Основные положения расчета прочности наклонных сечений ж/б элементов

Образование наклонных трещин в изгибаемых элементах обусловлено совместным действием изгибающих моментов и поперечных сил. Место их образования, наклон, раскрытие и развитие по высоте зависят от вида нагрузок, формы сечения, вида армирования и других факторов. Разрушение элементов по наклонным сечениям не менее вероятно, чем по нормальным.

После образования наклонной трещины элемент разделяется на две части, связанные между собой в сжатой хоне бетоном над наклонной трещиной, а в растянутой зоне – продольной арматурой, хомутами и отгибами, пресекающими наклонную трещину.

С возрастанием внешней нагрузки разрушение изгибаемого элемента по наклонному сечению происходит по одному из трех возможных случаев.

Случай 1 – раздробление бетона стенки по наклонной полосе между наклонными трещинами от главных сжимающих напряжений.

Такое разрушение возможно при малой ширине сечения элемента в зоне действия поперечных сил, когда величина главных сжимающих напряжений может превзойти прочность бетона на сжатие.

Экспериментально установлено, что прочность стенки элементов, армированных хомутами по наклонными трещинами обеспечена, если соблюдено условие

- коэффициент, оценивающий способность различных видов бетона к перераспределению усилий - коэффициент, учитывающий влияние хомутов, нормальных к продольной оси элемента.

При этом исключаются чрезмерное раскрытие трещин и затруднения при конструировании элементов с недостаточными высотами поперечного сечения. Если условие не соблюдается, то необходимо увеличить размеры сечения элемента или повысить класс бетона.

Случай 2 – сдвиг по наклонному сечению от доминирующего действия поперечной силы. Образование наклонной трещины начинается в середине боковых граней, где касательные напряжения от поперечной силы достигают максимума. Вследствие неупругих свойств бетона касательные напряжения распределяются равномерно по сечению, поэтому наклонная трещина раскрывается примерно одинаково по всей длине. При разрушении происходит взаимное смещение частей элемента по вертикали. Такое разрушение возможно только при хорошо заанкеренной рабочей арматуры, препятствующей взаимному повороту частей элемента. В результате совместного действия сжимающих и срезающих усилий разрушается бетон сжатой зоны.

Расчет прочности наклонных сечений на действие поперечной силы производят в обязательном порядке. Для увеличения трещиностойкости элементов по наклонным сечениям применяют напрягаемую поперечную арматуру, отгиб части продольной напрягаемой арматуры или криволинейную напрягаемую арматуру.

Если выполняется условие, то наклонные трещины не образуются

, .

Случай 3 – излом по наклонному сечению от доминирующего действия изгибающего момента. Под воздействием постепенно возрастающего момента главные растягивающие напряжения преодолевают сопротивление бетона на осевое растяжение и образуется наклонная трещина с максимальным раскрытием в растянутой зоне. Бетон растянутой зоны в наклонном сечении выключается из работы и все растягивающие усилия передаются на продольную и поперечную арматуру. Происходит взаимный поворот частей элемента вокруг мгновенного центра вращения.

Если главные растягивающие напряжения не достигают сопротивление бетона на осевое растяжение, то наклонная трещина не образуется и поперечная сила полностью воспринимается одним бетонным сечением. Прочность наклонных сечений на действие момента надежно обеспечивается простыми конструктивными мероприятиями, поэтому часто специальных расчетов не производят.

11 Основные положения расчета ж/б конструкций по трещиностойкости

Все ж/б конструкции делятся на 3 категории трещиностойкости.

В конструкциях 1 категории образование трещин не допускается при любых нагрузках. Расчет по образованию трещин является основным и по нему подбирают площадь сечения рабочей арматуры. Образование трещин в таких конструкциях исключает возможность их дальнейшей эксплуатации.

В конструкциях 2 категории допускается ограниченное по ширине непродолжительное раскрытие трещин при условии их последующего надежного закрытия, когда непродолжительные нагрузки отсутствуют. 2 категорию требований к трещиностойкости предъявляют к конструкциям, эксплуатируемым в агрессивной среде, находящимся под воздействием многократно повторяющейся нагрузки.

В конструкциях 3 категории допускает ограниченное по ширине (1,1-1,4 мм) непродолжительное и продолжительное раскрытие трещин.

За момент трещинообразования условно принимают момент, когда трещины становятся видимыми невооруженным глазом, т.е. когда их раскрытие достигает примерно 0,005 мм, это соответствует концу стадии I напряженно-деформированного состояния.

Ширина раскрытия трещин в основном зависит от процента армирования и диаметра арматуры.

Под непродолжительным понимают раскрытие трещин при совместном действии постоянных, длительных и кратковременных нагрузок.

Под продолжительным понимают раскрытие трещин при действии постоянных и длительных нагрузок.

Цель расчета элементов ж/б конструкций по образованию трещин заключается в проверке условия о том, что трещины в сечениях, нормальных к продольной оси элемента, не образуются, если момент внешних сил не превосходит момента внутренних усилий в сечении перед образованием трещин, т.е. .

Нормы рекомендуют определять приближенно по способу ядровых моментов.

Для упругих материалов:

, откуда

Для упруго пластичных материалов:

Ширина раскрытия трещин, нормальных к продольной оси элемента, представляет собой разность удлинений арматуры и растянутого бетона на участке между трещинами длиной , т.е. Средней деформацией растянутого бетона как величиной малой можно в сравнении со средней деформацией растянутой арматуры обычно пренебрегают Введем обозначение для отношения средних деформаций растянутой арматуры на участке между трещинами к деформация арматуры в сечении с трещиной Тогда ширина раскрытия трещин:

12 Основные положения расчета конструкций по деформациям

В соответствии с нормами величина прогиба , в нормах задается в долях пролета. Она определяется исходя из конструкционных, технологических, физиологических или эстетико-психологических требований.

Конструкционные требования должны обеспечить работу конструкции в соответствии с принятыми в проекте расчетной схемы.

Технологические требования – связанны с обеспечением технологического процесса, проектируемого в данном здании.

Эстетико-психологические требования связаны с восприятием людьми состояния конструкции.

Расчет прогибов (перемещений) элементов конструкции ведут по стадии I, если в растянутой зоне элементов отсутствуют трещины; по стадии II, если в растянутой зоне элемента имеются трещины.

В целях получения наиболее экономичной и относительно легкой конструкции целесообразно принимать размеры ее поперечного сечения наименьшими, а рабочую арматуру – из высокопрочной стали. Деформации (прогибы, амплитуды колебаний, углы поворота) таких конструкций часто недопустимы. Расчет по деформациям ж/б конструкций так же необходим, как и расчет по прочности или трещиностойкости. Сущность расчета по деформациям сводится к определению величин деформаций, которые могут иметь место в элементах проектируемых конструкций в процессе их длительной эксплуатации и сравнению полученных данных с допустимыми предельными величинами.

Соблюдение предельных прогибов гарантирует от появления в элементах конструкций чрезмерных деформаций, при которых эксплуатация конструкций будет затруднена или невозможна даже при достаточной ее прочности и трещиностойкости.

Так как к моменту достижения предельных деформаций не возникает еще опасности разрушения конструкций, расчеты по деформациям ведут на действие нагрузок с коэффициентом надежности

До образования первых трещин в растянутой зоне, а в элементах с начальными трещинами в растянутой зоне до погашения предварительного обжатия бетона на грани сечения прогибы ж/б элементов близки к прогибам элементов из упругого материала. Их определяют по правилам строительной механики с использованием уравнения изогнутой оси элемента Интегрируя эти уравнения, получим прогиб где - эпюра моментов от действия единичной силы в точке, для которой определяется прогиб, по направлению прогиба; - кривизна поверхности.

Следовательно, прогибы ж/б элементов можно рассчитывать по правилам сопротивления упругих материалов, если в стадии эксплуатации в растянутых зонах элементов трещины не образуются при действии постоянных, длительных и кратковременных нагрузок или они закрыты при действии постоянных и длительных нагрузок.

При образовании трещин в растянутой зоне элементов в стадии эксплуатации их прогибы рассчитывают также по правилам сопротивления упругих материалов, но с учетом пластических деформаций бетона сжатой зоны и растянутой арматуры. Этот учет осуществляют посредством отыскания фактической кривизны элементов. Кривизну отсчитывают от начального состояния элементов. Поэтому особенность методики расчета элементов заключается в определении их фактической кривизны.

13 Разновидности ж/б фундаментов. Расчет и конструирование

По конструктивному решению и характеру передачи нагрузки на основание фундаменты делятся на три группы: мелкого заложения (в открытых котлованах и траншеях), глубокого заложения, свайные фундаменты. Фундаменты первых двух групп – на естественном основании.

Фундаменты мелкого заложения передают нагрузку на основание только по подошве. Наиболее распространены в промышленном и гражданском строительстве. Подразделяются на три типа: отдельные (под каждой колонной), ленточные (под несущими стенами или колоннами в одном или двух направлениях), сплошные (под всем сооружением).

Отдельные и ленточные фундаменты могут быть сборными или монолитными, а сплошными монолитными. Технико-экономическое сравнение показывает, что стоимость монолитных фундаментов, как правило, ниже стоимости сборных. Применение сборных фундаментов позволяет сократить сроки строительства, облегчает ведение работ в зимнее время.

Ленточные фундаменты под стены в основном сборные в виде параллельных или пересекающихся лент, состоящих из ж/б блоков – подушек и бетонных фундаментных блоков. Для зданий и сооружений на слабых грунтах – монолитные ленточные фундаменты.

Сплошные фундаменты применяются при значительных нагрузках верхнего строения здания и сооружения или при слабых грунтах. Сплошные фундаментные плиты бывают ребристые, безбалочные и коробчатые.

Фундаменты глубокого заложенияпередают нагрузку на основания, как по подошве, так и по боковой поверхности, благодаря силам трения. Применяются для заглубленных помещений и в тяжелых грунтовых условиях. Существует три типа: буронабивной столб, опускной колодец, стена в грунте.

Сплошная стена в грунте может быть выполнена из секущихся монолитных или касающихся буронабивных свай, шпунтованных забивных свай, возводимых в коротких траншеях или непрерывно-разрабатываемых траншеях.

В общем случае фундамент глубокого заложения является внецентренно сжатым элементом. Его расчет ведут с учетом заделки, а также сопротивления основания по подошве, передней и задней граням фундамента.

Свайные фундаменты представляют собой группу свай, объединенных поверху ростверком. Получили широкое распространение благодаря значительно более высоким технико-экономическим показателям по сравнению с ж/б фундаментами на естественном основании. Применение свай позволяет повысить степень индустриальности и сборности строительства, резко уменьшить объем земляных работ, механизировать процесс фундаментостроения и снизить трудоемкость работ нулевого цикла.

По способу изготовления разделяют сваи на забивные и набивные. Забивные изготавливают на заводах или полигонах. Погружают их в грунт с помощью молотов или вибровдавливающих агрегатов.

Набивные бетонируют непосредственно в грунте, заполняя бетонной смесью скважину, образованную выбуриванием или пробивкой. Скважина образуется путем погружения и извлечения инвентарных труб.

По способу передачи давления от сооружений на основание различают сваи-стойки и висячие сваи. Сваи-стойки опираются на твердый грунт. Их несущая способность зависит только от несущей способности грунта под острием сваи. В висячих сваях нагрузка воспринимается грунтом как по площади поперечного сечения сваи, так и силами трения по ее боковой поверхности. Наиболее часто применяют сваи длиной 6-12 м, реже длиной 14-24 м.

Особенности расчета и армирование отдельных фундаментов. Усилия в фундаментах и основаниях определяют расчетом из условия совместной работы надфундаментной конструкции, фундамента и основания. Расчет фундамента на изгиб и на продавливание ведется при на расчетные нагрузки. Расчет по деформациям и подбору размеров подошвы фундамента производят при коэффициенте надежности по нагрузке К трещиностойкости предъявляют требования 3-ей категории.

По характеру работы различают центрально- и внецентренно-нагруженные фундаменты.

Центрально-нагруженные фундаменты обычно выполняют квадратными в плане. В монолитных ступенчатых фундаментах под монолитные колонны количество ступеней назначают в зависимости от общей высоты фундамента: при - одноступенчатый; при - двухступенчатый; при - трехступенчатый фундамент. Минимальная высота ступени – 300 мм. Высоты ступеней в фундаментах выбирают так, чтобы не требовалось поперечная арматура. Тогда фундаменты армируют одной сеткой, расположенной в их подошве и предназначенной для восприятия растягивающих усилий от реактивного давления грунта. Расчет центрально-нагруженных фундаментов состоит из двух частей: расчета основания и тела фундамента.

По данным расчета основания определяют размеры подошвы фундамента, а по данным расчета тела фундамента – общую высоту фундамента, высоту уступов и необходимое армирование. Расчет прочности основания производят из условия, что давление от внешних нагрузок на подошву фундамента не должно превышать расчетных сопротивлений грунта, приведенных в нормах. Расчетную формулу прочности основания под подошвой фундамента получают из условия равновесия где - нормативное усилие, передаваемое на фундамент - условное расчетное сопротивление основания; - усредненная масса единицы объема фундамента и грунта не его уступах; - глубина заложения фундамента. Высота нижней ступени должна быть проверена на прочность по наклонному сечению на восприятие поперечной силы одним бетоном.

Толщина защитного слоя фундаментов на бетонной подготовке – 35 мм, без подготовки – 70 мм, для сборных – 30 мм. Размеры подошвы монолитных фундаментов кратны 300 мм. Высота – 1,2; 1,5; 1,8; 2,4; 3,0; 3,6; 4,2 м.

Минимальную высоту фундамента определяют условным расчетом его прочности на продавливание по формуле: где - продавливающая сила на уровне верха фундамента за вычетом давления грунта по площади основания пирамиды продавливания; - расчетное сопротивление бетона при растяжении; - среднее арифметическое между периметрами верхнего и нижнего оснований пирамиды продавливания в пределах полезной высоты фундамента - площадь основания пирамиды продавливания; и - размеры сечения колонны; - расчетная сила.

Полезная высота фундамента может быть вычислена по приближенной формуле: Полная минимальная высота фундамента где - толщина защитного слоя бетона.

Фундаменты под сборные колонны обычно выполняют стаканного типа. Толщину дна стакана применяют не менее 200 мм. Глубина стакана на 50 мм больше длины заделки колонны. Высота фундамента со стаканной частью из условий заделки колонны в зависимости от размеров ее сечения

Глубину заделки колонн принимают с учетом анкеровки их продольной арматуры. Она должна быть не менее где - диаметр арматуры колонны. Полная высота фундамента при этом

Высота нижней ступени должна быть проверена на прочность по наклонному сечению на восприятие поперечной силы одним бетоном.

Расчет арматуры фундаментной плиты. Под действием реактивного давления основания ступени фундаментной плиты работают под нагрузкой как консоли. Расчетные сечения I-I, II-II. В этих сечениях действуют изгибающие моменты: в направлении стороны а

в направлении меньшей стороны b: где - фактическое напряжение грунта под подошвой фундамента.

Требуемая площадь сечения арматуры на всю подошву фундамента в каждом направлении По подошве фундамента укладывают сварные сетки из арматуры класса А-II, A-III с диаметром > 10мм. Шаг – 150-200мм.

Отдельные внецентренно-нагруженные фундаменты. Под действием больших моментов и поперечных сил внецентренно-нагруженные фундаменты зданий делают прямоугольными, вытянутыми в плоскости действия момента. Конструирование внецентренно-нагруженных фундаментов мало отличается от центрально-нагруженных. Вместо прямоугольной принимают трапецеидальную эпюру напряжений под подошвой фундамента.

Среднее напряжение в грунте под подошвой фундамента от силы принимают не более расчетного давления грунта

при

при где - продольная сила и - изгибающий момент на уровне подошвы фундамента; - размеры сторон подошвы фундамента; - нормальная сила, изгибающий момент и поперечная сила на уровне верха фундамента.

Прочность тела внецентренного-нагруженного фундамента рассчитывают по аналогии с центрально-нагруженным фундаментом.

Ленточные фундаменты под несущие стены. Рассчитывают только подушки как консоли, загруженные реактивным давлением грунта. Ширина подушки где - нормативная нагрузка, - расчетное сопротивление грунта, - длина участка. Сечение арматуры подушки по моменту высоту подушки – по расчету на поперечную силу где - вылет консоли.

Ленточные фундаменты под ряды колонн. Ленты – таврового сечения. Выступы полки тавра работают как консоли, защемленные в ребре. В продольном направлении ленточные фундаменты работают подобно многопролетным балкам таврового сечения, нагружены снизу равномерно распределенным реактивным давлением грунта и опирающимся на колонны. Ж/б гибкие ленточные фундаменты рассчитывают как балки на упругоподатливом полупространстве, либо как балки на упругоподатливой полуплоскости.

Сплошные фундаменты рассчитываются как ребристые или безбалочные плиты, загруженные снизу отпором грунта, а сверху, сосредоточенными или распределенными нагрузками от колонн и стен, по методу предельного равновесия. Плиту рассматривают как перевернутое ж/б плоское перекрытие, нагруженное равномерно распределенным реактивным давлением грунта. Сечение плиты и арматуры подбирают по аналогии с плоскими перекрытиями.

Монолитные колонны опирают на фундаментную плиту через уширение по типу капителей, применяемых в безбалочных перекрытиях. Сборные колонны защемляют в стаканной части фундаментной плиты.

Класс бетона не ниже В15. Армируют сетками в двух направлениях. Рабочие стержни диаметром не менее 14 мм из арматуры класса А-III. Минимальный процент армирования 0,1 или 0,15%.

Статический расчет ребристых и плоских сплошных фундаментов выполняют на ЭВМ с учетом переменного коэффициента жесткости. Применяют удобные для реализации на ЭВМ численные методы (конечных элементов, конечно-разностный, вариационно-разностный).

14 Классификация плоских перекрытий. Расчет и конструирование

Стоимость перекрытий составляет 20-25% стоимости многоэтажных зданий. В зависимости от способа возведения ж/б перекрытия могут быть сборными, монолитными и сборно-монолитными. Сборные балочные перекрытия являются в настоящее время наиболее распространенными ж/б перекрытиями. По конструктивным признакам перекрытия классифицируются следующим образом: балочные сборные, ребристые монолитные с балочными плитами, ребристые монолитные с плитами опертыми по контуру, балочные сборные, безбалочные монолитные, безбалочные сборно-монолитные, безбалочные, возводимые методом подъема этажей.

Сборные балочные перекрытия состоят из двух элементов: панелей и ригелей (не считая колонн). Ригели могут располагаться в продольном и поперечном направлении здания. В промышленных зданиях рамной системы ригели – в поперечном направлении, а панели – в продольном. В жилых и общественных зданиях ригели – в продольном, панели – в поперечном.

Проектирование плит перекрытия. Плиты перекрытий опираются на ригели, работают на изгиб в длинном направлении. Для уменьшения расхода материалов и облегчения плиты проектируются пустотными (с овальными и круглыми пустотами) или ребристыми (с ребрами вверх и с ребрами вниз). Пустотные плиты применяют для жилых и гражданских зданий, ребристые – для промышленных.

Наиболее экономичны пустотные плиты с овальными пустотами. Приведенная толщина бетона 92 мм. В плитах с круглыми пустотами – 120 мм. В качестве типовых применяются плиты с круглыми пустотами из-за технологических трудностей при изготовлении плит с овальными пустотами.

Ребристые плиты с ребрами вниз и пустотные работают как балки таврового сечения; ребрами вверх – как балки прямоугольного сечения. Верхняя полка ребристой плиты работает на местный изгиб между ребрами. При наличии поперечных ребер, при отношении сторон полки между ребрами < 2, полку считают опертой по контуру. При отсутствии поперечных ребер, полка работает как балочная в направлении меньшей стороны.

Плиты предварительно напряженные. Бетон класса В25. продольная арматура диаметром 10-18 мм классов А-IVи А-V.

Проектирование ригеля.В промышленных зданиях применяют ригель прямоугольного и таврового с полкой вверху сечения, в гражданских – с полкой внизу. При длине до 6 м – ригели ненапряженные, при 9 м и более – предварительно напряженные.

Ригель многопролетного перекрытии – элемент рамной конструкции. Его можно рассчитывать как неразрезную балку по методу предельного равновесия.

Ребристые монолитные перекрытия с балочными плитам состоят из плит, работающих по короткому направлению, второстепенных и главных балок. Бетон удален из растянутой зоны, сохранены лишь ребра с растянутой арматурой. Плита между второстепенными балками работает на местный изгиб. Второстепенные балки опираются на главные, а те на колонны и стены. Изгибающие моменты в неразрезных балочных плитах и второстепенных балках определяются с учетом перераспределения моментов. Второстепенные балки в пролете принимаются таврового сечения, на опоре – прямоугольного. Главные балки рассчитываются как ригель сборного перекрытия. На главную балку передаются сосредоточенные нагрузки от опорного давления второстепенных балок.

Ребристые монолитные перекрытия с плитами, опертыми по контуруимеют размеры сторон плиты 4-6 м. отношение сторон Балки проектируют одинаковой высоты по осям колонн в двух направлениях. Применяют для перекрытия вестибюля, зала и т.д. Плиты рассчитывают кинематическим способом метода предельного равновесия.

Нагрузка от плиты на балки передается по грузовым площадям в виде треугольников или трапеций плюс равномерно распределенная нагрузка от собственного веса балки.

Перекрытия со сборными плитами, опертыми по трем сторонам двум коротким и одной длинной. Размеры сторон плиты в длинном направлении составляют 6-6,4 м, в коротком – 3-3,2 м. толщина сплошных плит 160 мм. В направлении длинной стороны укладывается напрягаемая стержневая арматура – А-V, в коротком направлении – арматура Вр-I без предварительного напряжения.

Такие перекрытия применяются в многоэтажных панельных жилых зданиях.

Балочные сборно-монолитные перекрытия представляют собой рациональное сочетание сборных элементов и монолитных армированных или неармированных частей, бетонируемых на площадке строительства. Сборные элементы перекрытия служат опалубкой для монолитного бетона. Изготавливаются они из бетона относительно высоких классов с напрягаемой арматурой. Вследствие монолитности и статической неопределимости трещиностойкость и жесткость сборно-монолитных перекрытий значительно повышается. Такие перекрытия целесообразно применять при действии динамических нагрузок и при наличии агрессивной окружающей среды. Рациональные конструктивные решения сборно-монолитных балочных перекрытий можно получить при применении сборных ригелей из бетона классов В25-35 и ребристых плит или профилированных оцинкованных стальных настилов с укладкой по ним монолитного ж/б. Из-за сложности организации работ на площадке применение сборно-монолитных конструкций требует специального обоснования.

Безбалочные сборные перекрытия принимаются при больших нагрузках на перекрытие > 10кН/м². Сетка колонн 6х6 м; 6х9 м. В сборном варианте 3 основных элемента: капитель, надколонная (межколонная) плита, пролетная (центральная) плита.

Конструкция рассматривается как система рам с жесткими узлами, расположенными в двух взаимноперпендикулярных направлениях. Наклонные панели рассчитываются как неразрезные балки по выровненным моментам за счет перераспределения моментов.

Расчетный пролет надколонных панелей равен расстоянию в свету между капителями, увеличенному на 5%. Надколонные плиты играют роль широких балок. Центральную (пролетную) панель рассчитывают по методу предельного равновесия с учетом частичного закрепления в опорном контуре.

Панели могут быть с ребрами или пустотными ставится сверху, а стенки ее армируют конструктивно. В целом капители рассчитываются на нагрузку от опорных реакций и моментов надколонных плит. Рассчитывают также стенку капители как консоль на монтажную нагрузку.

Расчет центральной плиты. При расчете по кинематическому способу метода предельного равновесия плиту рассматривают как механизм с жесткими звеньями, соединенными линейными пластическими шарнирами – линиями излома, форма расположения которых напоминает конверт (конвертная схема излома). В предельном равновесии плита под нагрузкой провисает, и ее плоская поверхность превращается в поверхность в поверхность пирамиды, гранями которой служат треугольные м трапециевидные звенья. Высотой пирамиды является максимальное перемещение плиты .

Из равенства работ внешних сил и предельных внутренних усилий (моментов) на малых возможных перемещениях (углах поворота) определяют величину нагрузки, при которой становится возможным превращение конструкции в пластический механизм, т.е. разрушение конструкции по «конвертной схеме».

Работа внешних сил: где - интенсивность нагрузки; - объем фигуры перемещения.

Работа внутренних сил (предельных моментов): где и - пролетные моменты, - опорные моменты.

Из равенства работ подставив получим .

При проверке прочности, если задана арматура и предельные моменты, то из равенства работ находят , при которой конструкция будет разрушаться.

При проектировании плиты под заданную нагрузку имеем одно уравнение с 6 неизвестными. Для решения его задаемся соотношением этих моментов, т.е. выражаем через один все остальные моменты.

Для плиты свободно опертыми краями опорные моменты равны нулю. При конструировании рабочую арматуру располагают вдоль меньшего пролета ниже арматуры в перпендикулярном направлении.

Безбалочные монолитные перекрытия представляют собой сплошную плиту, опирающуюся через капители на колонны. В монолитных конструкциях рама образуется колоннами и полосой перекрытия, равной расстоянию между серединами двух пролетов.

Назначение капителей:

- обеспечить необходимую жесткость сопряжения плиты с колоннами;

- обеспечить прочность плиты на продавливание по периметру капители;

- уменьшить расчетный пролет плиты;

- увеличить прочность плиты перекрытия на излом;

- увеличить жесткость перекрытия.

Рекомендуется ломаное очертание капители. Толщина плиты составляет 1/32-1/35 от большего пролета.

Расчет монолитного безбалочного перекрытия производится на

продавливание плиты по периметру капители;

продавливание плиты сосредоточенной нагрузкой 1 кН-5кН, распределенной на площади 10х10 см;

излом плиты по методу предельного равновесия, в предположении двух схем излома: при сплошной нагрузке (по всей площади перекрытия) каждая панель делится пластическими шарнирами на четыре звена; при полосовой нагрузке (через пролет) образуется два звена, соединенных темя линейным шарнирами. Среднюю панель рассчитывают из условия, то суммы опорного и пролетного моментов, воспринимаемых сечением плиты в пластических шарнирах и равны балочному моменту плиты шириной пролетом т.е. Так же в другом направлении плиты: где - суммарная нагрузка на 1 м² плиты, - расстояние от опорных пластических шарниров до оси ближайших к ним рядов колонн в направлениях и ; - площадь сечения арматуры в пролетном пластическом шарнире в пределах одной панели; и - плечо внутренней пары в опорном и пролетном пластических шарнирах.

В соответствии с указанными схемами излома принимаются соответствующие схемы армирования перекрытия. Сетки укладываются в два слоя по двум направлениям.

Безбалочные сборно-монолитные перекрытия. Опалубкой для монолитного бетона служат сборные предварительно напряженные пролетные и надколонные плиты толщиной 5-6 см. Плиты укладывают после укрепления капителей в проектном положении. После этого в зонах действия опорных изгибающих моментов укладываются сварные сетки верхней арматуры и слой монолитного бетона толщиной 4-5 см по пролетной плите и 9-10 см по надколонным плитам. В стадии монтажа опалубочные элементы рассчитывают как сборные от собственной массы и массы свежеуложенного бетона и монтажных воздействий. В эксплуатационной стадии перекрытия рассчитываются как монолитные.

Безбалочные (бескапительные) перекрытия, возводимые методом подъема. Плиты всех перекрытий бетонируют внизу одна над другой с разделяющими прокладками. В местах, где сквозь перекрытия проходят колонны, оставляют отверстия, окаймленные стальным воротниками-хомутами, заделываемыми в бетон при бетонировании перекрытия. При монтаже перекрытий нагрузка от плит передается с помощью штырей. Воротник приваривается к закладным деталям колонны.

В эксплуатационной стадии расчет плит производят с учетом жесткости соединений плит с колоннами. Бескапительные перекрытия рассчитывают также как монолитные безбалочные перекрытия. В сборно-монолитных конструкциях многоэтажных зданий при сочетании сборных элементов с монолитным ж/б последнему отводится, совместно с предварительным напряжением, главная роль в обеспечении жесткости Дания в целом.

15 Конструкции одноэтажных промышленных зданий. Расчет и конструирование

Одноэтажные каркасные здания широко применяются в промышленном строительстве. ж/б каркас состоит из колонн, горизонтальных стропильных и подстропильных конструкций и плит покрытий. В зданиях с мостовыми кранами, кроме того, ставят подкрановые балки. Наружные стены монтируют из горизонтальных и вертикальных панелей. Отдельные фрагменты стен возводят из кирпичной кладки.

Промышленные одноэтажные здания применяют для тяжелой промышленности. Здания могут быть оборудованы кранами: подвесными (грузоподъемностью до 10 т), мостовыми (грузоподъемностью от 10 до 50 т) или напольными (грузоподъемностью более 50 т) на отдельных стойках.

Основная конструкция одноэтажного каркасного здания – поперечная рама, образованная колоннами, заделанными в фундамент и ригелями покрытия (балки, фермы, арки), опирающимися на колонны. Пространственный каркас здания состоит из поперечных и продольных рам, которые воспринимают вертикальные и горизонтальные нагрузки. Соединение ригеля с колонной может быть жесткое или шарнирное. Шарнирное, как наиболее экономичное, принято в качестве типового.

Пролеты унифицированы, кратны 6 м. шаг колонн 6 или 12 м. сетка колонн 12х18; 12х24; 12х30 м или 6х18, 6х24, 6х30 м. Высота от уровня пола до низа конструкции покрытия кратна модулю 1,2м.

Различают три конструктивные схемы многопролетных одноэтажных каркасных промышленных зданий:

а) шаг колонн по внутренним и наружным осям одинаковый 6 или 12 м. При шаге 12 м подвесное оборудование не применяется, могут быть мостовые краны.

б) шаг колонн по наружным осям 6 м, по внутренним 12 м. Шаг ригелей 6 м с опиранием по внутренним осям на подстропильные фермы. Возможно подвесное оборудование. Наиболее экономичен по трудоемкости и стоимости первый вариант при шаге колонн 12 м без подстропильных ферм.

в) применение в качестве ригеля длинномерных панелей покрытия длиной на пролет «плита на пролет» при продольном расположении подстропильного конструкций.

Колонны сплошные прямоугольного сечения или сквозные двухветвевые.

Пространственная жесткость здания обеспечивается основными элементами каркаса совместно с системой вертикальных и горизонтальных связей.