ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЖБК ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

ЖБК при проектировании должны быть ориентированы на удовлетворение технологическим, эксплуатационным и экономическим требованиям. Элементы и части сооружений должны обладать достаточной несущей способностью, трещиностойкостью, жесткостью, а конструкции в целом – обладать пространственной жесткостью. Под пространственной жесткостью понимают способность здания сопротивляться деформированию в горизонтальном направлении. Пространственная жесткость обеспечивается конструктивными приемами: а) использованием неизменяемых стержневых систем; б) использованием рамных систем; в) образованием систем с помощью плоских диафрагм.

В зависимости от конструктивной схемы здания могут быть каркасными, с неполным каркасом и с несущими стенами. В состав каркаса входят горизонтальные элементы – плиты и ригели, и вертикальные – диафрагмы или связи. В каркасном здании горизонтальные нагрузки могут восприниматься каркасом и связями или совместно каркасом и диафрагмами. В отсутствии диафрагм и связей нагрузки воспринимаются рамами. В зданиях с несущей способностью, обеспеченной жесткими несущими стенами горизонтальные нагрузки воспринимаются совместно вертикальными и горизонтальными диафрагмами, которыми являются поперечные и продольные стены и элементы перекрытий и покрытия.

Требования экономичности и индустриальности, предъявляемые к ЖБК заключаются в возможности применения машин и механизмов при их изготовлении и возведении с минимальным использованием ручного труда. Сборные ЖБК эффективны лишь в том случае, если производство идет в массовом количестве. При этом совершенствуется технология, снижается стоимость и трудоемкость, повышается качество изделий. Количество типов элементов в зданиях должно быть минимальным, а применение массовым.

На протяжении многих лет производится типизация конструктивных элементов. В результате отобраны наиболее рациональные типы конструкций, которые сведены в каталоги. Типизация элементов сопровождалась унификацией размеров. Единая модульная система, положенная в основу унификации предусматривает три типа размеров: номинальные, конструктивные и натурные (рис. 29.1). Номинальный – это размер конструкций в осях, конструктивный – размер, отличающийся от номинального на величину зазора, натурный – это фактический размер, который отличается от конструктивного на величину допуска изготовления. Например, для плиты номинальная длина составляет мм, конструктивная – мм, фактическая – мм (рис. 29.1).

Экономические расчеты показывают, что сборные ЖБК необходимо максимально укрупнять при снижении массы. Это возможно при использовании высокопрочных материалов, легких бетонов и эффективного очертания конструкций. Укрупнение элементов позволяет уменьшить количество типоразмеров, количество стыков, более полно загрузить монтажные и транспортные средства, повысить степень заводской готовности элементов. Повышение эксплуатационной надежности конструкций дополнительно достигается устройством деформационных и температурных швов в зданиях. При изменении температуры, при усадке бетона в статически неопределимых ЖБК возникают дополнительные внутренние усилия. Чтобы уменьшить возникающие усилия устраивают температурные швы. В тех случаях, когда на различные части здания действуют различные по величине нагрузки или же резко меняются грунтовые условия может возникать неравномерная осадка фундамента. Для предотвращения неравномерной осадки устраивают осадочные швы. Температурные швы разрезают здание до фундамента, а осадочные – разрезают и фундамент.

Для обеспечения надежной эксплуатации ЖБК, их необходимо рассчитать на нагрузки, возникающие при транспортировке и монтаже, так как еще до возведения здания ЖБК могут получить недопустимые повреждения. Характер работы элементов при изготовлении, транспортировании и монтаже может отличаться от их работы в период эксплуатации (рис. 29.2). При проектировании ЖБК с учетом монтажных и транспортных нагрузок необходимо руководствоваться правилами: а) располагать монтажные петли так, чтобы не было необходимости в установке монтажной арматуры; б) максимально использовать рабочую арматуру в период возникновения монтажных и транспортных нагрузок.

29.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ПЛОСКИХ ПЕРЕКРЫТИЙ, ИХ ХАРАКТЕРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ

По конструктивной схеме железобетонные перекрытия могут быть разделены на балочные и безбалочные. Балочными называются перекрытия, в которых балки расположенные в одном или двух направлениях, работают совместно с опирающимися на них плитами перекрытий. В безбалочных перекрытиях плита опирается непосредственно на колонны с уширениями, называемыми капителями. В отдельных случаях капители могут отсутствовать. По способу возведения балочные и безбалочные перекрытия могут быть сборными, монолитными и сборно-монолитными. Конструктивные схемы перекрытий в сборном и монолитном исполнении различны, поэтому по конструктивным признакам перекрытия подразделяют на: а) балочные сборные; б) ребристые монолитные с балочными плитами, работающими в одном направлении; в) ребристые монолитные с плитами опертыми по контуру; г) балочные сборно-монолитные; д) безбалочные сборные; е) безбалочные монолитные.

Плиты в составе конструктивных элементов перекрытия в зависимости от отношения сторон опорного контура могут быть: а) при отношении сторон балочными, работающими на изгиб в направлении меньшей стороны, когда изгибающим моментом в направлении большей стороны ввиду его малости обычно можно пренебречь (рис.29.3); б) при отношении сторон опертыми по контуру, работающими на изгиб в двух направлениях.

В состав балочного сборного перекрытия входят плоские или ребристые плиты и поддерживающие их ригели (рис. 29.4). Ребристые монолитные перекрытия с балочными плитами состоят из плиты, работающей по короткому направлению, второстепенных и главных балок (рис. 29.5). Все элементы перекрытия монолитно связаны и выполняются из бетона классом не ниже В15. Сущность конструкции монолитного ребристого перекрытия в том, что бетон в целях экономии удален из растянутой зоны сечения, где сохранены лишь ребра, в которых сконцентрирована растянутая арматура. Полка ребер – плита – работает на местный изгиб по пролету, равному расстоянию между второстепенными балками. Второстепенные балки опираются на монолитно связанные с ними главные балки, которые, в свою очередь, опираются на колонны и стены. Высота главных балок больше чем второстепенных.

В состав конструктивной схемы монолитных ребристых перекрытий с плитами, опертыми по контуру входят плиты, работающие на изгиб в двух направлениях и поддерживающие их балки во взаимно ортогональных направлениях, высота этих балок обычно одинакова (рис. 29.6). Перекрытия без промежуточных опор и с малыми размерами плит называются кессонными. Перекрытия с плитами, опертыми по контуру, применяются главным образом по архитектурным соображениям. По расходу арматуры и бетона эти перекрытия менее экономичны, чем перекрытия с балочными плитами при той же сетке колонн.

Сборно-монолитные перекрытия, в которых объем монолитного бетона составляет до 30% общего объема, выполняются из сборных преднапряженных «досок-балок» и панелей корытной формы (рис. 29.7) Бетон замоноличивания укладывается в пазы, образованные между боковыми гранями смежных панелей. Безбалочные сборные перекрытия представляют собой систему сборных панелей, опертых непосредственно на капители колонн. Основное конструктивное назначение капителей состоит в том, чтобы обеспечить жесткое сопряжение перекрытия с колоннами, уменьшить размер расчетных пролетов панелей и создать надежную опору для панелей.

Безбалочное монолитное перекрытие представляет собой сплошную плиту, опертую непосредственно на колонны с капителями. В жилищном строительстве при невысоких нагрузках на перекрытие капители могут отсутствовать.

Рис. 29.1 Рис. 29.2

Рис. 29.7