочные сборно-монолитные перекр. Безбалочные перекрытия

Балочные сборно-монолитные перекрытия

Сборно-монолитная конструкция перекрытия состоит из сборных элементов и монолитных частей, бетонируе­мых непосредственно на площадке. Затвердевший бетон этих монолитных участков связывает конструкцию в еди­ную совместно работающую систему.

При пролетах до 9 м возможны перекрытия с предва­рительно напряженными элементами, которые имеют вид железобетонной доски и служат остовом растянутой зо­ны балки, снабженной арматурой

На эти элементы устанавливают корытообразные армированные элементы, а по ним, как по опалубочной форме, уклады­вают монолитный бетон. В неразрезных перекрытиях опи­санного типа над опорами устанавливают дополнитель­ную арматуру.

Безбалочное сборное перекрытие представляет собой систему сборных панелей, опертых непосредственно на капители колонн.

Основное конструктивное назначение капителей в том, чтобы обеспечить жесткое сопряжение перекрытия с колоннами, уменьшить размер расчетных пролетов и создать опору для панелей. Конструкция сборного безбалочного перекрытия со­стоит из трех основных элементов: капители, надколонной панели и пролетной панели. Капитель опирается на уширения колонны и воспринимает нагрузку от надко­ленных панелей, идущих в двух взаимно перпендикуляр­ных направлениях и работающих как балки.

Безбалочные монолитные перекрытия

Безбалочное монолитное перекрытие представляет собой сплошную плиту, опертую непосредственно на ко­лонны с капителями . Устройство капителей вызывается конструктивными соображениями, с тем чтобы создать достаточную жесткость в месте сопряже­ние монолитной плиты с колонной, обеспечить прочность плиты на продавливание по периметру капители, умень­шить расчетный пролет безбалочной плиты и более рав­номерно распределить моменты по ее ширине.

Для опирания безбалочной плиты на колонны в про­изводственных зданиях применяют капители трех типов: тип I — при легких нагрузках, типы II и III — при тяжелых нагрузках.

Вбезбалочных сборно-монолитиых перекрытиях осто­вом для монолитного бетона служат сборные элемен­ты — надколенные и пролетные панели Одно из возможных решений состоит в том, что капи­тели на монтаже временно крепят к колоннам съемными хомутами. Связь между колонной и капителью создается после замоноличивания перекрытия и образования бетон­ных шпонок на поверхности колонны.

На капителях колонн в двух взаимно перпендикуляр­ных направлениях укладывают надколенные плиты; в центре — пролетную плиту такой же толщины, опертую по контуру. Сборные плиты — пред­варительно напряженные, армированные высокопрочной арматурой.

77 Сборные ж\б конструкции одноэтажных промзданий, принципы расчёта и конструирования.

1) Элементы конструкций: колонны (стойки), заделанные в фундаменты, ригели покрытия (балки, фермы, арки), опирающеяся на колнны, панели покрытия, уложенные по ригелям, подкрановые балки, световые и аэрационные фонари. Основная конструкция каркаса – поперечная рама, образованная колоннами и ригелями.

Пространственная жесткость и устойчивость обеспечивается защемлением колонн в фундаменты. В поперечном направлении пространственная жесткость обеспечивается поперечными рамами, в продольном – продольными рамами образованными теми же колоннами, элементами покрытия, подкрановыми балками и вертикальными связями.

2) Компоновка здания – сетка колонн одноэтажных каркасных зданий с мостовыми кранами может быть 12х18, 12х24, 12х30 или 6х18 6х24 6х 30м Шаг колонн преимущественно 12м, если при этом шаге используются стеновые панели 6м то необходима установка по крайним осям промежуточные фахверковые колонны. При шаге колонн 12м возможен щаг ригелей 6м с использованием в качестве промежуточной опоры подстропильной фермы.

3) Связи: Основное назначение: обеспечение жесткости покрытия в целом,

придание устойчивости сжатым поясам ригелей поперечных рам, восприятие ветровой нагрузки, восприятие тормозных усилий от мостовых кранов. Виды связей: вертикальные, горизонтальные по нижнему поясу ригелей, горизонтальные по верхнему поясу ригелей, связи по фонарям.

4) Расчетная схема и нагрузки Поперечная рама одноэтажного каркасного здания испытывает действие постоянных нагрузок от массы покрытия и различных временных нагрузок от снега, вертикального и горизонтального давления мостовых кранов, положительного и отрицательного давления ветра и др.

В расчетной схеме рамы соединение ригеля с колонной считается шарнирным, а соединение колонны с фундаментом — жестким. Длину колонн принимают равной расстоянию от верха фундамента до низа ригеля Цель расчета поперечной рамы – определение усилий в колоннах и подбор их сечения Ригель рамы рассчитывается независимо как однопролетную балку ферму или арку.

5) Плиты – крупные ребристые панели 3×12, 3х6м (основные )1,5×12, 1,5×3 (доборные) или типа «ТТ»

6) Балки покрытия — пролет 12, 18, 24м По форме очертания : ломанные, трапецевидные По форме сечения : прямоугольного, двутавровое , тавровое Высота балок 1/10…1/15 пролета

7)Фермы – пролет 18, 24, 30м Высота ферм 1/7..1/9 пролета

Плоские покрытия зданий компануются по 2 схемам: беспрогонной и прогонной.Безпрогонная схема— плиты крепят к ригелям , сварка в 3-х точках, замоноличивание. Длина опирания плиты 6м пролета-80мм min, пролета 12м – 100мм min. В этой схеме возможно расположение ригелей в продольном и поперечном направлении.

Прогонная схема— на ригелях крепят прогоны прямоугольного или таврового сечения, а по ним укладывают плиты шириной 1,5-3м. Эта схема более трудоемка и применяется при реконструкции здания.

В качестве элементов покрытия применяются ребристые плиты 6-12м, плиты типа 2Т, КЖС, типа П и оболочки. Плита 2Т и П может служить одновременно и ригелем.

В промышленных одноэтажных зданиях применяются колонны сплошного сечения и двухветвевые. Выбор сечения колонны зависит от грузоподъемности крана, высоты здания и шага колонн. В торце производственных зданий устанавливаются фахверковые колонны.

При компоновке конструктивной схемы здания для создания жесткого каркаса выбирают вертикальные и горизонтальные связи. Их количество и тип зависит от технологического процесса, количества температурных блоков, высоты здания и шага колонн.

Сборные железобетонные покрытия после сварки закладных деталей и замоноличивания образуют жесткую горизонтальную диафрагму, связывающую поверху поперечные рамы в единый пространственный блок, размеры которого определяются расстоянием между температурными швами. Нагрузки от массы покрытия снега, ветра, приложены одновременно по всем рамам блока. При этих нагрузках пространственная работа каркаса не проявляется и каждую плоскую раму можно рассматривать в отдельности. Нагрузка же от мостовых кранов приложена к 2-м или 3-м рамам блока, но благодаря связевой диафрагме в работу включаются и остальные рамы блока. Происходит пространственная работа каркаса, которая в расчете учитывается коэффициентом динамичности Cdin.

При длине блока 72м для второй от торца блока поперечной рамы находящейся в наиболее неблагоприятных условиях (отсутствует помощь соседних рам) , при шаге 12м Cdin=3,5 и при шаге 6м Cdin=4,7. Значения коэффициентов динамичности Cdin тем больше чем меньше шаг колонн и больше длина температурного блока. При остальных нагрузках Cdin=1.

Цель расчета поперечной рамы – подбор определенных усилий в колоннах от расчетных нагрузок и определение перемещений. Подбор сечений арматуры в колоннах и проверка назначенных сечений этих колонн. Прежде всего устанавливают расчетную схему здания, значение нагрузок и места их приложения. Поперечная рама – плоская стержневая система с жестким защемлением в фундаменте и шарнирным соединением ригелей с колонной.

Поперечная рама одноэтажного промышленного здания расчитывается на воздействие:

  • Постоянных нагрузок (масса покрытия, стены, собственный вес, масса колонн)

  • Временные нагрузки (длительного действия и кратковременного).

Длительные – от массы стационарно установленного оборудования, одного мостового крана, с коэффициентом 0,6 и части снеговой нагрузки.

Кратковременные – ветровая, нагрузка от 2-х сближенных кранов и части снеговой нагрузки.

Расчет рам выполняют на основные и особые сочетания нагрузок.

Постоянные нагрузки от массы покрытия передаются на колонну как вертикальное опорное давление ригелей F и определяется:

F=q·Af·G, где q-нагрузка от массы кровли, Аf-площадь на колонне среднего ряда.

Аfср.р=a·l; Afкр.р=a·l/2. G-нагрузка от массы ригеля. G=m·g.

Нагрузка F от покрытия приложена по оси опоры ригеля с эксцентриситетом e относительно оси надкрановой части колонн. Исследования установили, что давление приложено на расстоянии 1/3 длины опоры от внутренней ее грани. Расстояние до продольной координационной оси м.б. принято 175мм. Момент от действия этой нагрузки в надкрановой части: N1=F·e.

В подкрановой части колонны действует суммарный изгибающий момент, каждый со своим знаком: N2=M1+(Fk*ek)+Fп.б.*eп.б.+(-Fw*ew)

Снеговая нагрузка действующая на колонны поперечника здания:

F=So*Af*γf*μ, где So— нормативный вес снегового покрова в зависимости от географического района строительства; μкоэффициент зависящий от профиля кровли; γfкоэффициент надежности по нагрузке .

Эксцентриситет приложения этой нагрузки принимается также как для постоянной нагрузки от покрытия.

Ветровая нагрузка – на колонну передается через стеновые панели, в виде распределенной нагрузки. P=a·ω, где ω- расчетное ветровое давление принимается в зависимости от района строительства и высоты здания.

Ветровая нагрузка в месте соеденения колонны с ригелем заменяется сосредоточенной.

Крановая нагрузка передается от 2-х сближенных кранов по линии влияния опорной реакции подкрановой балки.одно колесо крана распологается на опоре. Крановая нагрузка действует вертикально и горизонтально. Max и min вертикальная крановая нагрузка: Dmax=Fmax·Σyi, где Fmax— давление одного колеса крана на рельс подкрановой балки; Σyi— сумма ординат линий влияния в местах расположения колес крана.

Вертикальная крановая нагрузка передается через подкрановые балки на подкрановую часть колонны с эксцентриситетом от подкрановой балки оси до оси сечения подкрановой части колонны.

Момент от крановой вертикальной нагрузки: Mmax= Dmax·lп.б.

Горизонтальная нагрузка на колонну от торможения от 2-х кранов определяется по тем же линиям влияния: H=Hmax·Σyi.

  • Основная система получается введением дополнительной связи препятствующей горизонтальному смещению.

  • Задаемся размерами сечения колонны и определяем их жесткости как для бетонного сечения , предпологает упругую работу материала.

  • Основная система подвергается единичному смещению, возникает реакция RΔ от смещения.

  • Затем основную систему последовательно загружаем постоянной и временной нагрузкой. Fпост.кр; Fs; P; N; Dmax;H.

  • Находим суммарную реакцию от каждого вида загружения во всех стойках. R1pi=Σrgi

  • Определяем изгибающий момент , продольную силу и поперечную силу в каждой стойке или колонне, как и консольной балке от действия упругой реакции Re и одной из внешних нагрузок. Для расчета колонн необходимо знать усилия как минимум в 3-х сечениях:

А) над крановой консолью

Б) под крановой консолью

В) в основании колонны.

А) Mmax— N; Q

Б) Mmin—— N;Q

В) Nmax— M; Q

Рассматривая две группы основных сочетаний. В 1 гр. Основных сочетаний учитываются постоянные и одна временная нагрузка с коэффициентом сочетания γi=1. во второй группе учитываются постоянные и несколько временных в их наиболее невыгодном сочетании при γi=0,9

21. Особенности конструктивных решений безбалочных сборно-монолитных перекрытий.

В безбалочных сборно-монолнтных перекрытиях осто­вом для монолитного бетона служат сборные элемен­ты — надколонные и пролетные панели

Одно из возможных решений состоит в том, что капи­тели на монтаже временно крепят к колоннам съемными

хомутами

На капителях колонн в двух взаимно перпендикуляр­ных направлениях укладывают надколонные плиты тол­щиной 50…60 мм; в центре — пролетную плиту такой же толщины, опертую по контуру. Сборные плиты — пред­варительно напряженные, армированные высокопрочной

Арматурой Сборный остов перекрытия замоноличен слоями бето­на толщиной 40…50 мм по пролетной плите и 90…100 мм по надколонным плитам. В целях создания неразрезности в местах действия опорных моментов уложена верхняя

арматура в виде сварных сеток.

22. Железобетонные фундаменты. Типы фундаментов, их конструктивные решения.

В инженерных сооружениях, промышленных и граж­данских зданиях широко применяют железобетонные фундаменты. Они бывают трех типов (рис. 12.1): отдель­ные — под каждой колонной; ленточные — под рядами колонн в одном или двух направлениях, а также под не­сущими стенами; сплошные — под всем сооружением. Фундаменты возводят чаще всего на естественных осно­ваниях (они преимущественно и рассмотрены здесь), но в ряде случаев выполняют и на сваях. В последнем слу­чае фундамент представляет собой группу свай, объеди­ненную поверху распределительной железобетонной пли­той — ростверком.

Отдельные фундаменты устраивают при относительно небольших нагрузках и достаточно редком размещении колонн. Ленточные фундаменты под рядами колонн де­лают тогда, когда подошвы отдельных фундаментов близ­ко подходят друг к другу, что обычно бывает при слабых грунтах и больших нагрузках. Целесообразно применять ленточные фундаменты при неоднородных грунтах и внеш­них нагрузках, различных по значению, так как они вы­равнивают неравномерные осадки основания. Если не­сущая способность ленточных фундаментов недостаточна или деформации основания под ними больше допустимых, то устраивают сплошные фундаменты. Они в еще боль­шей мере выравнивают осадки основания. Эти фундамен­ты применяют при слабых н неоднородных грунтах, а так­же при значительных и неравномерно распределенных на­грузках.

Стоимость фундаментов составляет 4…6 % общей стоимости здания. Тщательной проработкой конструкции фундаментов можно достичь ощутимого экономического эффекта. Для крупных сооружений конструкцию фунда­ментов выбирают из сопоставления стоимости, расхода материалов и трудовых затрат при различных вариантах конструктивных решений.

По способу изготовления фундаменты бывают сбор­ные и монолитные.

23. Отдельные фундаменты под колонны. Конструкции сборных и монолитных фундаментов. Конструкции сборных фундаментов

В зависимости от размеров сборные фундаменты ко­лонн выполняют цельными и составными. Их выполняют из тяжелых бетонов классов В15…В25, уста­навливают на песчано-гравийную уплотненную подготов­ку толщиной 100 мм. В фундаментах предусматривают арматуру, располагаемую по подошве в виде сварных сеток. Минимальную толщину защитного слоя арматуры принимают 35 мм. Если под фундаментом нет подготовки, то защитный слой делают не менее 70 мм.

Сборные колонны заделывают в специальные гнезда (стаканы) фундаментов. Глубину заделки d2 принимают равной 1… 1,5 большему размеру поперечного сечения ко­лонн или в 1,5 раза больше. Толщина нижней плиты гнезда должна быть не менее 200 мм. Зазоры между ко­лонной и стенками стакана принимают следующими: по­низу — не менее 50 мм, поверху — не менее 75 мм. При монтаже колонну устанавливают в гнездо с помощью подкладок и клиньев или кондуктора и рихтуют, после чего зазоры заполняют бетоном класса В17,5 на мелком заполнителе.

Рис. 12.2. Сборные цельные железобетонные фундаменты колонн

а — общий вид; б — сечение; в — сопряжение сборной колонны с фундамен­том; 1 гнездо колонны; 2 петли; 3 — фундамент; 4 подготовка; 5 — свар­ная сетка

Рис. 12.3. Составные железо­бетонные фундаменты

1 — подколонник;

2 — фундаментная плита цельная;

3 то же блочная;

4 подколонные блоки

Рис. 12.4. Монолитный отдельный фундамент, сопрягаемый со сбор­ной колонной

а — общий вид и схема армирования; б — схема армирования стакана подко-донника; 1 сборная колонна; 2 — подколонник; 3 — каркас подколонника; 4 — фундаментная плита; 5 — ар натурные сетки фундаментной плиты; 6 — сварные сетки стакана; 7 — сетки косвенного армирования днища стакана; 8 — вертикальные стержни каркаса подколонника

77 Балочные сборно-монолитные перекр. Безбалочные перекрытия

Балочные сборно-монолитные перекрытия

Сборно-монолитная конструкция перекрытия состоит из сборных элементов и монолитных частей, бетонируе­мых непосредственно на площадке. Затвердевший бетон этих монолитных участков связывает конструкцию в еди­ную совместно работающую систему.

При пролетах до 9 м возможны перекрытия с предва­рительно напряженными элементами, которые имеют вид железобетонной доски и служат остовом растянутой зо­ны балки, снабженной арматурой

На эти элементы устанавливают корытообразные армированные элементы, а по ним, как по опалубочной форме, уклады­вают монолитный бетон. В неразрезных перекрытиях опи­санного типа над опорами устанавливают дополнитель­ную арматуру.

Безбалочное сборное перекрытие представляет собой систему сборных панелей, опертых непосредственно на капители колонн.

Основное конструктивное назначение капителей в том, чтобы обеспечить жесткое сопряжение перекрытия с колоннами, уменьшить размер расчетных пролетов и создать опору для панелей. Конструкция сборного безбалочного перекрытия со­стоит из трех основных элементов: капители, надколонной панели и пролетной панели. Капитель опирается на уширения колонны и воспринимает нагрузку от надко­ленных панелей, идущих в двух взаимно перпендикуляр­ных направлениях и работающих как балки.

Безбалочные монолитные перекрытия

Безбалочное монолитное перекрытие представляет собой сплошную плиту, опертую непосредственно на ко­лонны с капителями . Устройство капителей вызывается конструктивными соображениями, с тем чтобы создать достаточную жесткость в месте сопряже­ние монолитной плиты с колонной, обеспечить прочность плиты на продавливание по периметру капители, умень­шить расчетный пролет безбалочной плиты и более рав­номерно распределить моменты по ее ширине.

Для опирания безбалочной плиты на колонны в про­изводственных зданиях применяют капители трех типов: тип I — при легких нагрузках, типы II и III — при тяжелых нагрузках.

Вбезбалочных сборно-монолитиых перекрытиях осто­вом для монолитного бетона служат сборные элемен­ты — надколенные и пролетные панели Одно из возможных решений состоит в том, что капи­тели на монтаже временно крепят к колоннам съемными хомутами. Связь между колонной и капителью создается после замоноличивания перекрытия и образования бетон­ных шпонок на поверхности колонны.

На капителях колонн в двух взаимно перпендикуляр­ных направлениях укладывают надколенные плиты; в центре — пролетную плиту такой же толщины, опертую по контуру. Сборные плиты — пред­варительно напряженные, армированные высокопрочной арматурой.

78 Сборные ж\б конструкции одноэтажных промзданий, принципы расчёта и конструирования.

1) Элементы конструкций: колонны (стойки), заделанные в фундаменты, ригели покрытия (балки, фермы, арки), опирающеяся на колнны, панели покрытия, уложенные по ригелям, подкрановые балки, световые и аэрационные фонари. Основная конструкция каркаса – поперечная рама, образованная колоннами и ригелями.

Пространственная жесткость и устойчивость обеспечивается защемлением колонн в фундаменты. В поперечном направлении пространственная жесткость обеспечивается поперечными рамами, в продольном – продольными рамами образованными теми же колоннами, элементами покрытия, подкрановыми балками и вертикальными связями.

2) Компоновка здания – сетка колонн одноэтажных каркасных зданий с мостовыми кранами может быть 12х18, 12х24, 12х30 или 6х18 6х24 6х 30м Шаг колонн преимущественно 12м, если при этом шаге используются стеновые панели 6м то необходима установка по крайним осям промежуточные фахверковые колонны. При шаге колонн 12м возможен щаг ригелей 6м с использованием в качестве промежуточной опоры подстропильной фермы.

3) Связи: Основное назначение: обеспечение жесткости покрытия в целом,

придание устойчивости сжатым поясам ригелей поперечных рам, восприятие ветровой нагрузки, восприятие тормозных усилий от мостовых кранов. Виды связей: вертикальные, горизонтальные по нижнему поясу ригелей, горизонтальные по верхнему поясу ригелей, связи по фонарям.

4) Расчетная схема и нагрузки Поперечная рама одноэтажного каркасного здания испытывает действие постоянных нагрузок от массы покрытия и различных временных нагрузок от снега, вертикального и горизонтального давления мостовых кранов, положительного и отрицательного давления ветра и др.

В расчетной схеме рамы соединение ригеля с колонной считается шарнирным, а соединение колонны с фундаментом — жестким. Длину колонн принимают равной расстоянию от верха фундамента до низа ригеля Цель расчета поперечной рамы – определение усилий в колоннах и подбор их сечения Ригель рамы рассчитывается независимо как однопролетную балку ферму или арку.

5) Плиты – крупные ребристые панели 3×12, 3х6м (основные )1,5×12, 1,5×3 (доборные) или типа «ТТ»

6) Балки покрытия — пролет 12, 18, 24м По форме очертания : ломанные, трапецевидные По форме сечения : прямоугольного, двутавровое , тавровое Высота балок 1/10…1/15 пролета

7)Фермы – пролет 18, 24, 30м Высота ферм 1/7..1/9 пролета

Плоские покрытия зданий компануются по 2 схемам: беспрогонной и прогонной.Безпрогонная схема— плиты крепят к ригелям , сварка в 3-х точках, замоноличивание. Длина опирания плиты 6м пролета-80мм min, пролета 12м – 100мм min. В этой схеме возможно расположение ригелей в продольном и поперечном направлении.

Прогонная схема— на ригелях крепят прогоны прямоугольного или таврового сечения, а по ним укладывают плиты шириной 1,5-3м. Эта схема более трудоемка и применяется при реконструкции здания.

В качестве элементов покрытия применяются ребристые плиты 6-12м, плиты типа 2Т, КЖС, типа П и оболочки. Плита 2Т и П может служить одновременно и ригелем.

В промышленных одноэтажных зданиях применяются колонны сплошного сечения и двухветвевые. Выбор сечения колонны зависит от грузоподъемности крана, высоты здания и шага колонн. В торце производственных зданий устанавливаются фахверковые колонны.

При компоновке конструктивной схемы здания для создания жесткого каркаса выбирают вертикальные и горизонтальные связи. Их количество и тип зависит от технологического процесса, количества температурных блоков, высоты здания и шага колонн.

Сборные железобетонные покрытия после сварки закладных деталей и замоноличивания образуют жесткую горизонтальную диафрагму, связывающую поверху поперечные рамы в единый пространственный блок, размеры которого определяются расстоянием между температурными швами. Нагрузки от массы покрытия снега, ветра, приложены одновременно по всем рамам блока. При этих нагрузках пространственная работа каркаса не проявляется и каждую плоскую раму можно рассматривать в отдельности. Нагрузка же от мостовых кранов приложена к 2-м или 3-м рамам блока, но благодаря связевой диафрагме в работу включаются и остальные рамы блока. Происходит пространственная работа каркаса, которая в расчете учитывается коэффициентом динамичности Cdin.

При длине блока 72м для второй от торца блока поперечной рамы находящейся в наиболее неблагоприятных условиях (отсутствует помощь соседних рам) , при шаге 12м Cdin=3,5 и при шаге 6м Cdin=4,7. Значения коэффициентов динамичности Cdin тем больше чем меньше шаг колонн и больше длина температурного блока. При остальных нагрузках Cdin=1.

Цель расчета поперечной рамы – подбор определенных усилий в колоннах от расчетных нагрузок и определение перемещений. Подбор сечений арматуры в колоннах и проверка назначенных сечений этих колонн. Прежде всего устанавливают расчетную схему здания, значение нагрузок и места их приложения. Поперечная рама – плоская стержневая система с жестким защемлением в фундаменте и шарнирным соединением ригелей с колонной.

Поперечная рама одноэтажного промышленного здания расчитывается на воздействие:

  • Постоянных нагрузок (масса покрытия, стены, собственный вес, масса колонн)

  • Временные нагрузки (длительного действия и кратковременного).

Длительные – от массы стационарно установленного оборудования, одного мостового крана, с коэффициентом 0,6 и части снеговой нагрузки.

Кратковременные – ветровая, нагрузка от 2-х сближенных кранов и части снеговой нагрузки.

Расчет рам выполняют на основные и особые сочетания нагрузок.

Постоянные нагрузки от массы покрытия передаются на колонну как вертикальное опорное давление ригелей F и определяется:

F=q·Af·G, где q-нагрузка от массы кровли, Аf-площадь на колонне среднего ряда.

Аfср.р=a·l; Afкр.р=a·l/2. G-нагрузка от массы ригеля. G=m·g.

Нагрузка F от покрытия приложена по оси опоры ригеля с эксцентриситетом e относительно оси надкрановой части колонн. Исследования установили, что давление приложено на расстоянии 1/3 длины опоры от внутренней ее грани. Расстояние до продольной координационной оси м.б. принято 175мм. Момент от действия этой нагрузки в надкрановой части: N1=F·e.

В подкрановой части колонны действует суммарный изгибающий момент, каждый со своим знаком: N2=M1+(Fk*ek)+Fп.б.*eп.б.+(-Fw*ew)

Снеговая нагрузка действующая на колонны поперечника здания:

F=So*Af*γf*μ, где So— нормативный вес снегового покрова в зависимости от географического района строительства; μкоэффициент зависящий от профиля кровли; γfкоэффициент надежности по нагрузке .

Эксцентриситет приложения этой нагрузки принимается также как для постоянной нагрузки от покрытия.

Ветровая нагрузка – на колонну передается через стеновые панели, в виде распределенной нагрузки. P=a·ω, где ω- расчетное ветровое давление принимается в зависимости от района строительства и высоты здания.

Ветровая нагрузка в месте соеденения колонны с ригелем заменяется сосредоточенной.

Крановая нагрузка передается от 2-х сближенных кранов по линии влияния опорной реакции подкрановой балки.одно колесо крана распологается на опоре. Крановая нагрузка действует вертикально и горизонтально. Max и min вертикальная крановая нагрузка: Dmax=Fmax·Σyi, где Fmax— давление одного колеса крана на рельс подкрановой балки; Σyi— сумма ординат линий влияния в местах расположения колес крана.

Вертикальная крановая нагрузка передается через подкрановые балки на подкрановую часть колонны с эксцентриситетом от подкрановой балки оси до оси сечения подкрановой части колонны.

Момент от крановой вертикальной нагрузки: Mmax= Dmax·lп.б.

Горизонтальная нагрузка на колонну от торможения от 2-х кранов определяется по тем же линиям влияния: H=Hmax·Σyi.

  • Основная система получается введением дополнительной связи препятствующей горизонтальному смещению.

  • Задаемся размерами сечения колонны и определяем их жесткости как для бетонного сечения , предпологает упругую работу материала.

  • Основная система подвергается единичному смещению, возникает реакция RΔ от смещения.

  • Затем основную систему последовательно загружаем постоянной и временной нагрузкой. Fпост.кр; Fs; P; N; Dmax;H.

  • Находим суммарную реакцию от каждого вида загружения во всех стойках. R1pi=Σrgi

  • Определяем изгибающий момент , продольную силу и поперечную силу в каждой стойке или колонне, как и консольной балке от действия упругой реакции Re и одной из внешних нагрузок. Для расчета колонн необходимо знать усилия как минимум в 3-х сечениях:

А) над крановой консолью

Б) под крановой консолью

В) в основании колонны.

А) Mmax— N; Q

Б) Mmin—— N;Q

В) Nmax— M; Q

Рассматривая две группы основных сочетаний. В 1 гр. Основных сочетаний учитываются постоянные и одна временная нагрузка с коэффициентом сочетания γi=1. во второй группе учитываются постоянные и несколько временных в их наиболее невыгодном сочетании при γi=0,9

Особенности конструктивных решений безбалочных сборно-монолитных перекрытий.

В безбалочных сборно-монолитных перекрытиях осто­вом для монолитного бетона служат сборные элемен­ты — надколонные и пролетные панели (рис. 11.42).

Одно из возможных решений состоит в том, что капи­тели на монтаже временно крепят к колоннам съемными хомутами. Связь между колонной и капителью создается после замоноличивания перекрытия и образования бетон­ных шпонок на поверхности колонны.

На капителях колонн в двух взаимно перпендикуляр­ных направлениях укладывают надколонные плиты тол­щиной 50…60 мм; в центре — пролетную плиту такой же толщины, опертую по контуру. Сборные плиты — пред­варительно напряженные, армированные высокопрочной арматурой.

Сборный остов перекрытия замоноличен слоями бето­на толщиной 40…50 мм по пролетной плите и 90…100 мм по надколонным плитам. В целях создания неразрезности в местах действия опорных моментов уложена верхняяарматура в виде сварных сеток. В этом перекрытии объем монолитного бетона составляет около 50 % общего бетона перекрытия.

Общий расход бетона и арматуры для сборно-монолитных или монолитных безбалочных перекрытий превышает соответствующий расход для сборных безбалочных перекрытий, выполненных из ребристых или пустотных панелей, при одинаковых нагрузках.

  1. Железобетонные фундаменты. Типы фундаментов, их конструктивные решения.

В инженерных сооружениях, промышленных и граж­данских зданиях широко применяют железобетонные фундаменты. Они бывают трех типов (рис. 12.1): отдель­ные — под каждой колонной; ленточные — под рядами колонн в одном или двух направлениях, а также под не­сущими стенами; сплошные — под всем сооружением. Фундаменты возводят чаще всего на естественных осно­ваниях (они преимущественно и рассмотрены здесь), но в ряде случаев выполняют и на сваях. В последнем слу­чае фундамент представляет собой группу свай, объеди­ненную поверху распределительной железобетонной пли­той — ростверком.

Отдельные фундаменты устраивают при относительно небольших нагрузках и достаточно редком размещении колонн. Ленточные фундаменты под рядами колонн де­лают тогда, когда подошвы отдельных фундаментов близ­ко подходят друг к другу, что обычно бывает при слабых грунтах и больших нагрузках. Целесообразно применять ленточные фундаменты при неоднородных грунтах и внеш­них нагрузках, различных по значению, так как они вы­равнивают неравномерные осадки основания. Если не­сущая способность ленточных фундаментов недостаточна или деформации основания под ними больше допустимых, то устраивают сплошные фундаменты. Они в еще боль­шей мере выравнивают осадки основания. Эти фундамен­ты применяют при слабых н неоднородных грунтах, а так­же при значительных и неравномерно распределенных на­грузках.

Стоимость фундаментов составляет 4…6 % общей стоимости здания. Тщательной проработкой конструкции фундаментов можно достичь ощутимого экономического эффекта. Для крупных сооружений конструкцию фундаментов выбирают из сопоставления стоимости, расхода материалов и трудовых затрат при различных вариантах конструктивных решений.

По способу изготовления фундаменты бывают сборные и монолитные.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *