Балочные сборные перекрытия. Конструктивные схемы.

1. Компоновка конструктивной схемы перекрытия. В состав конструкции балочного панельного сборного перекрытия входят плиты и поддерживающие их балки, называемые ригелями, или главными балками. Ригели опираются на колонны и стены; направление ригелей может быть продольное (вдоль здания) или поперечное. Ригели вместе с колоннами образуют рамы. В поперечном 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 (разработкой) конструктивной схемы перекрытия, нагрузкой от технологического оборудования и могут составлять 6; 9 и 12 м при продольном шаге колонн 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. 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, архитектурно-планировочное 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 — в продольном. 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 и транспортных средств. При проектировании разрабатывают несколько вариантов конструктивных схем перекрытия и на основании сравнения выбирают наиболее экономичную. Общий расход бетона и стали на устройство железобетонного перекрытия складывается из соответствующего расхода этих материалов на плиты, ригели и колонны. Наибольший расход железобетона — около 65 % общего количества — приходится на плиты. Поэтому экономичное решение конструкции плит приобретает важнейшее значение.

Сборные железобетонные балочные перекрытия многоэтажных зданий выполняют из крупноразмерных плит, уложенных поверх ригелей (балок) или на полки ригелей. Ригели опираются на колонны и стены. Направление ригелей может быть продольное (вдоль здания) или поперечное. Ригели вместе с колоннами образуют раму. Крупноразмерные плиты, применяемые в перекрытиях промышленных зданий, часто называют настилами, а применяемые в перекрытиях гражданских зданий — панелями или также настилами. Длина ригелей перекрытий пром. зданий определяется общей компоновкой зданий и размещением оборудования и по существующей номенклатуре может быть 6 и 9 м при шаге колонн 6 м. В пром. зданиях обычно применяют экономичные по расходу материалов ребристые плиты (настилы). Такие плиты могут быть оперты на ригели с полками, верх которых находится на одном уровне, или уложены поверх ригелей.

 

Сведения о конструкциях ферм, конструирование их элементов и узлов, расчете прочности и трещиностойкости.

Ж\б фермы применяют при пролетах 18, 24 и 30 м и шаге 6 или 12 м. Различают след. типы ферм: сегментные с верхним поясом ломанного очертания и прямолинейными участками между узлами; арочные раскосные с редкой решеткой и верхним поясом плавного криволинейного очертания; арочные безраскосные с жесткими узлами в примыкании стоек к поясам и верхним поясам криволинейного очертания; полигональные с параллельными поясами или с малым уклоном верхнего пояса трапециевидного очертания; полигональные с ломанным нижним поясом. Конструирование фермы нач. с вычерчивания осевых линий. Следует строго следить за тем, чтобы сходящиеся в узлах осевые линии эл-тов пересекались в центре узла; только в этом случае сходящиеся в узле силы могут уравновеситься. Центрирование стержней по фигуре недопустимо, так как в этом случае силы, сходящиеся в узле, не уравновешиваются и появляется дополнительный момент M — Re, кот. изгибает пояс. Далее на чертеж наносят контурные линии стержней так, чтобы осевые линии по возможности совпадали с центром тяжести сечения или были как можно ближе к нему. При этом в сварных фермах расстояние от центра тяжести до обушка z округляется в большую сторону до ближайшего целого числа, кратного 5 мм; в клепаных фермах уголки центрируют по заклепочным рискам. Обрезку уголков решетки следует производить «┴» оси, не доводя концов стержней до пояса на 10 — 20 мм. Поскольку фасонка передает усилие с одного стержня на другой, каждое ее сечение должно быть прочным и способным воспринять соответствующий силовой поток.

Расчет прочности промежуточных узлов ферм заключается: -в проверке анкеровки арматуры решетки в поясах фермы; -в определении необходимого количества поперечной арматуры; -в расчете необходимого количества окаймляющей арматуры. При проведении расчётов предполагается, что один раскос испытывает сжатие, а другой растяжение. Если в узле сходятся два растянутых элемента решётки, площадь поперечных стержней рассчитывается последовательно для каждого элемента, в предположении, что смежные элементы сжаты В каждом узле необходимо определить поперечную и окаймляющую арматуру. По длине заделки растянутого раскоса, напряжения в растянутой арматуре имеют пониженное расчётное сопротивление, которое должно компенсироваться поперечными стержнями. Поп. АРМ-ра промежуточных узлов раскосных ферм определяется из условия обеспечения прочности анкеровки арматуры по формуле: N<RS-AS + nRsw-Aw-z™cos <р.

Расчет по трещиностойкости растянутого пояса раскосной фермы необходимо выполнять с учетом изгибающих моментов, возникающих вследствие жесткости узлов. Эти моменты в фермах со слабоработающей решеткой достаточно точно могут быть определены из рассмотрения нижнего пояса как неразрезной балки с заданными осадками опор. Последние находят по диаграмме перемещений стержней фермы. Расчет фермы выполняют также на усилия, возникающие при изготовлении, транспортировании и монтаже. В расчетной схеме безраскосной фермы в расчетах прочности и трещиностойкости принимают жесткое соединение поясов и стоек в узле. Усилия М, Q, N определяют как для статически неопределимой системы с замкнутыми контурами. Здесь возможны как строгие, так и приближенные способы расчета.

ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ПОЛОЖЕНИ

. Конструкция рассматривается как система рам с жесткими узлами, расположенных в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

В монолитной конструкции каждая рама образуется колоннами и полосой перекрытия, равной по ширине расстоянию между серединами двух пролетов, прилегающих к соответствующему ряду колонн.

В сборной конструкции рамы образуются колоннами, капителями и межколонными плитами. При обеспечении сопряжениями совместной работы межколонных и пролетных плит, т. е. когда обеспечивается равенство деформаций элементов вдоль сопряжения, пролетные плиты могут частично учитываться в работе ригелей рам каркаса. При этом в работе ригеля учитываются участки пролетных плит шириной 0,5а - 0,50а_р (рис. 11) и не превышающей двух толщин пролетных плит.

Безбалочную конструкцию рекомендуется рассчитывать на нагрузки, равномерно распределенные по всему перекрытию или его части.

Нагрузки, действующие на перекрытия, могут быть приближенно приведены к эквивалентным равномерно распределенным нагрузкам по изгибающим моментам, поперечным силам или деформациям в зависимости от предельных состояний, по которым производится расчет. При расчете отдельных частей конструкции (например, на продавливание и т. п.) необходимо учитывать действительный характер нагрузки.

Поскольку каркас состоит из продольных и поперечных рам, вертикальные нагрузки на ригели принимаются по закону равнобедренного треугольника с максимальной ординатой в середине пролета (квадратная сетка колонн каркаса), или трапеции и треугольника (прямоугольная сетка колонн каркаса).

При определении усилий, действующих на элементы перекрытия, учитываются невыгоднейшие комбинации загружения рам.

При определении усилий, действующих на колонны каркаса, также учитываются невыгоднейшие комбинации загружения рам, но при отсутствии временной нагрузки или сплошном загружении временной нагрузкой перекрытия и пределах квадрата (прямоугольника), ограниченного линиями сетки колонн каркаса (рис. 5).

При (определении усилий, действующих в конструкции, кроме вертикальных нагрузок учитываются и горизонтальные нагрузки.

Сборная конструкция рассчитывается на восприятия полной нагрузки и эксплуатационной стадии при сваренных закладных деталях в сопряжениях элементов и достижении проектной прочности бетоном замоноличивания.

Расчет на нагрузки, действующие в процессе монтажа конструкций, производится при сопряжениях элементов, выполненных только на сварке, без замоноличивания. При этом устанавливается число этажей, при котором допускается возведение каркаса с незамоноличенными сопряжениями элементов.

Статический расчет рам производится с учетом переменных жесткостей по длине элементов. Кроме того, при расчете сборных конструкций на монтажные нагрузки жесткость ригелей на ширине незамоноличенного сопряжения межколонной плиты с капителью и в зонах, непосредственно примыкающих к этому сопряжению с двух сторон (ширина и плане каждой зоны задается равной толщине плиты), принимается только по стальным накладкам (стержням) и сварным швам; жесткость незамоноличенного сопряжения капители с колонной принимается по ослабленному отверстием сечению капители плюс жесткость, создаваемая сварными швами в этом сечении. Данные рекомендации следует уточнять в зависимости от конкретно принятых сопряжений.