Сборный железобетонный каркас многоэтажного промышленного здания. Характеристика, основные элементы и конструктивные особенности.

В современных многоэтажных промышленных зданиях каркас, как правило, выполняют из сборного железобетона.

Конструктивная схема многоэтажного здания может быть балочной и безбалочной, с полным каркасом и неполным.

Балочная схема. При балочной схеме на колонны в поперечном направлении укладывают ригели (прогоны), участки между которыми перекрывают крупноразмерными панелями.

Колонны в плане размещают по сетке 6X6 м и 6X9 м. Применение той или иной сетки зависит от величины нормативных полезных нагрузок на междуэтажные перекрытия.

Концы настилов с прогонами и между собой соединяют сваркой закладных деталей. Настилы покрытий имеют толщину плиты 30 мм и высоту продольных ребер 320 мм.

Колонны в этой схеме одноэтажные, консольного типа. На консоли опирают концы ригелей, имеющих в поперечном сечении форму тавра. Ригели крепят к колоннам сваркой закладных деталей, а между собой поверху соединяют сваркой стальных уголков, охватывающих колонну снаружи.

Настилы междуэтажных перекрытий имеют коробчатую форму с двумя продольными ребрами, высотой 350 мм с четырьмя поперечными диафрагмами. Толщина плиты 60 мм; ширина настилов 1200 и 1000 мм. Последние применяют для укладки у продольных стен здания. В торцах настилов, укладываемых вдоль разбивочных осей, предусмотрены вырезы для колонн.

Для вертикальных коммуникаций, проходящих через перекрытия, предусматривают плиты с отверстиями или же устраивают специальные шахты. Стыки колонн делаются вне узлов сопряжения их с ригелями. Торцы стыкуемых колонн имеют закладные детали из уголков, к вертикальным полкам которых снаружи приварены концы рабочей арматуры колонны, расположенные попарно. Между каждой парой верхних концов стержней расположены приваренные к ним стыковые круглые стержни. Верхние торцы колонн снабжены центрирующей планкой.

При установке верхней колонны на нижнюю, стыковые стержни нижней колонны попадают между рабочими стержнями верхней.

Безбалочная схема. При применении безбалочной схемы многоэтажных промышленных зданий увеличивается полезная высота этажей и укрупняются монтажные элементы.

При безбалочной схеме колонны размещают по сетке 6X6 м, причем оси всех колонн совмещают в обоих направлениях с разбивочными осями здания.

Каркас и перекрытие состоят из четырех типовых элементов:

1) колонны;

2) капители колонны, имеющей вид опрокинутой усеченной пирамиды с отверстием посредине для пропуска колонны;

3) многопустотной надколонной плиты толщиной 300 мм;

4) пролетной многопустотной панели толщиной 160 мм.

Вес отдельных элементов не превышает 5 т.

После установки и выверки колонны на оголовок ее надевают капитель с приваркой к консолям колонны при помощи стальных закладных деталей. На капители колонн укладывают надколонные плиты, в свою очередь привариваемые к капителям. После этого устанавливают колонну следующего этажа, расклинивают в стакане капители ее нижний конец и производят заливку бетоном верхнего конца колонны перекрываемого этажа (1-я очередь заливки стыков). Перед 2-й очередью заливки бетоном стыка в надколонную зону укладывают арматуру с приваркой ее к закладным деталям надколонных плит, с тем, чтобы после бетонирования эти плиты стали работать, как единая конструкция. Участки перекрытия, ограниченные надколонными плитами, заполняют пролетными панелями, опирающимися по контуру на четверти, имеющиеся для этой цели в надколонных плитах.

Строительные конструкции

31.Сущность железобетона. Условия совместной работы и факторы, обеспечивающие прочность сцепления арматуры и бетона. Длина анкеровки арматурных стержней в бетоне. Защитный слой бетона, его назначение

Ж\б комплексный материал, сост. из бетона и заключенной в нем стальной арматуры, к-рые под нагрузкой работают совместно.

Сцепление ар-ры с бетоном обеспечивается склеиванием с цементным камнем силами трения, возникающими на поверхности ар-ры, тк бетон дает осадку и обжимает стержни. Совместная работа обеспечивается за счет плотного сцепления арматуры с бетоном.

Бетон облодает высоким сопротивлением при сжатии и низким при растяжении. Стальной арматуре присуще одинаково высокое сопротивление как при растяжении, так и при сжатии. В изгибаемых эл-тах высокое сопротив-е бетона используется в сжатой зоне, где бетон слабо сопротивляется растяжению и в нем образуются трещины.

Осн.фактором, обеспеч.совместную работу арм-ры и бетона в к-ции и позволяющим работать жб как единому монолитному телу явл-ся надежное сцепление арм-ры с бетоном.

Совместная работа бет.и арм-ры в жб к-ции возможна при вып-нии следующих условий:

– бетон и арматура имеют достаточно близкие значения к-та температурного расширения;

– силы сцепления, возник.по границе контакта м/у бетоном и арм-рой обеспечивают вып-ние условия равенства деформаций арм-ры и бет. ec = es при действии усилий от нагрузок.

Совместная работа арматуры и бетона обусловлена, кроме того, правильным определением необходимого количества арматуры, размещаемой в конструкции. Это означает, что должны соблюдается требования по размещению арматурных стержней в сечении элемента и выдержан минимальный коэф-т арм-ния сечения, определяемый отношением площади арматуры (As) к площади бетона (Ас)

Расчетную длину анкеровки ненапрягаемых стержней l_bd рассчит. по формуле:

Где A_S,red- площадь продольной арматуры, требуемой по расчету

A_S,prov- принятая по сортаменту площадь продольной арматуры

- коэф., определяемые по табл. СНБ 5.03.01.02.

L_b,min - минимальная длина анкеровки, принимаемая по СНБ.

l_b - базовая длина анкеровки арматурного стержня.

Для круглого стержня диаметром получаем:

и тогда:

Полученная зависимость показывает, что длина анкеровки l_b увеличивается с ростом расчетного сопротивления арматуры и диаметра арматурного стержня. Поэтому для уменьшения длины анкеровки целесообразно использовать стержни меньшего диаметра.

l_bd не менее: В растянутом бетоне 20ø; В сжатом бетоне 10 ø.

Мин. расстояние м/у поверхностью стержней продольной арматуры и ближайшей поверхностью бетона элемента (защитный слой бетона) устанавливается с учетом класса по условиям эксплуатации, вида и диаметра арматуры. Защ.слой бетона необходим для обеспечения совместной работы арматуры с бетоном на всех стадиях изготовления, монтажа и эксплуатации конструкций, также защищает арматуру от внешних воздействий, высокой температуры, агрессивной среды и т.п.

Минимальный защитный слой 15 мм. Величина защитного слоя не должна быть меньше диаметра арматуры для которого принимается защитный слой.

32.Назначение и виды арматуры. Механические свойства арматурных сталей и способы их определения. Классификация арматуры. Выбор арматуры в зависимости от вида и назначения конструкции.

Арм-ра- гибкие стержни, размещаемые в массе бетона таким образом, чтобы они эффективно воспринимали растягивающие усилия, вызванные внешними нагрузками и воздействиями. В нек. случаях арм. м.б. установлена для усиления сжатой зоны бетона в изгибаемых и внецентренно нагруженных элементах, либо в условно центрально сжатых элементах.

Виды арматуры: 1) Расчётная (рабочая), устан. по расчёту; 2) Констуктивная; 3) Монтажная (устан. по технологическим соображением).

Арматура делятся на:

1.по техноологии изгот-ия: а) стержневая; б) проволочная; в) канатная.

2.от способа последуещего упрчнения: а) горячекатаная: S240, S400; б) термо-механически упрочнённая: S400, S500; в) холоднотянутая (упрочнённая в холодном состоянии вытяжкой или волочением).

3.от характера поверхности: а)гладкая б)переодического профиля.

4.по условиям применения в ж\б: а)ненапрягаемая б)напрягаемая.

В зависимости от механических свойств арматурные стали традиционно принято разделять на две группы: так называемые «мягкие» стали, имеющие физический предел текучести, и «твердые» стали, не имеющие физического предела текучести.

Механические св-ва:

1) горячекатанная арматура имеют на диаграмме площадку текучести и обладает значит. удлинениями при разрыве до 25%. (Мягкая арматура).

2) твердая – арматура холоднодеформированная (вытяжка, волочение и др.) и термически упрочненные. Диаграмма для таких сталей не имеет площадки текучести; относит-ые удлинения при разрыве малы (3-5%).

Для армирования ж\б кон-ций прим.арматурные изделия в виде сварных сеток и каркасов.

Сварные рулонные и плоские сетки, изгот-т из холоднотянутой проволки диаметром 3-5мм и из гарячекат-ой стали класса S400 диаметром 6-10мм.

Сварные каркасы изготовл. плоскими из продо-ных и попереч. стержней.

При приминении сварных сеток и каркасов в местах пересечений электросваркой достигается надежная анкеровка ар-ры в бетоне. При армир-ии же отдельными стержнями или вязанными сетками или каркасами анкеровка оказывается достаточно надежной, если применена ар-ра переодического профиля. Большое значение имеет также правельное выполнение перегибов, стержней, стыков, отдельных стержней, сеток, каркасов и др.

Перегибают стержни во избежание значительной концентрации напряжений в бетоне по дуге окружности радиусом не менее 10d, а в легком бетоне при d>12мм в местах прегиба устраив-ют коротыши стержней.

Стержневую арматуру соед-т электросваркой. Площадь сечения стержней, соед-мых в одном месте, должна состовлять: при гладких стержнях-не более 25%, а при стержнях переодич. профиля-не более 50% общей площади сечения растянутой арматуры.

Для большепролётных конструкций применяют высокопрочную канатную арматуру. Арматурный канат – наиболее эффективная напрягаемая арматура; он состоит из группы проволок, свитых так, чтобы было исключено их раскручевание.

В целях экономии металла также существует неметаллическая арматура –

стеклопластиковая. Её получают из тонких стекловолокон, объеденяемых в арматурный стержень с помощью связующих пластиков из синтетических смол. (Хорошое сцепление с бетоном, высокая прочность на разрыв, но имеет низкий модуль упругости).

Класс арматуры S500. Нормотивное сопротивление f_yk=400 Н/мм².

Расчетное сопротивление f_yd = f_yk/γ_S. Расчетное сопротивление поперечной арматуры f_ywd= f_ydк₁к₂.

33.Сущность предварительно напряженных железобетонных конструкций. Способы создания предварительного напряжения. Методы натяжения арматуры. Анкерные устройства.

Предв напряж-ыми наз-ют такие ж/б к-ции, в кот-ых в процессе изгот-я искуственно создают значит сжим-е напряжения в бетоне натяжением высокопрочной арм-ры.

Предварит. напряжение в 2-3р. повышает трещиност-ть и жесткость к-ции по сравнению с обыч. жб при этом прочность предварительно-напряж. к-ций практич. не зависит от велич. предварит. напряж. арм-ры; меньший расход стали за счет возможности эффектив использ высокопроч ар-ры.

б при этотм прочность предварительно-напряж.

В предварительно напряжённой балке под нагрузкой бетон испытывает растягивающие напряжения только после погашения начальных сжимающих напряжений. При этом сила Fcrc (Fcrc – сила, которая вызывает образование трещин или ограниченное по ширине их раскрытие), превышает нагрузку, которая действует при эксплуатации Fser. Fu – предельное разрушение. Т.о., жб предварительно напряжённые элементы работаю под нагрузкой без трещин или с ограничением их по ширине их раскрытия Fser< Fcrc <Fu, а конструкции без предварительного напряжения – при наличии трещин Fcrc < Fser <Fu и при больших значениях прогибов.

Методы создания предварительного напряжения:

- путем натяжения арм-ры на упоры;

-путем натяжения арматуры на затвердевший бетон;

- применение напрягающего бетона, который увеличивается в размере при твердении.

Натяжение ар-ры может осущ механич, электротермическим и электротермомеханическим способами, физико-химический способ.

Анкеровка (закрепление концов) напрягаемой ар-ры спец-ми анкерами необходима всегда при натяжении ар-ры на бетон. Анкеровка ар-ры, натягиваемой на упоры, нужна только при недостатточном сцеплении ар-ры с бетоном, а именно при ар-ре из холоднотянутой гладкой проволки.

Анкеры обеспечивают хорошую передачу усилий с напрягаемой ар-ры на бетон. Бетон в местах расположения анкеров необходимо усиливать дополнительной косвенной ар-рой (сетками, спиралями).