лекция 22
advertisement
Лекция 22 Конспект лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции ». Составлен Биленко В.А. 1 Лекция 22. КОНСТРУКЦИИ ОДНОЭТАЖНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ 22.1. Конструктивные схемы зданий Общие сведения. Объемно-планировочные решения зданий промышленных предприятий должны удовлетворять требованиям современной технологии производства и индустриализации строительства. Этим объясняется массовый переход к пролетам 18, 24, 30 м и более, увеличение шага колонн в большинстве зданий до 12 м и для определенных производств до 18м, увеличение доли зданий с подвесным транспортом (подвесные краны, монорельсы, конвейеры), подвесными коммуникациями и др. Эти решения позволяют создавать лучшие условия для размещения оборудования и организации производственных потоков, обеспечивает большую маневренность при изменении технологического процесса, при них проще и экономичнее решаются транспортные и грузоподъемные устройства. Конструктивные особенности одноэтажных зданий, наиболее широко используемых на промышленных предприятиях, открывают большие возможности для практического осуществления таких решений с наименьшими затратами. Как показали технико-экономические расчеты и практика строительства, наиболее экономичными для производственных зданий массового строительства являются каркасные конструкции рамного типа, собираемые на строительных площадках из сборных железобетонных элементов заводского изготовления. Широкое применение получили плоскостные беспрогонные конструкции покрытий из крупноразмерных плит, перекрывающих поперечные пролеты зданий строительными железобетонными фермами или балками, шарнирно соединенными с железобетонными колоннами. Некоторое распространение получили железобетонные пространственные конструкции покрытий. Зачастую используются железобетонные колонны и фундаменты в сочетании со стальными несущими конструкциями. Например, при тяжелых режимах эксплуатации мостовых кранов подкрановые балки проектируют металлическими, из металла проектируют стропильные конструкции при пролетах здания 30 м и более. Известны решения покрытий и стен из штампованного металлического настила по металлическим прогонам. Включение в состав здания таких конструкций не вносит существенных изменений в принципы проектирования железобетонных элементов. В связи с этим будут рассмотрены вопросы проектирования одноэтажных производственных зданий промышленных предприятий с применением железобетонных конструкций. Схемы каркасов зданий. Несущие конструкции одноэтажных зданий из сборных железобетонных элементов принято делить на поперечные и продольные. Поперечные конструкции каркаса здания называют рамами (рис. 22.1 а, б); они воспринимают нагрузки от веса покрытия, снега, кранов, ветра, действующего на продольные стены и фонари, а при навесных стенах — также нагрузки от стен. В отдельных случаях рамы могут быть рассчитаны и на восприятие особых нагрузок и воздействий, например, сейсмических. Продольные конструкции здания обеспечивают устойчивость поперечных рам и воспринимают продольные нагрузки от торможения кранов и ветра, действующего на торцовые Лекция 22 Конспект лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции ». Составлен Биленко В.А. 2 стены здания и торцы фонарей (рис. 22.1 в);. Продольные конструкции могут воспринимать и другие нагрузки и воздействия, в том числе сейсмические. 2 1 1 4 3 5 Рис. 22.1. Одноэтажное промышленное здание с мостовыми кранами а — конструктивный поперечный разрез; б — расчетная схема поперечной рамы; в - расчетная схема продольной рамы; 1 - колонны; 2 - фермы покрытия; 3 – фундаменты; 4 – подкрановые балки; 5 – вертикальные связи по продольным рамам. Сборные железобетонные рамы собирают из стоек 1 (в одноэтажных зданиях их называют колоннами) и ригелей 2, в качестве которых используют сплошные элементы — балки покрытия (называемые в дальнейшем стропильными балками), либо решетчатые элементы — фермы покрытия (называемые в дальнейшем стропильными фермами). Сборные элементы рам (колонны и балки, а также колонны и фермы) могут сопрягаться между собой при помощи шарнирных либо жестких соединений в узлах. В практике отечественного промышленного строительства рамы одноэтажных зданий с жесткими верхними узлами при сборных железобетонных конструкциях практически не применяются, распространение получили только рамы с шарнирными узлами. Колонны и ригели соединяются между собой при помощи закладных деталей, анкерных болтов и относительно небольшого количества сварных швов. Такие соединения податливы, поэтому условно рассматриваются как шарнирные, хотя практически Лекция 22 Конспект лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции ». Составлен Биленко В.А. 3 способны воспринимать небольшие моменты, обычно не учитываемые в расчете. Внизу колонны защемлены в фундаментах 3. Сборные железобетонные рамы делают обычно из типовых элементов заводского изготовления. Рамы зданий в продольном направлении соединяются между собой по верху жестким диском покрытия (при скатных покрытиях с небольшой высотой опорных частей стропильных балок и ферм), подстропильными конструкциями, которые обеспечивают наиболее жесткое соединение, или продольными вертикальными связевыми элементами в уровне опорных частей стропильных балок и ферм, а иногда и горизонтальными связями. В зданиях с мостовыми кранами соединительными элементами продольной конструкции служат подкрановые балки 4 и связи между колоннами 5. Схемы покрытий. Одноэтажные производственные здания со скатными кровлями по профилю покрытия и решению могут быть однопролетными с двускатной кровлей, двухпролетными с двускатной кровлей с применением односкатных балок, трехпролетными с перепадами и без перепадов высот с применением одно- и двускатных балок и многопролетными с применением двускатных балок или ферм (рис. 22.2). Рис. 22.2. Каркас одноэтажных зданий: а — однопролетного, трехпролетного и двухпролетного с применением двускатных и односкатных балок; 6 — многопролетных с применением ферм со скатной кровлей; в — то же, с плоской кровлей. Возможно применение одно- и двускатных стропильных конструкций и в других сочетаниях. Здания первых трех видов строят с наружным отводом воды, а многопролетные — только с внутренним. Многопролетные здания со скатной кровлей могут быть с фонарями и без них. Здания с плоской кровлей, как правило, проектируют многопролетными без фонарей с горизонтальными ригелями в виде балок или ферм (рис. 22.1, в) с минимальным количеством перепадов высот. Типовые конструктивные решения зданий со скатной и плоской кровлей предусматривают применение крупноразмерных плит покрытий пролетом 6 или 12 м, опирающихся непосредственно на строительные конструкции. Здания со скатной или плоской кровлей имеют несколько вариантов конструктивных схем. В варианте, представленном на рис. 22.3, каркас зданий выполняют с шагом колонн и строительных конструкций 6 м. Лекция 22 Конспект лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции ». Составлен Биленко В.А. 4 Рис. 22.3. Конструктивная схема покрытия зданий с плоской кровлей: а—вариант с балками; 6 — вариант с фермами; 1 — колонна; 2 — стропильная балка; 3 — стропильная ферма; 4—плита длиной 6 м; 5 — вертикальная связевая ферма; 6 — связевая распорка В крайних ячейках каждого температурного блока здания по оси колонн устанавливают вертикальные связевые стальные фермы между смежными балками или фермами. В остальных ячейках между связевыми блоками и в уровне верха колонн устанавливают распорки из стальных линейных элементов для развязки колонн по верху и стропильных конструкций покрытия на уровне их опорных узлов. Плиты покрытия приваривают к закладным деталям верхнего пояса балок или ферм и рассматривают совместно как жесткий диск по верхним поясам балок или ферм. Этот диск из плит покрытия заменяет связевые фермы; плиты служат также распорками между балками или фермами, закрепленными на опорах вертикальными связями, и остальными балками или фермами. В варианте, представленном на рис. 22.3, стропильные балки или фермы устанавливают непосредственно на колонны - с шагом 12 м. В крайних ячейках каждого температурного блока здания, как и в предыдущем варианте, балки или фермы соединяются попарно вертикальными связевыми стальными фермами пролетом 12 м. Далее конструктивная схема повторяет схему рис. 22.2 с той разницей, что длина линейных стальных связевых элементов между колоннами равна 12 м вместо 6 м, плит -12м (как правило, 1 2 x 3 м). Лекция 22 Конспект лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции ». Составлен Биленко В.А. 5 Рис. 22.3. Конструктивная схема: а — вариант с балками; б—вариант с фермами; 1 — колонна; 2 — стропильная балка; 3 — стропильная ферма; 4 — вертикальная связевая ферма; 5 — связевая распорка; 6 — плита длиной 12 м; 7 — плита покрытия В варианте, представленном на рис. 22.4, стропильные балки или фермы с шагом 6 м устанавливают на подстропильные балки или фермы пролетом 12 м. Лекция 22 Конспект лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции ». Составлен Биленко В.А. 6 Рис. 22.4. Конструктивная схема: а—вариант с балками; 6—вариант с фермами; 1 — колонна; 2 — стропильная ферма; 3 — плита длиной 6 м, 4 — подстропильная ферма; 5 — подстропильная балка; б — плита покрытия Работа поперечных рам обеспечивается достаточно жестким соединением опор подстропильных ферм с колоннами с условным шарнирным соединением. Стропильные балки или фермы устанавливают попеременно то в створе колонн, то на средний узел подстропильной фермы или балки с условным шарнирным соединением. Колонны вдоль здания развязываются подстропильными конструкциями, приваренными к верхним закладным листам колонн. Это Лекция 22 Конспект лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции ». Составлен Биленко В.А. 7 обеспечивает жесткость системы конструкции вдоль здания (продольных рам) без применения стальных связей между конструкциями покрытия. Плиты покрытий пролетом 6 м приваривают к закладным деталям верхних поясов стропильных конструкции, а расположенные у продольных осей здания закрепляют также к подстропильным конструкциям. В последнее время находит применение конструктивная схема здания с длинномерными настилами (плитами на пролет). По колоннам с шагом 12 или 18 м в направлении шага конструкций устанавливают железобетонные балки постоянной высоты, а по ним вдоль пролета конструкций — несущие железобетонные настилы длиной 18 или 24 м. Таким образом можно получить здания с сеткой колонн 18x12, 24x12, 1 8 х 1 8 и 24 х 18 м с плоской и скатной кровлей, как правило, без фонарей. Разработаны схемы с применением длинномерных двускатных настилов коробчатого типа размерами 18 х 3 и 24 х 3 м, а также сборных оболочек-настилов размерами 12x3, 1 8 x 3 и 24x3м типа КЖС. Для зданий с плоской кровлей с сеткой колонн 18 х 12 и 24 х 12м разработаны схема и конструкции покрытий с балками длиной 12 м и пустотными настилами типа «динакор» длиной 18 и 24 м, внутренние пустоты которых используются вместо вентиляционных коробов (рис. 22.5). Нижняя поверхность настилов заменяет подвесной потолок, необходимый в зданиях отдельных отраслей промышленности. Рис. 22.5. Покрытие здания из длинномерных пустотных настилов: 1 — колонна; 2 — балка пролетом 12 м; 3 — длинномерный настил; 4 — плоская плита; 5 — закладные детали и монтажные сварные швы Обеспечение жесткости и устойчивости здания. Связи. Каркас здания должен обладать пространственной жесткостью, которая условно оценивается величиной упругих смещений элементов каркаса, происходящих под влиянием различных силовых воздействий. В зданиях с Лекция 22 Конспект лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции ». Составлен Биленко В.А. 8 каркасами из сборных железобетонных элементов с применением крупноразмерных плит жесткость покрытия и каркаса здания в целом обеспечивается связями и диском покрытия, образуемым из плит. В покрытиях с прогонами жесткость обеспечивается только связями. Несколько большие требования в отношении к жесткости каркасов предъявляются к зданиям, оборудованным во всех пролетах мостовыми кранами грузоподъемностью свыше 30 т, либо в части пролетов кранами грузоподъемностью свыше 50 т, а также к зданиям большой высоты. Для таких зданий недостаточно обычных вертикальных связей по колоннам и диска покрытия из крупноразмерных плит, поэтому приходится применять и горизонтальные стальные связи. При наличии в здании мощных кранов прочных сварных швов, присоединяющих плиты к фермам, оказывается недостаточной. В этих случаях предусматривают облегченную связь плит с фермами (приварка по двум углам) и упругую прокладку в швах между плитами. Плиты используют только как распорки между фермами, а диск заменяют горизонтальными стальными связевыми фермами по верхним поясам стропильных ферм. Вертикальные и горизонтальные связи обеспечивают жесткость и неизменяемость покрытия и здания в целом и являются соответственными элементами каркаса здания. Кроме того, эти связи воспринимают горизонтальные ветровые нагрузки, действующие на торцы здания, горизонтальные тормозные нагрузки от мостовых кранов и подвесных электрических кран-балок, а также создают устойчивость сжатых поясов несущих конструкций зданий, стропильных балок и ферм. К вертикальным относятся связи по колоннам и связи, располагаемые вдоль продольных осей, на уровне опорных частей несущих конструкций покрытий, связи фонарей и ферм покрытий, а также связи подвесных путей Связи по колоннам создают жесткость, геометрическую неизменяемость продольной рамы здания, собирают все горизонтальные усилия с покрытия и продольных рам здания и передают их на фундаменты. Эти связи выполняются из стальных уголков, которые приваривают при монтаже к закладным деталям колонн. Связи по колоннам устанавливают в каждом ряду в середине температурного блока; при этом следует иметь в виду, что при установке таких связей в двух смежных ячейках продольной рамы становятся затруднительными деформации от перепада температуры, что в свою очередь вызывает нежелательные дополнительные напряжения в элементах каркаса здания. Поэтому установка вертикальных связей в двух ячейках температурного блока не рекомендуется. Вертикальные связи по элементам покрытия решаются в зависимости от принятой схем конструкций покрытия. Так, в зданиях со скатной кровлей с типовыми конструкциями стропильных балок и ферм, имеющими высоту на опоре 800...900 мм, вертикальные связи в уровне верха колонн и опорных частей балок и ферм обычно не ставят. В этом случае горизонтальные силы с диска покрытия передаются непосредственно через опорные части ферм и балок, имеющих определенную жесткость из своей плоскости. Поэтому изгибающий момент от горизонтальной силы, передаваемой с небольшим плечом, должен быть воспринят креплением балки или фермы к колонне через закладной лист. В зданиях с плоской кровлей, где высота типовых балок составляет 1200... 1500 мм, а ферм — 2700 мм, а иногда и более при принятых способах соединения сборных конструкций рассчитывать на передачу горизонтальных сил на колонны без связей нельзя. В крайних ячейках температурного блока здания по продольным осям, между опорными стойками ферм либо между опорными утолщениями балок устанавливают связи. Такого же типа связи следует применять и в зданиях со скатными кровлями при использовании балок и ферм с высотой более 1000 мм. Связи-распорки также следует предусматривать и в высоких зданиях павильонного типа со скатной кровлей. Необходимость Лекция 22 Конспект лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции ». Составлен Биленко В.А. 9 связей-распорок в таких зданиях обусловливается тем, что связевая панель доходит до верха колонн, и в этом случае при отсутствии распорок все ветровые нагрузки должны были бы передаваться через сварные швы крепления плит в связевой панели. Этих швов недостаточно, и поэтому необходимо вводить распорки в уровне оголовков колонн для передачи ветровых нагрузок по всем сварным швам. Стальные связи покрытий зданий с плоской кровлей с шагом колонн 6 и 12 м без подстропильных конструкций состоят из вертикальных связей-ферм с номинальной длиной 6 или 12 м и высотой, соответствующей высоте балок и ферм, и связевых линейных элементов — распорок и растяжек— с номинальной длиной также 6 и 12 м. Стальные связи покрытия рассчитывают на ветровые нагрузки, действующие на торцы здания, переданные через стойки торцового фахверка на жесткий диск покрытия и на торцовые колонны. Усилия со связей покрытия через распорки передаются на вертикальные связи колонн. Сечения элементов связей подбирают из условий минимальной гибкости сжатых стержней λ=200, и лишь в зданиях пролетом 24 ми более, а также в высоких зданиях приходится подбирать сечение элементов связей по расчету на прочность. Вертикальные связи покрытий располагают по средним рядам колонн — по их оси, а по крайним рядам колонн — со смещением связей на 150 мм от оси внутрь пролета. В нижних узлах связи крепят к столикам, привариваемым к закладным деталям колонн, а в верхних узлах — к закладным деталям на верхней плоскости концевых частей смежных стропильных ферм (рис. 22.6) или балок. Рис. 22.6. Расчетные схемы диска покрытия и связей зданий с плоской кровлей: а — без кранов; 6 — с мостовыми кранами; 1 — колонна; 2 — опорная стойка фермы; 3 — плита покрытия; 4 — вертикальная связь с фермами; 5 — дополнительная связь, устанавливаемая при недостаточной суммарной длине сварных швов (при небольших значениях); б — связь по колоннам; 7—распорки; а1, а2, а3 и а4 — расчетные сварные швы соответственно для каждого ряда колонн, воспринимающие ветровые нагрузки W1, W2, W3, W4. Во всех случаях следует строго соблюдать следующее условие: связи поверху должны быть прикреплены так, чтобы усилия с обоих смежных пролетов передавались на колонны; при этом не допускается соединять поверху стропильные фермы или балки из смежных пролетов, поскольку несущие конструкции покрытия при этом могут быть превращены в неразрезные, на что они не рассчитаны. Лекция 22 Конспект лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции ». Составлен Биленко В.А. 10 22.2. НАГРУЗКИ Общие сведения. Одноэтажные промышленные здания испытывают действие нагрузок, величина которых при проектировании определяется в соответствии со СНиП 2.01.07 – 85. Вид нагрузки в зависимости от продолжительности действия подразделяют на постоянные и временные. К постоянным нагрузкам, учитываемым при расчете несущих конструкций, относят собственный вес несущих и ограждающих конструкций: покрытия, подвесного потолка, стен, подкрановых балок и др. Временные нагрузки подразделяют на длительные, кратковременные и особые. К длительным нагрузкам относят нагрузку от веса коммуникаций (водо- и газопроводов, вентиляционных коробов) стационарного оборудования с заполнением (подвесных транспортеров, конвейеров и т. п.); вес слоя воды на водонаполненных плоских покрытиях; вес производственной пыли, скапливающейся на покрытии; систематические температурные воздействия стационарного оборудования. К длительным нагрузкам относят также некоторые виды кратковременных нагрузок (согласно СНиП 2.01.07—85): вес снегового покрова для III... VI районов, уменьшенный на 0,7 кН/м2, нагрузку от одного мостового или подвесного кранов, умноженную на коэффициент 0,6 для кранов среднего режима работы и 0,8 для кранов тяжелого и весьма тяжелого режима работы, температурные климатические воздействия. Вводимая в расчет кратковременная нагрузка принимается уменьшенной на величину, учтенную в длительной нагрузке. К кратковременным нагрузкам относят нагрузки от мостовых и подвесных кранов (фото 1 и 2), снеговую и ветровую нагрузки, температурные климатические воздействия, нагрузки, действующие при изготовлении, складировании и монтаже конструкций. Фото 1. Мостовые краны Лекция 22 Конспект лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции ». Составлен Биленко В.А. 11 Фото 2. Подвесные краны Особые нагрузки включают сейсмические и взрывные воздействия, нагрузки, вызываемые неисправностью или поломкой оборудования и резким нарушением технологического процесса (например, при резком повышении или понижении температуры), воздействия неравномерных деформаций основания, сопровождающиеся коренным изменением структуры грунта (например, деформации просадочных грунтов при намокании или вечномерзлых грунтов при оттаивании), воздействия деформаций земной поверхности в районах влияния горных выработок и карстовых районах. Постоянные нагрузки. Нагрузки от веса конструкций принимают по данным стандартов и заводов-изготовителей или по рабочим чертежам конструкций, а от веса ограждающего ковра — по проектным размерам в соответствии с данными о плотности материалов с учетом их весовой влажности для предусмотренных условий возведения и эксплуатации. Вертикальная нагрузка от веса покрытия, подвесного потолка и т. п., передающаяся на колонну в виде сосредоточенной силы через железобетонную несущую конструкцию покрытия, считается приложенной на расстоянии 1/3 длины опоры от внутренней ее грани. При опирании на стальную подкладку эта нагрузка считается приложенной на расстоянии 1/3 длины подкладки от внутренней ее грани (рис. 22.7, а). Рис. 22.7. Схемы приложения вертикальных нагрузок Р от стропильных конструкций стен: а — при железобетонных стропильных фермах или балках; б — при стальных стропильных фермах; в — при навесных стеновых панелях, 1 — колонна; 2 — ферма или балка; 3 — навесная стена; 4 — стальная подкладка; 5 — опорная консоль; с — ширина подкладки Лекция 22 Конспект лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции ». Составлен Биленко В.А. 12 Вертикальная нагрузка, передающаяся на колонну через стальную несущую конструкцию покрытия, считается приложенной в месте расположения ее опорного ребра (рис. 22.7, б). Нагрузка от веса навесных стен считается приложенной в местах расположения опорных столиков; линия действия этой нагрузки проходит посередине толщины стены (рис. 22.7, в). Нагрузка от собственного веса колонн и подкрановых балок считается приложенной по оси симметрии конструкции. Ветровая нагрузка. Ветровая нагрузка, действующая в плоскости поперечной рамы в пределах длины колонн, считается приложенной равномерно распределенно, а действующая на надколонную часть принимается в виде сосредоточенной силы, приложенной в уровне верха колонн. Ветровая нагрузка на продольную раму с торцов здания и фонарей передается в виде распределенной по высоте торцовых колонн нагрузки и сосредоточенной силы от диска покрытия или ветровых ферм, воспринимающих ветровую нагрузку от фахверковых колонн торцов здания и фонарей. При этом, если вертикальные связи по опорам стропильных конструкций отсутствуют, сосредоточенная сила передается в уровне верха строгальной конструкции, а при наличии связей — в уровне верха колонн. При наличии ветровых ферм, которые располагаются, как правило, в уровне низа стропильных конструкций или верха подкрановых балок, сила передается на продольную раму также и в месте крепления ветровой фермы. Нагрузка от мостовых и подвесных кранов. Нормативные вертикальные нагрузки, передаваемые колесами кранов на балки кранового пути, и другие необходимые для расчета данные должны приниматься в зависимости от режима их работы по ГОСТу 25546—86, а для нестандартных кранов — в соответствии с данными, указанными в паспортах заводов-изготовителей. Под крановым путем понимаются обе балки, несущие один мостовой кран, и все балки, несущие один подвесной кран. Наибольшее Dmax и наименьшее Dmin давления колеса мостового крана на подкрановый рельс можно определить, рассматривая мост крана как простую балку, с учетом местоположения тележки с грузом величина которых принимается по нормам. Нормативная горизонтальная нагрузка, вызываемая торможением тележки, направленная вдоль кранового пути, определяется по формуле: Tпрод = 0.1 Dmax∙n (22.1) Нормативная горизонтальная нагрузка от каждого колеса с одной стороны моста крана, вызываемая торможением тележки, направленная поперек кранового пути, определяется по формулам: для кранов с жестким подвесом груза Tпоп = 0.1 (Q+G)/no (22.2) для кранов с гибким подвесом груза Tпоп = 0.05 (Q+G)/no (22.3) Где Q – вес крановой тележки; G – вес груза; no – число колес на одной стороне крана. Ввиду малости горизонтальные нагрузки от торможения ручных мостовых и подвесных кранов при расчете колонн не учитываются. Сила продольного торможения моста крана считается приложенной к головке кранового рельса и передается на стойку продольной рамы в уровне опирания подкрановых балок по оси Лекция 22 Конспект лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции ». Составлен Биленко В.А. 13 стойки. Нагрузка поперечного торможения тележки крана учитывается при расчете поперечных рам зданий и балок крановых путей. Считается, что она приложена к одной балке кранового пути и может быть направлена как внутрь рассматриваемого пролета, так и наружу. Коэффициент надежности по нагрузке γf для крановых нагрузок должен приниматься равным 1,2. При расчете балок крановых путей учитываются вертикальные нагрузки от действия двух наиболее неблагоприятных по воздействию мостовых или подвесных кранов (см. фото). В том случае, если гарантируется наличие только одного крана в процессе эксплуатации здания, вертикальные нагрузки учитываются только от одного крана. При расчете элементов рам и оснований в зданиях с мостовыми кранами в одном или нескольких пролетах, расположенными в каждом пролете на одном ярусе, вертикальная нагрузка должна приниматься на каждом пути от двух наиболее неблагоприятных по воздействию кранов, а при учете совмещения в одном створе кранов разных пролетов — от четырех наиболее неблагоприятных по воздействию кранов (рис. 22.8). Рис. 22.8. Схема неблагоприятного расположения мостовых кранов: I — рассчитываемая колонна; 2 — мост крана; 3 — тележка с грузом Например, при неразрезных подкрановых балках наряду с другими рассматриваются схемы, вызывающие максимальные усилия растяжения в рассчитываемой колонне, а для колонн средних рядов — схемы, дающие в них наибольший изгибающий момент. При этом краны располагают таким образом, чтобы реакции подкрановых балок были обратными по знаку и максимальными по величине. При расчете элементов рам и оснований в зданиях с подвесными кранами на одном или нескольких путях вертикальная нагрузка на каждом пути принимается от двух неблагоприятных по воздействию кранов. При учете совмещения кранов в одном створе, работающих на разных путях, нагрузка определяется с учетом наиболее неблагоприятного по воздействию расположения кранов на разных путях. Горизонтальная нагрузка должна учитываться не более чем от двух наиболее неблагоприятных по воздействию кранов, расположенных на одном крановом пути или на разных путях в одном створе. При этом для каждого крана учитывается только поперечная или только продольная нагрузка. Нагрузку на подкрановую балку определяют с учетом коэффициента динамичности КД = 1,1 от Лекция 22 Конспект лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции ». Составлен Биленко В.А. 14 двух сближенных мостовых кранов. Подвижную нагрузку располагают в пролете подкрановой балки так, чтобы в ее сечениях определить максимальные изгибающие моменты и поперечные силы. Расстояние между сосредоточенными силами, передающимися через колеса крана, устанавливают по габаритам ширины и базы моста. Расчет ведут по линиям влияния, построенным для нескольких сечений балки. По найденным усилиям строят огибающие эпюры изгибающих моментов и перерезывающих сил. Нагрузку на колонну рамы вычисляют по линиям влияния реакций опор подкрановых тормозных балок от самого невыгодного расположения кранов. Например, определяя максимальное вертикальное давление кранов, принимают их положение максимально сближенным (рис. 22.9) и при одинаковой грузоподъемности — симметричным относительно рассматриваемой поперечной рамы. Рис. 22.9. К определению нагрузки от мостовых кранов: а, б — схема расположения кранов; в — линия влияния опорной реакции; 1 — рассчитываемая колонна: 2 — кран; 3 — подкрановые балки; В и К—параметры крана; d—шаг колонн Сочетание нагрузок. В зависимости от состава учитываемых нагрузок различают основные сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных и кратковременных нагрузок, и особые сочетания, состоящие из постоянных, длительных, возможных кратковременных и одной из особых нагрузок. При расчете на основные сочетания, включающие две (и более) кратковременные нагрузки, величины их в основных сочетаниях умножаются на ψ1= 0,95 — для длительных нагрузок и на ψ2 = 0,90 — для кратковременных. При этом нагрузки от всех кранов принимаются за одну кратковременную. Кроме того, при учете нагрузок на элементы рам от двух кранов их необходимо умножать на коэффициент сочетаний ψ = 0,85 при кранах легкого и среднего режимов работы и ψ = 0,95 для тяжелого режима работы. При учете нагрузок от четырех кранов легкого и среднего режима работы ψ = 0,7, тяжелого — ψ = 0,8. В особых сочетаниях ψ = 0,95. Учитываемые в расчете сочетания нагрузок должны включать наиболее неблагоприятные физические возможные комбинации нагрузок и должны быть ориентированы на определение наименьшей (Nmin) и наибольшей (Nmax) продольных сил и соответствующих им моментов в сечениях колонн для проверки их по растянутой и сжатой зоне, т. е. по первому и второму случаям внутреннего сжатия. При этом постоянная, временная и снеговая нагрузки принимаются с учетом удлинения нижних граней несущих конструкций покрытия от этих нагрузок. Если какая-либо из перечисленных Лекция 22 Конспект лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции ». Составлен Биленко В.А. 15 кратковременных нагрузок отсутствует и в рассматриваемом сочетании остается одна кратковременная нагрузка, то коэффициент сочетаний принимается ψ = 1. На приведенные сочетания нагрузок конструкции рассчитываются с коэффициентом γb2 = 1,1, так как в состав нагрузок входят ветровые и крановые нагрузки. Кроме того должна быть проведена дополнительная проверка несущей способности при сочетании нагрузок без учета ветровых и крановых нагрузок γb2 = 0,9 или 1,0 в зависимости от условий эксплуатации, влияющей на нарастание прочности. 22.3. Основные положения статического расчета каркаса здания Общие сведения. Расчетная схема каркаса здания (рис. 22.10) принимается в виде жестко защемленных в фундаментах колонн, объединенных по верху диском покрытия и при наличии мостовых кранов, дополнительно связанных вдоль рядов подкрановыми балками. Для упрощения расчета каркас расчленяется на продольные и поперечные рамы; при этом учитывается его фактическая пространственная работа в зависимости от характера нагрузок и жесткости диска покрытия. С этой же целью в расчетной схеме идеализируются условия соединения элементов каркаса. Так, сопряжения колонн с несущими конструкциями покрытия обладают некоторой жесткостью, однако в расчетной схеме они принимаются шарнирными, так как такое допущение не приводит к существенным отклонениям усилий, определяющих размеры сечений и армирование элементов каркаса. Наличие дополнительных усилий в условно шарнирных сопряжениях учитывается при конструировании узлов сопряжения и опорных участков элементов, примыкающих к узлам. Рис. 22.10. Расчетная схема рамы при действии нагрузки: а - моментной; 6 - ветровой; 1 и 2 — колонны Принятое полное защемление колонн понизу в действительности также зачастую не реализуется из-за возможного поворота фундамента. Величина поворота зависит от влияния многих факторов, учет которых весьма трудоемок. К ним относятся сопротивление грунта по подошве и боковым поверхностям фундамента, сопротивление бетонного основания пола, которые в свою очередь зависят от величины действующих на фундамент усилий и могут в значительной степени ограничить поворот. В связи с этим поворот фундамента при расчете каркаса, как правило, не Лекция 22 Конспект лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции ». Составлен Биленко В.А. 16 учитывается. Размеры пролетов рам принимаются равными расстоянию между геометрическими осями колонн. Для крайних рядов ступенчатых колонн учитывается сдвиг оси в месте положения ступени. Место положения защемления колонн обычно принимается в уровне верха стакана фундамента. Однако при заглублении подошвы фундамента более чем на 3,0 м оно принимается в зависимости от конструктивного решения подземной части здания. Если заглубление подошвы фундамента происходит за счет его стаканной части, то защемление принимается в уровне верха стакана. Место положения верхнего опорного шарнира колонны при расчете поперечных и продольных рам принимают в уровне опирания стропильной конструкции; при наличии распорок — в уровне верха колонн, у низа надколонных продольных ребер плит покрытия; при отсутствии распорок или при наличии подстропильных конструкций — в уровне их опирания на колонны. Если опорные части подстропильных или стропильных конструкций являются продолжением колонн, жесткость их принимается равной жесткости примыкающих участков колонн. Примыкание ригелей (стропильных и подстропильных конструкций, распорок, подкрановых балок и др.) считается расположенным в уровне их опирания, а их геометрическая ось соединяет места их примыкания. При расчете рам пренебрегают влиянием на деформации продольных поперечных сил, за исключением случаев учета вынужденных перемещений от температурных и им подобных воздействий, когда продольные деформации могут достигать значительной величины, а также случаев расчета двухветвевых колонн, для которых продольные деформации ветвей являются определяющими при нахождении перемещений. Каркас здания представляет собой физически и геометрически нелинейную стержневую систему. Физическая нелинейность обусловлена проявлением неупругих свойств железобетона. Геометрическая нелинейность обусловлена наличием конечных деформаций, влияющих на величину усилий в системе. Физическая и геометрическая нелинейность тесно связаны между собой, так как прямо влияют друг на друга. Нормы рекомендуют производить статический расчет рам, образующих эту систему, по деформированной схеме с учетом неупругих свойств железобетона. Такой расчет довольно трудоемок и может быть проведен только с помощью ЭВМ. Методы расчета по деформированной схеме разработаны еще недостаточно, особенно в части определения жесткостей, несимметричных относительно плоскости изгиба поперечных сечений, а также симметричных сечений в стадиях их работы, близких к разрушению. При отсутствии возможности проведения расчета по деформированной схеме допускается применять приближенный способ расчета рам по недеформированной схеме, принимая их деформативные свойства линейно упругими. При этом влияние деформаций на усилия учитывается при подборе сечений сжатых элементов с помощью коэффициента продольного изгиба η, вычисляемого в зависимости от приведенных длин элементов l0. Приведенные длины колонн определяют по табл. 22.1. Лекция 22 Конспект лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции ». Составлен Биленко В.А. 17 Таблица 22.1 Усилия в сопряженных элементах продольных и поперечных рам (колоннах и фундаментах) определяют из раздельного расчета продольных и поперечных рам, после чего расчет производят на совместное действие усилий. Строго говоря, это правомерно только для расчета линейно деформируемых систем и следовало бы учитывать взаимное влияние усилий на напряженнодеформированное состояние конструкции. Однако такой расчет довольно сложен и не подкреплен пока необходимыми экспериментальными и теоретическими разработками. Плоские рамы деформационного блока, будучи связанными между собой жестким (в своей плоскости) покрытием, работают под нагрузкой совместно. Под действием нагрузок только на одну раму верхние концы колонн этой рамы стремятся переместиться. Незагруженные рамы оказывают сопротивление этому перемещению, и верхние опоры колонн загруженной рамы становятся упруго смещающимися. Вертикальные нагрузки от веса покрытия и снега и горизонтальные ветровые нагрузки действуют равномерно на все рамы блока, поэтому при этих нагрузках пространственный характер работы каркаса деформационного блока проявляется слабо и каждую плоскую поперечную раму блока можно рассчитывать как самостоятельную плоскую систему. При крановой нагрузке загружают главным образом 2...3 поперечные рамы деформационного блока, но благодаря наличию Лекция 22 Конспект лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции ». Составлен Биленко В.А. 18 жесткой в горизонтальной плоскости диафрагмы, образуемой покрытием, в работу включаются и остальные рамы блока, поэтому при расчете рамы на крановые нагрузки необходимо учитывать пространственный характер работы каркаса деформационного блока. При расчете на симметричные вертикальные нагрузки поперечной рамы с шарнирным прикреплением ригелей к стойкам, как самостоятельной плоской системы, пространственный характер работы каркаса обычно учитывают тем, что стойки рамы рассматривают как отдельно стоящие колонны с нижними жестко защемленными и верхними шарнирно неподвижными опорами. Горизонтальные реакции В в верхних опорах колонн определяют по методам строительной механики с помощью вспомогательных таблиц 14...21 /1/. Изгибающие моменты в колонне определяют как в консоли от действия заданной внешней нагрузки и найденной горизонтальной реакции В. При расчете на горизонтальные нагрузки поперечной рамы с шарнирным прикреплением ригелей к стойкам влияние на стойки деформаций нижнего пояса ригеля не учитывают, т. е. ригели (в виде балок, ферм или арок) рассматривают как неизменяемые стержни с бесконечной жесткостью. Покрытие рассматривают как смещаемую (упругую) опору стоек. Такие рамы проще всего рассчитывать по методу сил, а за лишнее неизвестное принимать горизонтальную (продольную) силу, действующую в ригеле (см. спец. раздел). Усилия в расчетных сечениях рам. Цель расчета железобетонной рамы — определение действительных усилий, возникающих в ее сечениях при наиболее невыгодных комбинациях нагрузок. Расчетные сечения в элементах рамы назначают в зависимости от ее расчетной схемы. В рамах с шарнирным прикреплением ригеля к стойкам и со стойками постоянного или переменного сечения (рис. 22.11) назначают следующие расчетные сечения: сечение I-I— в уровне примыкания надкрановой и подкрановой частей колонны и относящееся к надкрановой части колонны; сечение II— II— в уровне примыкания подкрановой и надкрановой частей колонны и относящееся к подкрановой части колонны; сечение III— III — в уровне верхнего обреза фундамента и относящееся к подкрановой части колонны. Рис. 22.11. Расчетное сечение стойки рамы Для подбора сечений элементов рам необходимо в зависимости от разных сочетаний нагрузок в каждом сечении определять следующие комбинации усилий: 1) наибольший положительный изгибающий момент (Мmах) и соответствующую ему сжимающую продольную силу Nсоотв); 2) наибольший отрицательный изгибающий момент (- Мтах) и соответствующую ему сжимающую продольную силу (Nсоотв); 3) наибольшую сжимающую продольную силу (Nmax) и соответствующий ей изгибающий момент (Mсоотв). Определение расчетных усилий в элементах рамы от возможных сочетаний нагрузок является Лекция 22 Конспект лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции ». Составлен Биленко В.А. 19 длительным и кропотливым делом, требующим большого внимания проектировщика. Для облегчения процесса вычисления расчетных усилий рекомендуется строить огибающие эпюры М,Q и N от каждого случая загружения рамы (стойки) и составлять развернутую таблицу комбинаций загружения. Особенности расчета рам с двухветвевыми колоннами. Особенность расчета рам с двухветвевыми колоннами заключается в том, что кроме расчета рамы в целом необходимо дополнительно рассчитывать колонны, представляющие собой также рамы, причем с высокой степенью статической неопределимости. Точные методы расчета таких рам вручную очень громоздки, поэтому их обычно рассчитывают практическими методами, основанными на упрощениях*. В одном из таких методов двухветвевую колонну рассматривают как многоярусную раму с бесконечно жесткими ригелями; вертикальную силу распределяют между стойками по закону рычага; изгибающие моменты от действия горизонтальных сил определяют из условия, что нулевые точки моментов расположены посередине высоты панели (рис. 22.12). Рис. 22.12. Расчетная схема двухветвевых колонн Замена конечной жесткости ригелей бесконечной приводит к незначительной погрешности в определении деформаций такой рамы (около 7 %) и к еще меньшей погрешности в определении усилий, действующих во всех элементах. Такая расчетная схема колонны является статически определимой. Это позволяет легко находить все значения М, Q и N для элементов колонны от действующих нагрузок. При наличии растяжения в ветви в пределах какой-либо панели жесткость на изгиб ветви на этом участке при расчете по первому предельному состоянию принимают равной нулю. В этом случае моменты в сжатой ветви и в распорке определяют из условия передачи всей поперечной силы в сечении колонны на сжатую ветвь. Лекция 22 Конспект лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции ». Составлен Биленко В.А. 20 Опорную реакцию В в верхнем шарнирном узле двухветвевой колонны от действия внешних нагрузок и перемещение этого узла под действием горизонтальной силы, приложенной наверху колонны, можно определить по тем же таблицам, что и для колонн сплошного сечения с добавлением коэффициентов, учитывающих особенности и специфику двухветвевых колонн. После определения опорной реакции В от каждого вида загружения колонны последнюю рассчитывают как консоль с нижним защемленным, а верхним свободным концом на действие опорной реакции В и соответствующих ей внешних нагрузок, т. е. так же, как сплошные ступенчатые колонны. Расчетные усилия М, Q и N определяют для колонн в целом так же, как усилия в сплошных ступенчатых колоннах. 22.4. Основные конструкции зданий Плиты покрытий. В покрытиях одноэтажных промышленных зданий применяются в основном крупноразмерные железобетонные панели, имеющие несколько разновидностей. Наибольшее распространение получили типовые ребристые плиты размером 1,5x6; 3x6; 1,5 х 12 и 3 х 12 м (рис. 22.13). Рис. 22.13. Панель покрытия: 1 — рабочая арматура d4Вр-1; 2 — распределительная арматура d4Вр-1; 3 — сетка торцового ребра d4Вр-1; 4 — монтажные петли Плиты шириной 1,5 м имеют худшие по сравнению с плитами шириной 3 м техникоэкономические показатели, поэтому применяются только как доборные и в местах повышенных нагрузок (например, в перепадах профиля покрытия и у фонарей, где образуются снеговые мешки). Ребристые плиты имеют П-образное поперечное сечение. Опалубочные размеры не зависят от вида напрягаемой арматуры, размещаемой в продольных ребрах. Поперечные ребра Лекция 22 Конспект лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции ». Составлен Биленко В.А. 21 располагаются через 1000 или 1500 мм в зависимости от действующих на поле плиты нагрузок. Толщина поля принята равной 30 мм. Для обеспечения пространственной жесткости плиты в углах устраивают уширения — вуты. Поле плиты рассчитывается как плита, опертая по контуру или как балочная в зависимости от соотношения расстояний между продольными и поперечными ребрами. Армируется поле, как правило, сварными сетками из арматурной проволоки класса В-1 или Вр-1. Продольные и поперечные ребра рассчитывают как шарнирно опертые балки таврового сечения. В качестве ненапрягаемой арматуры в ребрах применяют сварные каркасы и сетки из арматурной стали классов А-Ш и В-1 или Вр-1. Для предварительного напряжения продольных ребер применяют стержневую арматуру классов А-Шв, А-1У, А-У, Ат-1У, Ат-У, Ат-У1, высокопрочную проволоку класса Вр-II и канаты класса К-7. Выбор класса напрягаемой арматуры следует производить с учетом условий эксплуатации плит: агрессивности среды, температуры воздуха, характера нагрузки и др. Так, плиты с термически упрочненной арматурой допускается применять лишь в нормальной и слабоагрессивной средах, которые не содержат ионов хлора, пыли, хлористых солей, паров хлористого водорода и сероводорода. Класс бетона по прочности на осевое сжатие назначают от В20 до В40 в зависимости от действующих усилий и класса напрягаемой арматуры. При использовании плит в не отапливаемых зданиях следует назначать марку бетона по морозостойкости в зависимости от расчетной отрицательной температуры воздуха. При расчетной температуре до — 35 °С марка бетона по морозостойкости должна быть не ниже 75 для зданий 1 класса и 50 для зданий II класса, при более низкой температуре — не менее 100 и 75 соответственно Плиты двухконсольные типа 2Т применяются размерами 3 х 6 и 3 х 12 м (рис. 22.14). Продольные ребра располагаются на расстоянии 1500 мм. Плиты не имеют поперечных ребер, благодаря чему они могут изготовляться на длинных стендах несколько штук подряд. Рис. 22.14. Двухконсольная предварительно напряженная ребристая панель: 1 — сетка с ячейками размером 200x200 мм из проволоки диаметром 4 мм; 2 — монтажные петли: 3 — предварительно напряженная арматура из проволоки диаметром 5 мм; 4 — место расположения предварительно напряженной арматуры Лекция 22 Конспект лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции ». Составлен Биленко В.А. 22 Ребристые «плиты на пролет» имеют ребра переменной высоты с уклоном верхнего пояса 1 : 20 или 1 : 30, поперечные ребра с шагом 1000 мм и полку толщиной 30 мм. Плиты КЖС (рис. 22.15) имеют криволинейные продольные ребра и гладкую полку толщиной 40...50 мм в середине пролетай 140...160 мм в торцах у опор. Они имеют лучшие показатели по расходу материалов, однако уступают плитам с плоской полкой по трудоемкости заводского изготовления и трудоемкости устройства защитного ковра Рис. 22.15. Предварительно напряженная панель КЖС Стропильные балки. Стропильные балки применяются для покрытий со скатными и плоскими кровлями в зданиях с небольшими и средними размерами пролетов — 6, 9, 12 и 18 м. При проектировании зданий пролетом 18 м выбор стропильной конструкции производят на основе эксплуатационных и других требований к зданию, а также сопоставления технико-экономических показателей конструкций покрытия и других частей здания. Зачастую при этом отдается предпочтение стропильным фермам. Очертание верхнего пояса балок при двускатной кровле выполняют ломаным с двумя (или более) прямолинейными участками или криволинейным (рис. 22.16). Балки односкатной в пределах одного пролета, а также плоской кровли выполняют с параллельными полками. Рис. 22.16. Конструктивные схемы балок покрытий Лекция 22 Конспект лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции ». Составлен Биленко В.А. 23 Наиболее экономичными с точки зрения расхода материалов являются балки таврового и двутаврового сечения. Такие балки бетонируют в металлических опалубочных формах в вертикальном положении. Более технологичными в изготовлении являются балки прямоугольного сечения с часто расположенными отверстиями, условно называемые решетчатыми. Их изготовляют в горизонтальном положении (плашмя), контурные опалубочные борта и вкладыши для образования отверстий просты и для изготовления требуют меньше стали, чем формы двутавровых балок. При изготовлении балок требуется тщательное заглаживание боковой поверхности. Однако такие балки по расходу материалов уступают балкам таврового и двутаврового сечения на 10... 15%. Высоту сечения балок в середине пролета принимают равной (1/10... 1/15)l. В двускатных балках высота в середине пролета должна быть, кроме того, увязана с высотой на опоре и уклоном верхнего пояса. Как правило, высоту таких балок на опоре принимают при пролете 6м — 450 мм, при 9м — 600 мм, при 12 и 18м — 800...900 мм. У решетчатых балок пролетом 12 и 18м высота на опоре принимается равной 900 мм. Уклон верхнего пояса в типовых конструкциях—1 : 12. Ширину верхней полки балок таврового и двутаврового сечения для обеспечения прочности при эксплуатации и устойчивости при транспортировании и монтаже принимают равной 1/50... 1/60, а при ширине нижней полки — 250...300 мм из условия удобного размещения продольной растянутой арматуры, а также обеспечения необходимого напряжения обжатия предварительно напряженной арматурой. Толщину в середине пролета стенки назначают главным образом из условий удобства бетонирования и размещения каркасов (от 60 до 100 мм). Для восприятия поперечных сил толщина стенки к опорам плавно увеличивается и на опоре переходит в вертикальное ребро жесткости. Ширина сечения типовых решетчатых балок в зависимости от требуемой несущей способности и пролета принимается равной 200,240 и 280 мм. Стропильные балки изготовляют из бетона классов В25...В40. Нижний пояс балки армируют напрягаемой проволочной, стержневой и канатной арматурой, стенку — сварными каркасами, продольные стержни которых являются монтажными и предотвращающими появление усадочных трещин, а поперечные — рабочими, обеспечивающими восприятие поперечных сил (рис. 22.17). Рис. 22.17. Армирование балки высокопрочной предварительно напряженной проволокой: 1 — сварной каркас d5 В-1, шаг 150 мм; 2 — сварной каркас d5 В-1, шаг 300 мм; 3 — сварной каркас d10 АIII шаг 300 мм Лекция 22 Конспект лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции ». Составлен Биленко В.А. 24 Для предотвращения образования или ограничения ширины раскрытия продольных трещин у опорных частей балки при отпуске натяжения арматуры приопорные участки усиливают дополнительными поперечными стержнями, которые в необходимых случаях могут быть предварительно напряженными. Для надежной работы этих стержней обеспечивают их прочную анкеровку, например, путем приварки их к опорным закладным деталям. Балки рассчитывают как свободно лежащие и воспринимающие нагрузки от опирающихся на них конструкций плит покрытия, фонарей и подвесного оборудования. Нагрузки от ребристых плит покрытия передаются сосредоточенно в местах опирания ребер. При пяти (и более) точках опирания сосредоточенные силы возможно практически без погрешности заменить равномерно распределенной нагрузкой. В балках с параллельными поясами опасными являются нормальные сечения в середине пролета и в местах опирания конструкций фонарей и подвесного оборудования, наклонные сечения — у опор и в местах изменения толщины стенки. У двускатных балок опасными нормальными сечениями являются также сечения, расположенные между серединой и опорами балки. Положение наиболее опасного сечения х также зависит от усилия в растянутой арматуре Nа. Поэтому, невозможно получить уравнение для х в замкнутом виде и следует воспользоваться методом последовательных приближений. За начальное приближение можно принять х = (0,35...0,4)l. В этом сечении определяется требуемое значение Nа., по которому находят новое значение х. Процесс следует повторить до получения необходимой точности. Поперечную арматуру определяют из расчета прочности по наклонным сечениям. Далее производят проверку соблюдения требований второй группы предельных состояний и в необходимых случаях — корректировку принятых размеров поперечного сечения и количества арматуры для удовлетворения этим требованиям. Технико-экономические показатели запроектированной таким способом балки могут оказаться далеко не лучшими, возможными для данных условий. Добиться хороших технико-экономических показателей проектов очень трудно в том случае, если проектируется серия балок для разных нагрузок и к ним предъявляются требования унификации опалубочных размеров. Получить оптимальное решение в этом случае практически возможно только с применением ЭВМ. В настоящее время уже существуют программы, с помощью которых могут быть выбраны оптимальные размеры поперечных сечений конструкций, классов бетона, арматуры, ее количество, степень предварительного напряжения и другие параметры для серии балок. При этом за критерий оптимальности, как правило, принимают стоимость или приведенные затраты для всей серии в целом. Стропильные и подстропильные фермы. Предварительно напряженные стропильные и подстропильные фермы широко применяют в качестве основных несущих покрытий промышленных зданий пролетами 18, 24 и 30 м при шаге 6 или 12 м. Технически возможны железобетонные фермы пролетом до 60 м, однако применение их должно быть обосновано путем сопоставления технико-экономических показателей различных конструкций покрытий и других частей здания. Как правило, использование железобетонных ферм пролетом более 30 м нецелесообразно и вместо них применяют стальные. В зависимости от назначения фермы подразделяют на стропильные и подстропильные. В зависимости от типа покрытия подстропильные фермы делят на подстропильные для скатных Лекция 22 Конспект лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции ». Составлен Биленко В.А. 25 кровель и на подстропильные для плоских кровель, а стропильные — на фермы для скатных кровель, фермы для плоских и малоуклонных кровель (рис. 22.18). Рис. 22.18. Схемы ферм: а — сегментные раскосные фермы для скатных кровель; 6 — раскосные фермы с параллельными поясами для плоских кровель; в -— безраскосные арочные фермы для скатных кровель; г — то же, для плоских (малоуклонных) кровель; д — безраскосные фермы с параллельными поясами; е — комбинированные фермы с параллельными поясами По геометрической схеме решетки фермы могут быть раскосные, безраскосные и комбинированные. По схеме очертания верхнего пояса — сегментные (кругового или параболического очертания), треугольные, полигональные или фермы с параллельными поясами. По технологии изготовления фермы подразделяют: с натяжением арматуры на упоры и бетон, с одновременным бетонированием элементов, с закладной решеткой, из линейных элементов фермы цельные и составные. Фермы с натяжением арматуры (проволочной и стержневой) на бетон в настоящее время имеют ограниченное применение. Для изготовления ферм применяют, как правило, бетон классов ВЗ0— В40. Использование класса бетона В25 допускается для закладной решетки и для ферм, нижний пояс которых армируется стержневой арматурой классов А- IIIВ и А-1У. В качестве напрягаемой арматуры нижнего пояса ферм применяют горячекатаную сталь периодического профиля, упрочненную вытяжкой, классов А- IIIВ, А-1У, высокопрочную гладкую проволоку (для ферм с натяжением арматуры нижнего пояса на бетон). Для продольной арматуры элементов верхних поясов и решетки, выполненных без предварительного напряжения, а также каркасов опорных и промежуточных узлов применяют горячекатаную арматурную сталь периодического профиля класса А-Ш. В качестве конструктивной арматуры используют горячекатаную арматурную сталь класса А1 и обыкновенную арматурную проволоку. Габаритную высоту ферм назначают из условия обеспечения минимального расхода материалов на покрытие уклона кровли и удобства при транспортировании. По условиям удобства транспортирования высоту ферм рекомендуется принимать не более 3,3 м (в отдельных случаях 3,8 м). Уклон верхнего пояса ферм скатных покрытий в зоне возможной установки фонаря принимают 1 : 8 или 1 : 12. В фермах для малоуклонной кровли уклон верхнего пояса равен 1 : Лекция 22 Конспект лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции ». Составлен Биленко В.А. 26 60...1 : 20. Для унификации ферм рекомендуется очертание внешнего контура ферм различных марок одного пролета принимать постоянным, меняя сечение поясов за счет изменения размеров внутреннего контура. Минимальная ширина поясов из условия опирания плит 200 мм для ферм с шагом 6 м, 250 мм — с шагом 12 м. В фермах, проектируемых для массового применения, ширину верхнего пояса рекомендуется принимать не менее 250 мм при шаге 6 м. Минимальную высоту поясов целесообразно принимать 160 мм с кратностью 20 или 50 мм. Размеры сечений элементов решетки в плоскости ферм должны быть равны в сегментных, арочных и фермах с параллельными поясами с треугольной решеткой 100, 120, 150 мм (далее с шагом 50 мм), в безраскосных—200, 250, 300, 350 мм. Размеры опорных узлов устанавливают в соответствии с расчетом. По конструктивным соображениям высоту узла (без опорной стойки) рекомендуется принимать для полигональных и ферм с параллельными поясами не менее 600 мм, для остальных — не менее 800 мм. Высота опорного узла и опорной стойки или столбика из условия унификации панелей стен должна составлять 900 мм + З00 п, где п = 0, 1, 2, 3. Опорным и промежуточным узлам ферм с одновременно бетонируемыми элементами решетки и поясами рекомендуется придавать очертание по рис. 22.19 с целью упрощения опалубочных форм и арматурных каркасов. В фермах с закладной решеткой рекомендуется трапециевидная форма опорных и промежуточных узлов (рис. 22.20 и 22.21), при этом все грани узла должны быть перпендикулярны продольным осям сходящихся в узле элементов фермы (рис. 22.22). Рис. 22.19. Очертания узлов ферм: а — узлы ферм монолитного изготовления; б — узлы ферм с закладной решеткой Рис. 22.20. Схема армирования узлов ферм: 1 — окаймляющая арматура каркасов; 2 — поперечная арматура; 3 — арматура растянутого раскоса; 4 — арматура, связывающая каркасы Лекция 22 Конспект лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции ». Составлен Биленко В.А. 27 Рис. 22.21. Схема армирования узлов: 1 — продольные верхние стержни каркасов; 2 — сетки, косвенно армированные; 3 -стержни закладных деталей Рис. 22.22. Схема для расчета промежуточного узла Габаритные размеры узлов следует по возможности унифицировать. Верхние грани опорных и промежуточных узлов нижнего пояса подстропильных ферм должны иметь одинаковую отметку для опирания стропильных ферм в одном уровне. В местах соединения граней узлов с поясами и решеткой желательно предусматривать технологические закругления. Размеры узлов назначают из условия обеспечения надежного заанкеривания напрягаемой и ненапрягаемой арматуры сходящихся в узле элементов. Оси элементов, сходящихся в узлах фермы, должны быть, как правило, сцентрированы. При необходимости унификации опалубочных ферм допускается нарушение центровки осей элементов в узлах. При этом дополнительно к расчету на внешние нагрузки и на усилия обжатия предварительно напряженной арматурой фермы должны быть рассчитаны на изгибающий момент, возникающий от нарушения центровки узлов. Фермы должны проектироваться, как правило, цельными. В исключительных случаях, когда по условиям изготовления или транспортирования не представляется возможным применение цельных ферм, допускаются фермы, состоящие их двух полуферм. Расчет ферм производят по несущей способности, по жесткости и по образованию и раскрытию трещин. При наличии динамических или многократно повторяющихся нагрузок элементы фермы должны рассчитываться на выносливость. Расчет раскосных стропильных ферм производят по несущей способности, по жесткости и на раскрытие трещин как шарнирностержневых систем без учета изгибающих моментов, возникающих за счет жесткости узлов, расчет по образованию трещин — как статически неопределимых систем с учетом изгибающих моментов, возникающих из-за жесткости узлов. Подстропильные, безраскосные и комбинированные фермы рассчитывают как статически неопределимые системы с жесткими узлами. Осевые усилия в элементах раскосных ферм определяют как в шарнирно-стержневой системе с узловой нагрузкой. Изгибающие моменты в элементах раскосных, безраскосных и комбинированных ферм Лекция 22 Конспект лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции ». Составлен Биленко В.А. 28 определяют статическим расчетом ферм как многократно статически неопределимой системы с учетом жесткости узлов. Статический расчет ферм рекомендуется вести методом сил с использованием ЭВМ. Примеры выбора основных систем при расчете ферм с помощью простейших счетно-вычислительных и электронно-вычислительных машин с программированием приведены на рис. 22.23. Рис. 22.23. Основные системы ферм: а, в, д — при расчете ферм с помощью простейших вычислительных машин; 6, г, е — то же, с помощью ЭВМ с программированием При расчете по несущей способности верхних поясов раскосных ферм с внеузловой нагрузкой допускается определять изгибающие моменты приближенным способом, рассматривая верхний пояс как многопролетную неразрезную балку на неоседающих опорах. В тех случаях, когда в крайней панели верхнего пояса осевое усилие равно нулю, панель в расчет можно не включать, а остальные панели рассматривать совместно с крайним сжатым раскосом. При расчете нижних поясов раскосных ферм на появление трещин допускается определять изгибающие моменты приближенным способом, рассматривая нижний пояс как многопролетную неразрезную балку на упруго оседающих опорах. Для элементов безраскосных ферм жесткость элементов определяют по бетонному сечению без учета арматуры. При этом увеличение жесткости стоек за счет вутов может не учитываться. Жесткость сжатых и предварительно напряженных элементов стропильных ферм также можно принимать по бетонному сечению без учета арматуры. Арки. Высокопрочные бетоны и усовершенствованные методы выполнения железобетонных работ позволили значительно облегчить железобетонные арочные конструкции и существенно увеличить их пролет. По мнению французского ученого Досье, в настоящее время имеются технические возможности довести пролеты железобетонных арок до 1500 м, т. е. в 4...6 раз превзойти проекты самых крупных современных сооружений. Этот прогресс обусловлен в первую очередь качеством современных цементов, в частности, наличием расширяющихся цементов, позволяющих уменьшить опасность трещинообразования, а также возможностью (за счет предварительного напряжения) использования сталей повышенной прочности. Еще недавно железобетонные арочные конструкции выполняли главным образом из Лекция 22 Конспект лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции ». Составлен Биленко В.А. 29 монолитного железобетона. Однако в последние годы арки в основном выполняют из сборных железобетонных конструкций. Сборные несущие арки, как правило, применяют двух видов: двухшарнирные с затяжкой и трехшарнирные, составленные из двух половин. При большом собственном весе и те, и другие необходимо членить на части. Сечение арок может быть прямоугольным и двутавровым, чаще с симметричным двойным армированием, так как возможны знакопеременные изгибающие моменты. Пример армирования двухшарнирной арки двутаврового сечения приведен на рис. 22.24. Рис. 22.24. Армирование арки сварными каркасами: а — арка; б—опорный узел; К-1, К-2, К-3 — сварные каркасы; С-6 — сварная рулонная сетка; 1 — стыковые стержни, устанавливаемые при наличии рабочего шва бетонирования у опоры; 2 — затяжки из двух швеллеров; 3 — подвеска из круглых стержней; 4 — стыки сварных каркасов К-1 и К-2; 5 — колонна; 6 — бортовой элемент (при покрытии в виде оболочки); 7 — анкер затяжки Арку собирают из шести блоков. Затяжку изготовляют в виде целого элемента с опорными блоками. В качестве напрягаемой арматуры затяжки применяют канаты, натягиваемые на упоры. Арку рассчитывают на следующие виды нагрузок: 1) постоянную равномерно распределенную от собственного веса покрытия и снега, расположенную по всей длине арки; 2) равномерно распределенную от снега, расположенную на половине арки; 3) сосредоточенную нагрузку от подвесного оборудования. Большепролетные арки рассчитывают на усадку и ползучесть бетона. Арматуру в расчетных сечениях арки подбирают в соответствии с изгибающими моментами и продольными силами по формулам внецентренного сжатия. Расчет арки на устойчивость в вертикальной плоскости необходим при высоте сечения Лекция 22 Конспект лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции ». Составлен Биленко В.А. 30 арки h < l/25. При использовании высокопрочных бетонов и сталей высота арки h всегда оказывается меньше l/25, поэтому расчет на устойчивость таких арок приобретает важное значение. При расчете арок на продольный изгиб в плоскости их кривизны расчетную длину l0 принимают равной для трехшарнирных арок 0,58S, для двухшарнирных — 0,54S, для бесшарнирных — 0,36S, где S — длина развернутой оси арки. Сечение предварительно напряженной арматуры затяжки подбирают как для центральнорастянутых элементов по условиям прочности и трещиностойкости. Железобетонные колонны. В зависимости от назначения колонны подразделяют на основные и фахверковые. Основные колонны воспринимают нагрузки от покрытия, стен, кранов, ветра и т. п. Фахверковые колонны служат для восприятия нагрузок от веса стен и давления ветра, передаваемого опирающимися на них стенами. В зависимости от положения в здании основные колонны делят на колонны крайнего, среднего ряда и торцовые. При опирании подкрановых балок непосредственно на колонны последние проектируют ступенчатыми, в противном случае — постоянными по длине сечения. В случае необходимости в них устраивают короткие консоли для опирания несущих элементов покрытия или подкрановых балок (рис. 22.25). Рис. 22.25. Колонны одноэтажных зданий и сооружений: а—для бескрановых цехов; б — для цехов с кранами; в — двутавровые колонны; г — двухветвевые колонны требований обрез фундамента размещают на 0,15 м ниже уровня чистого пола. Колонны могут иметь прямоугольное, двутавровое, кольцевое или сквозное (двухветвевое) сечение. Основные колонны высотой от пола более 10,4 м, а также колонны, Лекция 22 Конспект лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции ». Составлен Биленко В.А. 31 высота сечений которых по расчетным или конструктивным соображениям принимается не менее 1 м, проектируют двухветвевыми. Для колонн сплошного сечения по соображениям простоты изготовления применяют сечение прямоугольной формы. Однако перспективным является переход к двутавровому или кольцевому поперечному сечению, позволяющему с одновременным использованием бетона повышенной прочности снизить его расход не менее чем в 1,5 раза. Высоту колонн над чистым полом определяют технологическими требованиями размещаемых в здании производств и принимают кратной 0,6 м. Размеры колонн ниже отметки чистого пола определяют конструкцией заделки колонн в фундаменте и отметкой обреза фундамента. Из условий возможности окончания работ нулевого цикла до начала монтажа наземных конструкций при отсутствии специальных технологических требований обрез фундамента размещают на 0,15 м ниже уровня чистого пола. Размеры сечений колонн определяют расчетом, проводимым с учетом требований унификации и экономичности. При этом размеры прямоугольных поперечных сечений принимают не менее 300 х 300 мм. Для ветвей двухветвевых колонн в плоскости большего размера двухветвевого сечения допускается уменьшение одного размера сечения до 200 мм. Размеры сечений основных призматических колонн принимают не менее lо/35, где lо — приведенная длина колонны. Ширина колонн, несущих нагрузку от мостовых электрических кранов, должна быть не менее 400 мм. Размеры сечений назначают кратными 100 мм, за исключением меньшего размера ветвей колонн, который может быть кратным 50 мм. Размер сечения оголовка колонны в плоскости несущей конструкции принимают не менее 300 мм при опирании одного конструктивного элемента и не менее 500 мм при опирании двух конструктивных элементов. При пролетах до 12 м и небольших нагрузках размер оголовка при опирании двух конструктивных элементов можно снизить до 400 мм. Размер сечения оголовка может отличаться от размера сечения колонны. Для колонн, несущих крановую нагрузку, большое значение имеет обеспечение достаточной жесткости. Жесткость колонн сплошного сечения считается достаточной, если высота сечения в подкрановой части равна (1/10...1/14)Hh. Ветви сквозных колонн соединяют короткими распорками, которые размещают так, чтобы размер от уровня пола до низа первой надземной распорки составлял не менее 1,8м для обеспечения удобного прохода между ветвями. Расстояние между осями распорок принимают равным (8.. .10)h, высоту сечения распорки — (1.5...2) h, ширину распорки ширине ветви. Для изготовления колонн применяют бетоны проектных марок от 200 до 500 и выше. Для рабочей арматуры колонн, как правило, используют арматурную сталь класса А-Ш, для поперечной — обыкновенную арматурную проволоку класса А-1, холоднотянутую проволоку класса В-1 или Вр-1 или горячекатаную арматурную сталь класса А-Ш. Как правило, колонны армируются симметричной арматурой. В отдельных случаях, когда противоположные по знаку моменты, действующие в сечениях колонн, резко различаются по величине (например, в верхних участках ступенчатых колонн крайних рядов зданий с мостовыми кранами), колонны армируют несимметрично. Примеры армирования сплошных и двухветвевых колонн приведены на рис. 22.26. Лекция 22 Конспект лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции ». Составлен Биленко В.А. 32 Рис. 22.26. Армирование двухветвевой колонны: 1 — анкерные болты; 2 — косвенная арматура; 3,5 — хомуты; 4 — закладные детали Подкрановые балки. Железобетонные подкрановые балки целесообразно применять в зданиях, оборудованных кранами легкого режима работы, и в зданиях, оборудованных кранами среднего режима работы грузоподъемностью до 30 т. При более тяжелых условиях эксплуатации применяют стальные подкрановые балки. Как правило, железобетонные подкрановые балки проектируют предварительно напряженными двутавровой формы поперечного сечения с развитой шириной верхней полки (рис. 22.27). Такое сечение, с одной стороны, обладает повышенной боковой жесткостью, что необходимо для восприятия тормозных усилий тележки крана, с другой, — удобно для монтажа и эксплуатации крановых путей. Наличие нижней полки позволяет удобно разместить напрягаемую арматуру и обеспечить рациональные значения напряжений в бетоне от обжатия при отпуске натяжения. На опорах балки имеют уширения (опорные ребра). Высоту h поперечного сечения подкрановых балок принимают равной 1/8. ..1/10 ее пролета l, ширину верхней полки bf= (1/10. ..1/20) l, толщину верхней полки hf = (1/7... 1/8) l. Сборные подкрановые балки, как правило, выполняют разрезными. Типовые конструкции подкрановых балок при l = 6 м имеют размеры h = 1000 м и bf = 500 мм, при l = 12 м h = 1400 мм и bf =650 мм. Расчетным на вертикальные нагрузки является тавровое сечение с верхней сжатой полкой, Лекция 22 Конспект лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции ». Составлен Биленко В.А. 33 а на горизонтальные нагрузки — прямоугольное сечение верхней полки. Расчет по первой и второй группам предельных состояний ведут по усилиям, определенным в соответствии с указаниями СНиП 2.10.07—85. Рис. 22.27. Армирование подкрановой балки пролетом 6 м для крана грузоподъемностью 20 т: а —схема балок и расчетные нагрузки; б— общий вид армирования; в —деталь армирования опорного узла; 1 — отверстия для крепления троллей; 2 —отверстия для крепления кранового пути Кроме того, производят расчет на выносливость на расчетную вертикальную нагрузку от одного мостового крана, определяемую умножением нормативной нагрузки на коэффициент надежности по нагрузке γf= 1,6. Коэффициент динамичности при этом не учитывают. Для армирования подкрановых балок применяют высокопрочную проволоку, стержневую арматуру или канаты типа К-7. В связи с динамическим характером усилий арматурные каркасы применяют, как правило, вязаными. Опоры балок усиливают дополнительной поперечной Лекция 22 Конспект лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции ». Составлен Биленко В.А. 34 арматурой в виде стержней, хомутов, сеток для обеспечения прочности и трещиностойкости торцов при отпуске натяжения. Для изготовления балок применяют бетон классов ВЗ0...В50. Узлы опирания подкрановых балок на железобетонные колонны конструируют так, чтобы обеспечить взаимозаменяемость типовых сборных железобетонных и стальных подкрановых балок. Вследствие динамичности нагрузок балки следует надежно связывать с колоннами и между собой, что проще всего выполнить сваркой закладных стальных деталей балок и колонн. При монтаже балки крепят к колоннам съемными уголками и болтами. После окончательной выверки и рихтовки балки поверху соединяют с колоннами полосовыми накладками, привариваемыми на ребро к закладным деталям балки и колонны. Понизу опорные закладные детали балок приваривают к закладному опорному листу консоли колонны. Подкрановые балки соединяют между собой горизонтальными накладками, привариваемыми к закладным листам балок. Подкрановый рельс (крановый путь) является весьма важным элементом подкрановой балки. Оттого, насколько правильно запроектирован и хорошо выполнен крановый путь, зависят эксплуатационные качества железобетонных подкрановых балок. Обычно крановый путь укрепляют на подкрановой балке болтами, пропускаемыми в газовые трубки, закладываемые в полки балки при ее бетонировании. Типовая конструкция крепления пути для кранов грузоподъемностью до 30 т приведена на рис. 22.28. Расстояние между точками крепления рельса к балке принимают не более 75 см. Рис. 22.28. Крепление пути для кранов: 1 — трубка; 2 — бетон замоноличивания; 3 — гвозди; 4 — деревянные прокладки Для уменьшения местных напряжений в полке балки от давления колеса крана крановый путь устанавливают на упругие прокладки: из прорезиненной ткани или из неармированной литой резины с модулем упругости 60...150 кгс/см2 (6... 15 МПа). Фундаментные и обвязочные балки. Фундаментные балки применяют под наружные и внутренние стены при отдельно стоящих фундаментах для колонн. Фундаментные балки обеспечивают сборность, упрощают ввод в здание подземных коммуникаций. В зданиях со Лекция 22 Конспект лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции ». Составлен Биленко В.А. 35 стенами из кирпича и блоков, а также при наличии кирпичной цокольной части панельных стен фундаментные балки несут нагрузку от вышележащих конструкций. При выполнении стен из навесных панелей в связи с большей жесткостью панелей в своей плоскости фундаментные балки нагрузки не несут. Однако их применение значительно облегчает производство работ нулевого цикла и повышает долговечность нижней части панельных стен. Длина фундаментных балок зависит от шага колонн и глубины заложения фундаментов под них. При небольшом заглублении фундаментов, обусловленном промерзанием грунта, фундаментные балки опираются на бетонные столбики между стаканными ступенями фундаментов. Длина фундаментных балок определяется расстоянием между стаканными ступенями смежных фундаментов. При глубоком заложении фундаментов, определяемом габаритами внутрицеховых подземных коммуникаций, наличием подвальных помещений или фундаментов под технологическое оборудование, фундаментные балки опирают на бетонные столбики или на консоли колонн каркаса. Длина балок в этом случае определяется расстоянием между осями колонн (рис. 22.29). Рис. 22.29. Конструкции и армирование фундаментальной балки марки БФ-14: а — поперечный разрез фундамента; б — балка БФ-14; 1 — подставка; 2 — фундаментальная балка; 3 — стена; 4 — колонна; 5 — гидроизоляция; б — монтажная петля; 7 — сварка; 5 — стяжка Лекция 22 Конспект лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции ». Составлен Биленко В.А. 36 Для устройства гидроизоляции между балками и стенами верх балок принимают на 30 мм ниже уровня пола. Фундаментные балки применяют при шаге колонн 6 и 12 м. Для изготовления фундаментных балок используют бетон классов В15...ВЗ0. Балки для шага колонн 12 м армируются предварительно напряженной арматурой, для шага колонн 6 м применяется обычное армирование. Обвязочные балки в основном предназначены для восприятия нагрузки от навесной стены. Но их устраивают также в местах изменения высоты в параллельных пролетах здания, в местах примыкания продольных пролетов к поперечным, а также при высоких самонесущих стенах, когда по условиям прочности и устойчивости необходимо в верхнюю зону стены ввести промежуточную балку. В последнем случае обвязочную балку устанавливают над оконным проемом и она служит одновременно перемычкой. Обвязочные балки изготовляют обычно прямоугольной формы с выступом в нижней зоне для укладки утеплителя (кирпича или бетонных камней). Примерная конструкция обвязочной балки и узел соединения ее с колоннами показаны на рис. 22.30. Обвязочные балки целесообразно армировать высокопрочной предварительно напряженной проволочной арматурой. Рис. 22.30. Конструкция и армирование обвязочной балки а — балка; 6 — сварной каркас К-1; в — сварной каркас К-2; г — узел сопряжения балок с колонной; 1 — колонна; 2 — обвязочные балки; 3 — монтажные петли; 4 – консоль (только для стен в 1,5 кирпича или в один камень) При расчете балок должны рассматриваться три случая загружения: в период возведения стен летом, в эксплуатационной стадии и при возведении стен зимой методом замораживания. Стеновые ограждения. Стены промышленных зданий выполняют из мелких Лекция 22 Конспект лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции ». Составлен Биленко В.А. 37 искусственных или естественных камней, блоков и крупных стеновых панелей. Стоимость панельных и кирпичных стен практически одинакова. Однако применение панельных стен повышает уровень индустриализации, обеспечивает снижение суммарных трудозатрат при возведении стен в 1,3... 1,5 раза, а на строительной площадке — в 4... 4,8 раза. Собственный вес 1 м панельной стены меньше кирпичной в 2,5. ..3,5 раза. Эти обстоятельства определяют при строительстве промышленных зданий преимущественное применение стен из крупных сборных панелей. Стеновые панели, применяемые в промышленном строительстве, подразделяют на панели для неотапливаемых и отапливаемых зданий. Панели неотапливаемых зданий изготовляют из железобетона (имеется также вариант из конструктивного легкого бетона). Панели отапливаемых зданий содержат утепляющий слой, плотность и толщина которого определяют теплотехнические свойства панели. Панели могут быть сплошного сечения (однослойные) из ячеистых бетонов, сплошного сечения (однослойные) из легких бетонов (керамзито- перлито-, аглопорито- и термозитобетона и др.), трехслойные железобетонные, состоящие из двух слоев железобетона (либо одного слоя железобетона и одного фактурного слоя — из цементного раствора), между которыми находится слой утеплителя, трехслойные из различных марок легких бетонов (либо двух слоев легкого бетона и одного фактурного слоя — из цементного раствора) (рис. 22.31). Рис. 22.31. Конструкции и стойки наружных стеновых панелей Панели выполняют с обычным армированием без предварительного напряжения и предварительно напряженными. Предварительно напряженные панели армируют стержневой либо проволочной напрягаемой арматурой, располагаемой в продольных ребрах. Статический расчет панелей и подбор арматуры производят на нагрузки, возникающие при их подъеме транспортировании и монтаже, и на эксплуатационные нагрузки скоростной напор ветра, нагрузки от заполнения проемов. Существуют два основных конструктивных решения панельных стен навесные с опиранием на колонны (через столики, расположенные в швах между панелями) либо на другие элементы крепления, работающие на вертикальные и горизонтальные нагрузки, и самонесущие с передачей их веса на фундаменты через нижерасположенные панели, закрепляемые к колоннам только в горизонтальном направлении. Цокольная панель опирается на фундаменты через фундаментную балку (см. рис. 22.31). Фундаментные балки применяются и при навесных утепленных панельных стенах. В самонесущих стенах панели, расположенные над проемами, опираются на простенки из специальных панелей, а оконные проемы устраиваются раздельно в каждом участке стены между колоннами.
