49. Сборномонолитные безбалочные перекрытия, особенности их конструированых решений и расчета

Скачать 3.87 Mb. Название 49. Сборномонолитные безбалочные перекрытия, особенности их конструированых решений и расчета Анкор 49.docx Дата 25.04.2017 Размер 3.87 Mb. Формат файла Имя файла 49.docx Тип Документы #3437

49. Сборно-монолитные безбалочные перекрытия, особенности их конструированых решений и расчета. Сборно-монолитные перекрытия работают подобно монолитным, но для их возведения не требуется сборных лесов и опалубки. Эти прекрытия устраивают по сборным панелям надколонным и пролетным. Надколонные панели в этих перекрытиях опираются непосредственно на капители колонн. Расчет производится в 2 этапа: до набора бетоом заданой просности и после. Расчитываются эти перекрытия по двум группам предельных состояний , учитывая 2 стадии работы: 1-ая стадия – до начала набора бетоном , уложенного на месте возведения конструкции, заданой прочности на воздействия от монтажных нагрузок и массы этого бетона; 2- ая стадия – после набора бетоном заданой прочности на нагрузки, действующие на данном этапе возведения и эксплуатационной нагрузки. Расчет по 1-ой группе предельных состояний предусматривает определение прочности нормальных и наклонных сечений элементов; расчет по прочности стыкового соединения. Расчет по 2-ой группе предельных состояний производится по трещиностойкости и прогибам. При расчете по 1-ой группе предельных состояний в сжатой зоне сечения находится бетон разных классов, в расчете вводится сечение , приводимое к одному классу.Если деформации сборно-монолитной конструкции учитывают различные деформации допускается приводить их к однородному сечению, используя отношение их модулей упругости : αE=Ecm2/Ecm1 (вначале альфа , а не А!!). Прочность стыковых соединений при продольном сдвигу должна удовлетворять условию: τsd,γ≤τrd,γ τsd,γ=(β*Vsd)/(Z*b1) τsd,γ определяется в зависимости от значения и характера распределения продольного сдвига , усилия по дл. контакта. β- отношение равнодействующего сжимающего напряжения в бетоне …плоскости контакта к полному значению равнодействующего сжимающего продольного усилия Vsd в наиболее напряженном сечении. Vsd- расчетная поперечная сила в рассматриваемом сечении. Z-плечо внутренней пары сил. Z=0.85d-для Ж/Б конструкций,изгибающих. Z=0.8- для бетона. b1-ширина контакта между монолитным бетоном и сборным элементом. τrd,γ=С*fctd+μ*σN+ρ1*fyd*(μ*sinα+cosα) τrd,γ≤0.5*γfck/γc ρ1=As/Aγ 45°<�α≤90° При расчете по 2-ой группе предельных состояний следует учитывать дополнительное напряжение и деформации , вызванные усадкой и ползучестью бетона в сборно-монолитных конструкциях. 50. Конструктивные особенности и принципы расчета перекрытий с использованием стального профилированного настила. Монолитные железобетонные перекрытия со стальным профилированным настилом рекомендуется применять при возведении многоэтажных производственных и общественных зданий в широком диапазоне нагрузок при нестандартных шагах и пролетах конструкций, большом числе проемов и отверстий, при реконструкции зданий и устройстве рабочих площадок, а также при строительстве зданий в районах, недостаточно обеспеченных сборным железобетоном.Не допускается использовать стальной профилированный настил в качестве внешней арматуры железобетонной плиты при повышенной влажности и химической агрессии среды, а также при динамических воздействиях . Стальной профилированный настил, используемый в качестве арматуры железобетонной плиты, должен быть оцинкованным, обетонированным или иметь другое покрытие,обеспечивающее его коррозионную стойкость. Для монолитных железобетонных плит, выполняемых по СПН, можно применять тяжелые бетоны на обычном или мелкозернистом заполнителе класса выше С12/15. В качестве внешней арматуры монолитных железобетонных плит рекомендуется использовать стальной профилированный настил с выштампованными рифами. 1-металлический прогон, 2-стальной профилированный настил,3-монолитная плита,4-анкер,5-металлическая сетка. Плита в этом перекрытии может опираться на металлические прогоны или на Ж/Б балки. При опирании плиты на стальные прогоны , их совместную работу обеспечивают анкера.В качестве анкерных устройств рекомендуются вертикальные стержневые анкеры из арматурной стали, привариваемые в процессе монтажа через лист настила к верхней полке стального прогона . Для монолитной плиты используется бетон класса не ниже С12/15 или бетоны на легких заполнителях. Совместная работа настила и монолитного бетона плиты обеспечивается рифлением на боковых граняфх настила,благодаря которым образуются шпоночные соединения.Толщина бетонно полки плиты hf’ минимально = 30мм,при отсуствии бетонной стяжки – 50 мм. Толщина плиты расчитывается из расчета по прочности и трещиностойкости. В расчетах плиту можно представить как однопролетную балку, если в ней отсуствует гибкая арматура в в иде сетки (5) или многопролетную неразрезную конструкцию при наличии сетки в полке плиты. При проектировании монолитных железобетонных плит с применением СПН расчет выполняют для двух стадий работы: возведения и эксплуатации. В стадии возведения несущей конструкцией является стальной профилированный настил. При расчете определяют его прочность и жесткость как для стального тонкостенного изгибаемого элемента, работающего на нагрузку от собственной массы настила, массы свежеуложенного бетона и монтажной нагрузки, включающей массу оборудования и людей в процессе возведения перекрытия. Прочность СПН проверяют для опорных и пролетных сечений. В стадии эксплуатируемой несущей конструкции является Ж/Б плита, у которой внешней арматурой является СПН. Расчет Ж/Б плиты в случае , когда ее рассматривают как многопролетную неразрезную балку , выполняют методом перераспределения усилий в соответствии с требованиями трещиностойкости, рассматривая нормальные и наклонные сечения. Расчет по трещиностойкости выполняется в случае установки сетки в верхней зоне плиты. Ширина трещин определяется над установленной сеткой в верхней зоне сечения плиты над опорами. В нижней зоне сечения расчет трещиностойкости не производится, так как нижняя часть плиты окаймлена СПН. Стальные прогоны в системе монолитного перекрытия рассматриваются как комбинированные балки и их расчет также выполняют для двух стадий работы : возведения и эксплуатации. До набора бетоном заданой прочности, то есть в стадии возведения, комбинированную балку рассчитывают как стальную конструкцию. В стадии эксплуатации как стальную конструкцию расчитывают прогон на воздействие монолита и растягивающей силы, а полка плиты в комбинированной балке расчитывается на внецентренное сжатие как Ж/Б элемент по нормальному сечению , также на действие изгибающего момента и осевое сжатие. 51. Основные типы фундаментов , применяемых в строительной практике. СТОЛБЧАТЫЕ ФУНДАМЕНТЫ Наиболее распространенными и дешевыми являются столбчатые фундаменты. Особенно эффективны столбчатые фундаменты в пучинистых грунтах при их глубоком промерзании. Столбчатые фундаменты подводят под дома с легкими стенами (деревянные рубленые, каркасные, щитовые). Этот тип фундаментов по расходу материалов и трудозатратам в 1,5-2 раза экономичнее ленточных. Столбы возводятся во всех углах, местах пересечения стен, под простенками, под опорами тяжело нагруженных прогонов и других точках сосредоточения нагрузок. Расстояние между столбами принимается 1,2–2,5 м. По верху столбов должны быть уложены обвязочные балки для создания условий совместной их работы. При расстояниях между столбчатыми (отдельно стоящими) фундаментами больше 2,5–3 м по верху укладываются более мощные рандбалки (железобетонные, металлические). Минимальное сечение фундаментных столбов принимается в зависимости от того, из какого материала они изготовлены (бетон – 400 мм; бутобетон – 400 мм; кладка из естественного камня – 600 мм, из бута-плитняка – 400 мм, из кирпича выше уровня земли – 380 мм, а при перевязке с забиркой – 250 мм). Рис.1 Столбчатый фундамент а) - план фундамента, б) - сечение по цоколю. 1 - Бутовый столб; 2 - зазор 50 мм; 3 - отмостка;4 - гидроизоляция;5 - рядовая перемычка; 6 - горбыль; ДОСТОИНСТВА - экономичны; - не трудоемки. НЕДОСТАТКИ - недостаточная устойчивость в горизонтально подвижных грунтах; - ограниченное применение на слабонесущих грунтах при строительстве зданий с тыжелыми стенами; - сложность с устройством цоколя. ЛЕНТОЧНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ фундаменты, возводимые непосредственно под стены дома или под ряд отдельных опор. В первом случае они имеют форму непрерывных подземных стен, во втором v состоят из железобетонных перекрестных балок Ленточные фундаменты подводят под дома с тяжелыми стенами (бетонными, каменными, кирпичными и т. п.) или с тяжелыми перекрытиями. Их закладывают под все наружные и внутренние капитальные стены. Наличие под домом подвалов, теплых подполий, гаража или цокольного этажа делают просто необходимым выбор именно этого типа фундамента. Для этого типа фундамента характерны большие объемы земляных работ и используемых материалов, значительный вес и трудоемкость возведения. Несмотря на это, ленточные фундаменты получили довольно широкое распространение, в основном благодаря простой технологии. Ленточные фундаменты бывают МОНОЛИТНЫМИ и СБОРНЫМИ. Для сооружения ленточных монолитных фундаментов на дне котлована выставляется опалубка (деревянная), арматура, листы теплоизоляции и между стенками опалубки заливается бетон. Для снижения потери при обогреве дома в такие фундаменты закладывается утеплитель (керамзит, минераволатные плиты, пенопласт). Сборные ленточные фундаменты состоят из крупных фундаментных бетонных или железобетонных блоков. ДОСТОИНСТВА ленточных монолитных: - прочность; - надежность; - могут быть использованы для зданий любой формы; ДОСТОИНСТВА ленточных из железобетонных блоков: - значительное сокращение сроков возведения; - простота сооружения НЕДОСТАТКИ всех ленточных: - увеличение срока строительства за счет производства земляных работ, заполнения бетоном опалубки; - массивны; - не экономичны; - трудоемки; НЕДОСТАТКИ ленточных из железобетонных блоков: - менее практичны (пропускают воду в местах своего соединения); - пригодны для зданий простых форм (при сложных архитектурных формах блоки, выпускаемые стандартных размеров, приходится обрезать). ПЛИТНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ фундаменты, сооружаемые под всей площадью здания. Представляют собой сплошную или решетчатую плиту, выполненную из монолитного железобетона либо из сборных перекрестных железобетонных балок с жесткой заделкой стыковых соединений. Фундаменты плитные и из перекрестных лент возводят из монолитного железобетона с целью придания фундаменту пространственной жесткости. Необходимость в этом возникает при строительстве на неравномерно и сильно сжимаемых грунтах, например, на насыпных (песчаных подушках, слежавшихся свалках, сильно пучинистых грунтах и т. п.). Устройство плитного фундамента связано с довольно большим расходом материалов (бетона и металла) и может быть целесообразно при сооружении небольших и компактных в плане домов или других построек, когда не требуется устройство высокого цоколя, и сама плита используется в качестве пола (например, гаражи, бани и т. п.). Для домов более высокого класса чаще устраивают фундаменты в виде ребристых плит или армированных перекрестных лент Сооружают на тяжелых пучинистых и просадочных грунтах. Плитный фундамент наиболее приемлем при слабых неоднородных грунтах с высоким уровнем грунтовых вод, а также в случаях, когда нагрузка, приходящаяся на фундамент, велика, а грунт основания недостаточно прочен. Такие конструкции способны выравнивать вертикальные и горизонтальные перемещения грунта (плавающие фундаменты v их второе название). а - сплошная фундаментная плита из монолитного железобетона; б - сборно-монолитная фундаментная плита; 1 - грунт основания; 2 - подушка из песка или щебня толщиной 100-200 мм; 3 - монолитная железобетонная плита толщиной 200-250 мм; 4 - гидроизоляция которую клеят в два слоя; 5 - 60-80 мм, составляет защитный слой из бетона; 6 - выравнивающая цементно-песчаная стяжка под полы толщиной 20-25 мм; 7 - дорожная железобетонная плита ДОСТОИНСТВА - простота сооружения; - возможность их выполнения в тяжелых пучинистых, подвижных и просадочных грунтах. НЕДОСТАТКИ - достаточно дороги (из-за большого расхода бетона и металла на арматуру). СВАЙНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ фундаменты, состоящие из отдельных свай, перекрытых сверху бетонной или железобетонной плитой или балкой (ростверком). Свайные фундаменты являются очень дорогими и трудоемкими в выполнении. Свайный фундамент используется в случаях, когда на слабый грунт необходимо передать большие нагрузки. По типу материала сваи могут быть деревянными, бетонными, железобетонными, стальными и комбинированными. По методу изготовления и погружения в грунт сваи подразделяются на забивные (опускаемые в грунт в готовом виде) и набивные (изготовляемые непосредственно в грунте, в пробуренных каналах). По типу поведения в грунте выделяют сваи-стойки, имеющие под собой прочный грунт и передающие на него давление, и висячие сваи, используемые в случаях, когда глубина залегания прочного грунта достаточно велика . Рис.4. Свайные фундаменты а - с высоким сборным ростверком; б -с низким монолитным ростверком; 1-железобетонная свая; 2 - грунт; 3 - цокольная панель; 4 - сборный железобетонный оголовник; 5 - плита перекрытия подвальной части здания ДОСТОИНСТВА - дают меньшую усадку; - экономичны (снижают расход материалов, например, бетона v на 40%25); - менее трудоемки (при их сооружении значительно уменьшается объем земляных работ); - возможность сооружения на грунтах, обладающих низкой несущей способностью. НЕДОСТАТКИ - необходимость использования специальной техники. 52. Конструктивные решения отдельно стоящих сборных и монолитных фундаментов. Отдельные фундаменты устраивают под колонны, опоры балок, ферм (и других элементов промышленных и гражданских зданий и сооружений. При небольших нагрузках и прочных грунтах возможно устройство отдельных фундаментов и под стены (см. рис.1). Отдельные фундаменты представляют собой кирпичные, каменные, бетонные или железобетонные столбы с уширенной опорной частью. Отдельные фундаменты могут выполняться в монолитном и сборном варианте. Каменные и бетонные отдельно стоящие фундаменты устраиваются монолитными и проектируются как жёсткие. Фундаменты имеют наклонную боковую грань или, что чаще, уширяются к подошве уступами, размеры которых определяются углом жёсткости α, т.е. предельным углом наклона, при котором в теле фундамента не возникает растягивающих напряжений (см.рис.2). В зависимости от материала, марки раствора или класса бетона, а также давления на грунт угол α составляет 30°...40°. Железобетонные фундаменты выполняются монолитными или сборными и проектируются как конструкции на сжимаемом основании. Сечения и арматура таких фундаментов подбираются с соблюдением требований, предъявляемым к железобетонным конструкциям. Монолитные железобетонные фундаменты состоят, как правило, из плитной части ступенчатой формы и подколонника. Сопряжение сборных колонн с фундаментом осуществляется с помощью стакана (фундаменты стаканного типа), монолитных колонн - соединением арматуры колонн с выпусками из фундамента, а стальных колонн - креплением башмака колонны к анкерным болтам, забетонированным в фундаменте (см. рис.3). Сборные железобетонные фундаменты под колонны проектируются из одной или нескольких фундаментных плит, уложенных друг на друга на цементном растворе. Сверху плит устанавливают подколонник, а при необходимости и дополнительные опоры под рандбалку (рис.4,а). Сборные фундаменты, составленные из нескольких рядов железобетонных плит, требуют повышенного расхода арматуры, что связано с необходимостью армирования плит каждого ряда на усилия, возникающие при их транспортировке и монтаже. Поэтому в тех случаях, когда это возможно, сборный фундамент устраивают из одного элемента (рис.4,б) или переходят на монолитный вариант фундамента. . Рис 1 – Отдельностоящие фундаменты. а – план, б- разрезы. 1- фундамент, 2- цокольная панель, 3- ригель, 4- панель стены, 5- колонна, 6 – настил, В- сборные Бетонные элементы фундаментов : 1- колонна,2-стакан,3-подколонник,4-траверса,5-фундаментная подушка, Г-варианты отдельностоящих фундаментов: 1-бетонный,2-бутобетонный,3-бутовый,4-деревянный Д-столбчатые фундаменты малоэтажных зданий. 53. Расчет отдельного центрально-нагруженного фундамента под монолитную колонну. Определение размеров фундамента в плане Размеры фундамента в плане определяют из расчета оснований по деформациям. При этом должно соблюдаться условие: где Р – среднее давление на грунт; R – расчетное сопротивление грунта. Расчет ведется методом последовательного приближения. В первом приближении определяют размеры подошвы фундамента по условному расчетному сопротивлению грунта R0. Площадь подошвы фундамента определяем по формуле: (54) где нормативное продольное усилие от колонны, кН средний удельный вес материала фундамента грунта на его уступах, кН/ H – глубина заложения фундамента, м Нормативное продольное усилие от колонны: (55) Глубина заложения фундамента: Н=hbd+hcт Размеры подошвы фундамента (фундамент квадратный, то есть центрально нагруженный): . Расчет тела фундамента Высоту фундамента определяют из условия его прочности на продавливание в предположении, что продавливание происходит по поверхности пирамиды, боковые стороны которой начинаются у колонны и наклонены под углом к вертикали. Необходимо, чтобы контур фундамента охватывал пирамиду продавливания. Рабочая высота центрально-нагруженного фундамента: (56) где размеры сечения колонны; расчетное сопротивление бетона растяжению; Р – давление на грунт без учета веса фундамента и грунта на его ступенях (57) Определяем : (58) где с – толщина защитного слоя (с=80мм при отсутствии бетонной подготовки) Поскольку фундамент не имеет поперечной арматуры, высота ступени должна быть проверена на прочность по наклонному сечению по условию восприятия поперечной силы бетоном: (59) где длина проекции рассматриваемого наклонного сечения, значение которой определяем по формуле: Æ (60) - необходимо чтобы это условие выполнялось. Армирование фундамента выполняется сварными сетками из арматуры класса S400 в обоих направлениях. Площадь арматуры определяют из расчета на изгиб консольного выступа плитной части фундамента от действия давления грунта в сечениях, на грани колонны и на гранях ступеней. Изгибающие моменты в расчетных сечениях: Площадь сечения рабочей арматуры: , , По наибольшей площади сечения арматуры принимаем арматуру. Рисунок 44 Рис. 10.3. К расчету отдельных центрально нагруженных фундаментов: 1 — пирамида продавливания 54. Расчет отдельного внецентренно- нагруженного фундамента стаканного типа под сборную колонну. Фундаменты под внецентренно сжатые колонны испытывают воздействие нормальной силы N, изгибающего момента М и поперечной силы V (рис. 10.4,а). При небольших моментах фундаменты проектируют квадратными в плане, при значительных — прямоугольными с большим размером в плоскости действия момента. Рис. 10.4. Отдельный внецентренно нагруженный фундамент Расчет делится на 2 части : В первой части – назначаем глубину заложения фундамента и размеры тела фундамента, определяем усилия, действующие на фундамент и определяем размеры подошвы фундамента проверяя напряжение в грунте под его подошвой. Во второй части – расчет плитной части фундамента на продавливание для определения общей высоты и прочности дна стакана. Расчитывается трещиностойкость подошвы фундамента и расчитывается по нормальному и наклонному сечению подколонник фундамента. Высота фундамента : hbd ≥ 0.33*lc+50; ≤ 1.2 hbd ≥ 1.5*lc; ≤ 1.2 Hf = hbd+hcт Сравниваем полученую высоту фундамента с высотой фундамента, назначеной из расчета глубины промерзания и за основу принимаем наибольшее. Размеры подколонника назначаем с учетом конструктивных требований соблюдая кратность 300. lp=lc+2*75+2*δ bp=bc+2*75+2*δ hp=Hf-h 1-ая часть – γf=1.4. Нормативные значения усилий определяют у подошвы фундамента. 2-ая часть – расчет тела фундамента. Коэфициенты безопасности >1. Размеры подошвы фундамента определяем методом последовательных приближений. Af = Nsk(tot)/(0.2*R0-γf*df) 0.6-0.85=bf/lf=m Lf=√(Af/m) Эпюра А – в промышленных зданиях с момтовыми кранами грузоподъемностью более 75 тонн. Эпюра Б – грузоподъемностью менее 75 тонн. Эпюра В – в зданиях без мостовых кранов допускается выключение из работы части подошвы фундамента , которая составляет ≤0,25 от его длины Pmaxmin=Nsk,tot/Af ± Msk/Wf + γm*df Wf=bf*lf2/6 Msk,tot=Msk,col+Vsk*Hf Pm(0)=(Pmax + Pmin)/2 Pmax ≤ 1.2R Pm(0)≤R Если эти условия не выполняются , то необходимо изменить соотношение сторон фундамента или увеличить размеры подошвы фундамента. Расчет прочности плитной части фундамента производят на основное сочетание нагрузок при коэфициенте безопасности > 1. Первоначально определяем площадь сечения арматуры у подошвы фундамента , для чего определяют расчетные сечения как в консольной балке защемленной в теле фундамента и работающей на изгиб от реактивного отпора грунта . Расчетные сечения выполняют по грани колонны (1-1) и по уступам фундамента , для чего предварительно определяют напряжение в грунте при расчетных нагрузках без учета собственного веса грунта на его уступах. Определения проводят на уровне подошвы фундамента. Pmaxmin=Nsd,tot/Af ± Msd/Wf Pm(0)=(Pmax + Pmin)/2 P1-1=Pmin+(Pmax-Pmin)(lf-lc)/2lf P2-2=Pmin+(Pmax-Pmin)(lf-l1)/2lf M1-1=(P1-1+2Pmax)(lf-lc)2 * bf/24 M2-2=(P2-2+2Pmax)(lf-l1)2 * bf/24 Asti=Msdi/(0.9*di*fyd) За основу принимаем наибольшую плошадь сечения арматуры. Арматура расчитывается в 2-ух направлениях, большей и меньшей стороны. В сетке она является рабочей в двух направлениях . Расчет на продавливание , в котором уточняем назначенную высоту фундамента из условия промерзания . Если Vsd ≤ Vrd,ct – арматура не требуется. Если Vsd > Vrd,ct – увеличиваем высоту ступени. Сечение 3-3 является коробчатым , которое приводим к двутавровому . Расчитываем на внецентренное сжатие и определяем площадь продольной арматуры стакана. Норм.силы и изгиб в этих сечениях определяют по комбинации усилий, действующих в колонне на уровне верха стакана. M3-3=Msd+Vsd*hст M3-3=Nsd+G G – нагрузка от подколонника и части колонны в нем. Для расчета поперечной арматуры стакана рассматриваем наклонные сечения. Этосечение проводим если e=Msd/Nsd > lc/2 , тогда M’k(5-5)=0.8(Msd+Vsd*hстак-N*lc/2) Если lc/2 > l > lc/6 , то расчетное сечение пройдет через К и угловую точку (сечение 6-6) Mk(6-6)=M+V*hстак- 0,7N*l Если е находится в ядре сечения,то поперечная арматура не расчитывается и принимается конструктивно. В остальных случаях : Asw=Mki/fywd*∑z (сверху над суммой – n , а снизу – i=1) Расчет подколонника завершается компановкой.