Сдача государственной приемочной комиссии

Государственная комиссия знакомится с актом приемки рабочей комиссии, проверяет устранение недостатков и составляет акт приемки (в случае устранения недостатков) объекта в эксплуатацию.

Документы, предоставляемые госкомиссии:

1) исполнительная геодезическая документация:

· акт приемки геодезической основы;

· акт выноса осей «в натуру»;

2) исполнительные схемы по элементам и конструкциям:

· схема котлована;

· свайное поле;

· фундаменты;

· поэтажные исполнительные схемы для многоэтажных строений;

· расположение объекта в границах земельного участка;

3) исполнительные чертежи и продольные профили подземных сетей инженерно-технического обеспечения:

· схемы водопровода и канализации;

· сети электроснабжения и освещения;

4) документация по освидетельствованию выполненных работ и испытанию строительных конструкций:

· отрывка котлована;

· схема обратной засыпки;

· акты на скрытые работы;

· акты приемки сетей тепло- и водоснабжения;

· разрешение потребнадзора на испытание горячего и холодного водоснабжения;

5) Прочие документы, подтверждающие соответствие конструкций, элементов и исполнительных схем требованиям нормативных документов и органов госнадзора;

6) Дополнительные документы (перечень определяется градостроительным кодексом):

· правоустанавливающие документы на земельный участок;

· градостроительный план земельного участка;

· разрешение на строительство;

· акт приемки объекта рабочей комиссией;

· подтверждение соответствия объекта регламентам;

· справки, подтверждающие соответствие построенного или реконструируемого объекта ТУ и подписанные представителями организаций, осуществляющих эксплуатацию объекта;

· заключение о соответствии построенного объекта нормам пожарной безопасности;

· схема, отображающая расположение сдаваемого объекта, сетей ИТО в границах земельного участка и планировочная организация участка, выполненная организацией, имеющей право на работы и подписанная лицом, осуществлявшим строительство.

Кафедра Металлических конструкций

56. Параметры, влияющие на прогиб балки.

Прогиб балок зависит от их геометрической характеристики, жесткости, пролета балки, вида и величины нагрузки. Параметры, влияющие на прогиб балки – это поперечная сила Q и изгибающий момент M.

Под действием нагрузки происходит деформация балки: ось балки искривляется, точки оси балки перемещаются по вертикали, сечения балки, оставаясь после деформации перпендикулярными изогнутой оси, поворачиваются. Вертикальное перемещение произвольной точки оси балки, то есть перемещение вдоль оси z, будем называть прогибом и обозначать w(х). Угол поворота произвольного сечения обозначим j(х). Очевидно, что угол поворота произвольного сечения равен углу поворота оси балки в сечении . Прогибы и углы поворота трех балок показаны на рис. 4.14. Известно, что функции w(х) и j(х) связаны между собой такой зависимостью:

. (4.14)

Рис. 4.14. Деформации балок при изгибе

При проектировании конструкций часто ограничивают не только напряжения (требуется удовлетворить условию прочности), но и деформации (требуется обеспечить выполнение условия жесткости). Для балок условием жесткости является условие, ограничивающее максимальный прогиб, т. е.

, (4.15)

где – допускаемый прогиб, который задается в долях от длины пролета балки l и в зависимости от типа проектируемой конструкции может находиться в пределах от до .

57. Базы колонн. Конструктивные решения. Назначение опорной плиты.

Назначение базы колонн является: а) распределять сосредоточенное давление от стержня колонны по определенной площади фундамента; б) обеспечить закрепление нижнего конца стержня колонны в фундаменте в соответствии с принятой расчетной схемой. Различают два основных типа баз – шарнирные и жесткие. При шарнирном сопряжении база при действии случайных моментов должна иметь возможность некоторого поворота относительно фундамента, при жестком сопряжении необходимо обеспечить сопряжение базы с фундаментом, не допускающее поворота.

Распределение нагрузки на фундамент осуществляется с помощью опорных плит. Размеры плиты в плане зависят от расчетного усилия в колонне N и расчетного сопротивления материала фундамента смятию R. Плита работает на изгиб от распределенной нагрузки, которой служит давление фундамента q. Если размеры в плане получаются большими, то для уменьшения толщины плиты ее подкрепляют вертикальными листами – траверсами или ребрами, приваренными к стержню колонны. В этом случае плита работает как пластинка на упругом основании, воспринимающая давление от ветвей траверсы и ребер. Опыты показали, что давление на фундамент распределяется неравномерно, с пиками в местах передачи нагрузки. Однако для простоты расчета давление под плитой принимается равномерно распределенным. Плита начинает работать на изгиб на отдельных участках, окаймленных ребрами или траверсами, что приводит к уменьшению изгибающих моментов и толщины плиты. Контур сечения колонны и траверсы делят плиту на пластинки, опертые по одной, двум, трем или четырем сторонам и загруженные равномерно распределенной нагрузкой q (рис. 8.17 1 – участок, опертый на четыре канта, на три канта – 2, на два канта – 3, консольные – 4).

По конструктивному решению базы могут быть с траверсой (рис.8.17, а), с фрезерованным торцом (рис.8.17, б) и с шарнирным устройством в виде центрирующей плиты (рис. 8.17, в).

При сравнительно небольших расчетных усилиях в колоннах (до 4000-5000кН) чаще применяются базы с траверсами. Траверса воспринимает нагрузку от стержня колонны и передает ее на опорную плиту. Чтобы увеличить равномерную передачу давления с плиты на фундамент, жесткость плиты увеличивают дополнительными ребрами между ветвями траверсы (рис. 8.18, а). В легких колоннах роль траверсы могут выполнять консольные ребра, приваренные к стержню колонны и опорной плите (рис. 8.18, б). Обычно толщину опорной плиты принимают 16-40мм. В колоннах с большими расчетными усилиями (6000 – 10000 кН и более) целесообразно фрезеровать торец базы. В этом случае траверса и ребра отсутствуют и плита, чтобы равномерно передать нагрузку на фундамент, должна иметь значительную толщину. Конструкция базы с фрезерованным торцом значительно проще и в этом случае позволяет вести монтаж более простым, безвыверочным способом.

Баз с шарнирным устройством (рис. 8.17, в) четко отвечают расчетной схеме, но из-за большей сложности монтажа в колоннах применяется редко.

При шарнирном сопряжении колонны с фундаментов анкерные болты ставятся лишь для фиксации проектного положения колонны и закрепления ее в процессе монтажа. Анкеры в этом случае прикрепляются непосредственно к опорной плите базы; благодаря гибкости плиты обеспечивается необходимая податливость сопряжения при действии случайных моментов (рис. 8.18, а и б). При жестком сопряжении анкеры прикрепляются к стержню колонны через выносные консоли и затягиваются с напряжением, близким к расчетному сопротивлению, что устраняет возможность поворота колонны (рис. 8.18, в).

Диаметр анкерных болтов при шарнирном сопряжении принимают равным d=20-30мм, а при жестком d=24-36мм. Для возможности некоторой передвижки колонны в процессе ее установки диаметр отверстия для анкерных болтов принимается в 1,5-2 раза больше диаметра анкера. На анкерные болты надевают шайбы с отверстием, которое на 3мм больше диаметра болта, и после натяжения болта гайкой шайбу приваривают к базе.

58. Основы расчета и конструирования ферм.

Фермы – стержневые системы с шарнирными сопряжениями в узлах. В фермах, применяемых в строительству, узлы конструктивно выполняются жесткими. Однако учитывая слабое искривление при узловом приложении нагрузки, изгибом стержней можно с достаточной точностью пренебречь и применять шарнирную схему.

Расчет фермы состоит из следующих этапов: 1) вычисление узловых нагрузок; 2) определение расчетных усилий в стержнях; 3) подбор сечений стержней; 4) расчет узловых соединений.

Вычисление узловых нагрузок. К вертикальным нагрузкам относятся: постоянная – от веса кровли, ферм со связями, прогонов и фонарей, подвесного потолка; длительная – от неподвижного технологического оборудования, подвешенного к фермам; кратковременная – от снега, подвижного технологического оборудовании с перемещаемыми грузами. К горизонтальным относятся: нагрузка от ветра; нагрузка, возникающая от торможения подвесных кранов.

Равномерно распределенные нагрузки, действующие на 1м2 горизонтальной проекции покрытия, приводятся к узлам фермы их умножением на грузовую площадь одного узла.

Полученные сосредоточенные силы в узлах

где - шаг ферм; - длина панели пояса фермы, к которому приложена нагрузка; - нормативные нагрузки на 1м2 горизонтальной проекции покрытия; - коэффициенты надежности по нагрузке.

Нагрузка от собственного веса стропильных ферм мо связями и прогонами может быть принят ориентировочно по табличным данным. Снеговая и ветровая нагрузки рассчитываются по СП «Нагрузки и воздействия»

Определение расчетных усилий в стержнях. Продольные усилия в стержнях стропильных ферм определяются методами строительной механики в предположении шарнирного соединения стержнях в узлах: методом вырезания узлов, графически (построением диаграммы Максвелла – Кремоны) или аналитически (способом сечений). Для подбора сечения определяют расчетные усилия в стержнях, т.е. наибольшие усилия, которые могут возникнуть при различных сочетаниях постоянных и временных нагрузок.

Подбор сечений стержней.

Для определения расчетных усилий в стержнях фермы составляют таблицу, включающую усилия от постоянных и временных нагрузок. Расчетные усилия получают суммированием отдельных составляющих в их неблагоприятном сочетании. Расчетная длина стержня является расстояние между узлами фермы.

Стержни ферм работают на растяжение или сжатие.

Для стропильных ферм наиболее конструктивно удобным и распространенным является сечение из двух уголков, равнополочных или неравнополочных, поставленных широкими или узкими полками в стороны. Расстояние между ними должно быть достаточным для пропуска фасонки. Определение требуемой площади сечения растянутого элемента производится в соответствии с формулой:

где – расчетное сопротивление металла, принимается по табличным данным СП «Стальные конструкции» (максимальное значение нагрузки, к которому приближается конструкция в критических условиях), - коэффициент условий работ. Контролируют гибкость .

Расчет сжатых элементов:

где - коэффициент, определяемый исходя из приближенных значения гибкости λ. При проверке находят значение недонапряжения (макс.5-10%) или перенапряжения. Если проверка не проходит, подбирают другое значение № уголка.

Расчет узловых соединений. В заданный расчет узлов входит обеспечение несущих способности соединений (сварных, болтовых или заклепочных), а для бесфасоночных узлов из труб или грунто-сварных замкнутых профилей также и несущей способности стенок стержней на местные воздействия, передаваемые примыкающими элементами. Узлы ферм образуются с помощью фасонных листов (фасонок), к которым с двух сторон прикрепляются стержни поясов и решетки. Соединение в узлах стержней решетки ферм с поясами производится на фасонках фланговыми швами по обушку и перу уголков с вводом концов швов на торец уголка на 20мм. Минимальный катет шва 4мм, максимальная по перу уголка 0,8t уголка, по обушку – 1,2t_min (минимальная толщина фасонки или уголка). Минимальная длина шва 40мм. Расчетная длина сварного шва округляется в большую сторону до целого числа, кратного 5мм. Размеры, определяющие фасонку, диктуются длиной сварного шва. При конструировании стыков необходимо соблюдать основное правило: площадь сечения стыковых элементов должна быть не меньше площади сечения стыкуемых элементов.

Конструирование фермы

Конструирование фермы начинают с вычерчиванием осевых линий, образующих геометрическую схему конструкции. Далее на чертеж наносят контурные линии стержней, так, что осевые линии по возможности совпадали с центром тяжести сечения или были как можно ближе к нему. Обрезку уголков решетки следует производить перпендикулярно оси, не доводя концы стержней до пояса на 40-60мм. Приварку раскосов к фасонке делают лишь фланговыми швами по обушку и перу. Эти швы работают на срез, а не на отрыв.

Детали. Сжатые элементы ферм, состоящие из двух совместных уголков, необходимо соединять в промежутках между фасонками небольшими соединительными планками для обеспечения совместной работы.

59. Нагрузки, действующие на раму.

На поперечную раму действуют постоянные нагрузки – от веса ограждающих и несущих конструкций здания, временные – технологические (от мостовых кранов, подвесного транспорта, рабочих площадок и т.п.), а также атмосферные (воздействие снега, ветра). В некоторых случаях приходится учитывать особые нагрузки, вызываемые сейсмическими воздействиями, просадкой опор, аварийными нарушениями технологического процесса и др.

Постоянные нагрузки обычно принимают равномерно распределенными по длине ригеля. В распределенную поверхностную нагрузку включаются нагрузки от всех слоев кровли, конструкций фермы, фонаря, связей с соответствующими коэффициентами перегрузки. При подсчете линейной нагрузки на ригель, нужно спроектировать нагрузку на горизонтальную поверхность и собрать с ширины, равной шагу стропильных ферм.

При шарнирном сопряжении ригеля с колонной нужно учесть внецентренность опирания фермы на колонну, из-за которой возникает сосредоточенный момент, равный произведению опорной реакции фермы на эксцентриситет. При наличии подстропильных ферм на колонны передаются еще сосредоточенные силы, равные опорным реакциям подстропильных ферм.

Остальные постоянные нагрузки собирают в сосредоточенные силы, условно приложенные к низу подкрановой и надкрановой части колонны по оси сечения. Сила включает в себя собственный вес нижней части колонны и нагрузку от стен на участке от низа рамы до уступа колонны (если стена не самонесущая); аналогично сила включает в себя вес верхней части колонны и вес подвесных стен выше уступа; силы и равны весу нижней и верхней частей средней колонны. При этом моменты, возникающие от веса стен, в расчете не учитываются.

Собственная масса конструктивных элементов стальных каркасов производственных зданий может быть ориентировочно определена по табличным данным, составленных на основе анализа запроектированных зданий.

Собственный вес подкрановых балок (и полезная нагрузка на тормозных площадках) обычно условно учитывается при подсчете временных нагрузок от мостовых кранов.

Временные нагрузки. При движении колеса мостового крана на крановый рельс передаются силы трех направлений.

Вертикальная сила зависит от веса крана, веса груза на крюке крана, положения тележки на крановом мосту. Сила динамическая, т.к. из-за ударов колеса о рельс, рывков при подъеме груза возникают вертикальные инерционные силы, суммирующиеся со статической составляющей. У мостовых кранов не менее четырех колес, и, следовательно, опирание крана на рельсы статически неопределимо. При движении крана происходит перераспределение вертикальных сил между колесами, движущимися по рельсу с одной стороны крана. Динамические воздействия колес крана, а также перераспределение усилий между колесами с одной стороны крана учитываются при расчете подкрановых балок, а при расчете рам вертикальная составляющая считается квазистатической и одинаковой для всех колес с одной стороны крана (небольшая разница может быть за счет смещения центра тяжести механизмов передвижения и кабины). Наибольшее вертикальное нормативное усилие определяется при крайнем положении тележки крана на мосту с грузом на крюке крана, масс которого равна грузоподъемности крана Q. указана в стандартах на краны или в паспортах кранов.

Горизонтальная сила , расположенная в плоскости поперечной рамы, возникает из-за перекосов крана, торможения тележки, распирающего воздействия колес при движении по рельсам, расстояние между которыми несколько меньше пролета крана и т.п. Нормативное значение силы , передаваемой на поперечную раму, определяется по формулам.

Сила Т может быть направлена внутрь пролета или из пролета и приложена к любому ряду колонн.

Продольная сила возникает от трения колес о рельс и от сил торможения крана. Нормативная сила, направленная вдоль пути, принимается равной 0,1 нормативной вертикальной нагрузки на тормозные колеса крана рассматриваемой стороны крана (обычно половина колес с каждой стороны крана – тормозные).

Для крановой нагрузки установлен коэффициент перегрузки (надежности по нагрузки) n=1,1.

Вертикальная нагрузка на подкрановые балки колонны определяется от двух наиболее неблагоприятных по воздействию кранов (при любом числе кранов на одном ярусе пролета). В многопролетных цехах в одном створе рассматривается воздействие не более четырех кранов (по 2 в разных пролетах). Горизонтальная нагрузка учитывается не более чем от двух кранов, расположенных на одних путях или в в разных пролетах. Эти условности связаны с тем, что вероятность совпадения нормативных нагрузок от нескольких кранов очень мала. Вероятность зависит от того, насколько часто краны поднимают большие грузы, масса которых близка к грузоподъемности, и поэтому связана с режимом работы кранов. Разная вероятность совпадения нормативных нагрузок от разных кранов учитывается в расчете введением коэффициента сочетаний , равного при учете нагрузок от двух кранов весьма тяжелого ВТ и тяжелого Т режимов работы 0,95, среднего С и легкого Л режимов – 0,85, а при учете от четырех кранов – соответственно 0,8 и 0,7.

Расчетное усилие , передаваемое на колонну колесами крана, можно определить по линии влияния опорных реакций подкрановых балок при невыгоднейшем расположении кранов на балках.

На другой ряд колонны будут передаваться усилия, но значительно меньшие.

Также рассчитывается снеговая и ветровая нагрузка.

Прочие нагрузки. В некоторых случаях приходиться учитывать и другие нагрузки: нагрузки от веса конструкций и рабочих площадок, нагрузки от консольных и подвесных кранов, специальные нагрузки, возникающие при ремонте технологического оборудования. Для промышленных зданий, строящихся в районах, подверженных землетрясениям, необходимо учитывать сейсмические воздействия.

При расчете поперечных рам в ряде случаев учитываются климатические и технологические температурные воздействия.

60. Подкрановые конструкции. Общая характеристика.

Подкрановые конструкции воспринимают воздействия от различного подъемно-транспортного оборудования. Основным видом такого оборудования являются мостовые опорные и подвесные краны.

Подкрановые конструкции под мостовые опорные краны (рис.15.1) состоят из подкрановых балок или ферм 1, воспринимающих вертикальные нагрузки от кранов; тормозных балок (ферм) 2, воспринимающих поперечные горизонтальные воздействия; связей 3, обеспечивающих жесткость и неизменяемость подкрановых конструкций; узлов крепления подкрановых конструкций, передающих крановые воздействия на колонны; крановых рельсов 4 с элементами их крепления и упоров.

Основные несущие элементы подкрановых конструкций – подкрановые балки могут иметь различную конструктивную форму. Наиболее часто применяются сплошные подкрановые балки как разрезные (рис.15-2,а), так и неразрезные (рис.15-2,б).

Разрезные подкрановые балки проще в монтаже, нечувствительны к осадке опор, однако имеют повышенный расход стали.

Неразрезные балки на 12-15% экономичнее по расходу металла, но более трудоемки при монтаже из-за устройства монтажных стыков. Кроме того, при осадке опор в них возникают дополнительные напряжения.

При легких кранах (Q≤30т) и больших шагах колонн целесообразны решетчатые подкрановые балки с жестким верхним поясом (рис. 15.2в). Их применение позволяет на 15-20% снизить расход стали по сравнению с разрезными сплошными балками. К недостаткам решетчатых балок относятся повышенная трудоемкость изготовления и монтажа и более низка я долговечность при кранах тяжелого режима работы.

При больших пролетах (шаг колонн 24м и более) и кранах большой грузоподъемности применяются подкраново-подстропильные фермы, объединяющие в себе подкрановую балку и подстропильную ферму (рис.15.2г). Экономичность таких конструкций возрастает с увеличением шага колонн и составляет 4-6% при шаге колонн 24м и 12-16% при шаге колонн 36м. Однако такие фермы сложны в изготовлении и монтаже.

При большом шаге колонн возможно также применение подкрановых балок ил ферм с ездой понизу (рис.15.2д). Крутящий момент, возникающий от внецентренной передачи нагрузки, воспринимается дополнительными горизонтальными фермами. На подкрановую конструкцию могут опираться стропильные фермы, но в отличие от подкраново-подстропильной фермы ездовая балка не включается в состав нижнего пояса. Такое конструктивное решение крайне сложно и применяется в исключительных случаях.

Подвесные краны (кран-балки) имеют, как правило, небольшую грузоподъемность (до 5т) и перемещаются по путям, прикрепляемым к конструкциям покрытия и перекрытия. Применяются двух-, трех- и многоопорные балки. Катки крана перемещаются непосредственно по нижним поясам балок путей (рис.15.3г). Основным видом путей являются прокатные или составные балки, устанавливаемые по разрезной или неразрезной схеме. При пролете путей 12м возможно применение перфорированных балок. Для уменьшения изгибающих моментов в балках могут устанавливаться дополнительные подвески.

В большепролетных зданиях (авиасборочных, судостроительных и других заводов) применяются подвесные краны грузоподъемностью 30т и более. Пути таких кранов выполняются по разрезной или неразрезной схеме сплошного составного сечения.

Для ремонта оборудования и для вспомогательных операций здания оборудуются тельферами, перемещающимися по монорельсовым путям из прокатных двутавров.

При необходимости обслуживания узких зон помещения вдоль колонн в зданиях устанавливают подвижные консольные краны. Для перемещения консольных кранов устанавливают три балки: одну – для восприятия вертикальной нагрузки, две – горизонтальной (рис.15.5).

Кафедра Железобетонных и каменных конструкции

61. Факторы и условия совместного применения стали и бетона в железобетонных конструкциях.

Условия, обеспечивающие совместную работу бетона и арматуры:

1) при твердении бетона между ним и стальной арматурой возникают значительные силы сцепления, вследствие чего в железобетонных элементах под нагрузкой оба материала деформируются совместно;

2) плотный бетон (с достаточным содержанием цемента) защищает заключенную в нем стальную арматуру от коррозии, а также предохраняет арматуру от непосредственного действия огня;

3) сталь и бетон обладают близкими по значению температурными коэффициентами линейного расширения, поэтому при измененн­ых температуры в пределах до 100 °С в обоих материа­лах возникают несуществен­ные начальные напряжения; скольжения арматуры в бетоне не наблюдается.

Бетонная балка (без армату­ры), лежащая на двух опорах и подверженная поперечному изгибу, в одной зоне испытывает растяжение, в другой зоне сжатие (рис. 1,а); такая балка имеет малую несущую способность вследствие слабого сопротивления бетона растяжению.

Та же балка, снабженная арматурой, размещенной в растяну­той зоне (рис. 1,6), обладает более высокой несущей способностью, которая значительно выше и может быть до 20 раз больше несущей способности бетонной балки.

Раскры­тие трещин в бетоне растянутой зоны при действии эксплуатационных нагрузок во многих конструкциях невелико и не мешает их нормальной эксплуатации. Однако на практике часто возникает необходимость предотвратить образо­вание трещин или ограничить ширину их раскрытия, тогда бетон заранее, до приложения внешней нагрузки, подвергают интенсивному обжатию - обычно посредством натяжения арматуры. Такой желе­зобетон называют предварительно напряженным.

Рис.1 Элементы под нагрузкой

Области применения железобетона.

Достоинства ЖБК: долговечность, огнестойкость, стойкость против атмосферных воздействий, малым эксплуатационным расходам на содержание зданий и сооружений, возможность создания конструкций любой конфигурации (монолитный ЖБ).и др. Вследствие почти повсеместного наличия крупных и мелких заполнителей, в больших количествах идущих на приготовление бетона, железобетон доступен к применению практически на всей территории страны.

Недостатки: высокая масса железобетона, низкая трещиностойкость

По способу выполнения различают железобетонные конструкции сборные, изготовляемые на заводах стройиндустрии и затем монти­руемые на строительных площадках, монолитные, возводимые на месте строительства, и сборно-монолитные, которые образуются из сборных железобетонных элементов и монолитного бетона.

Сборные железобетонные конструкции

Достоинства:

Высокое качество конструкций, снижение трудоемкости работ на монтаже

устранение подмостей и опалубки, сокращение сроков строи­тельства.

монтаж зданий и сооружений из сборного железобетона в зимний период

Недостатки сборных железобетонные конструкции:

Наличие швов, Металлические закладные детали, формы для изготовления изделий,

Ограничение архитектурных возможностей помещений, всего здания.

Монолитные железобетонные конструкции

Достоинства:

Отсутствие швов, закладных деталей, металлических форм для изготовления изделий, неограниченные архитектурные возможности, снижение расхода материалов, высокая пространственная устойчивость здания

Недостатки:

(по сравнению со сборными конструкциями) отсутствие должного контроля и невысокое качество изделий, повышенная трудоемкость работ на монтаже, наличие подмостей и опалубки, увеличенные сроки строи­тельства, сезонность работ, сложности производства работ в зимнее время.

Сборно-монолитные железобетонные конструкции

Включают достоинства и недостатки сборных и монолитных изделий.

62. Причины трещинообразования в железобетонных конструкциях и меры по их устранению.

2. Три стадии напряженно-деформированного состояния

Опыты с различными железобетонными элементами- изгибаемыми, внецентренно растянутыми, внецентренно сжатыми с двузначной эпюрой напряжений -показали, что при постепенном увеличении внешней нагрузки мож­но наблюдать три характерные стадии напряженно-де­формированного состояния: стадия I - до появления трещин в бетоне растянутой зоны, когда напряжения в бетоне меньше временного сопротивления растяжению и растягивающие усилия воспринимаются арматурой и бе­тоном совместно; стадия II - после появления трещин в бетоне растянутой зоны, когда растягивающие усилия в местах, где образовались трещины, воспринимаются арматурой и участком бетона над трещиной, а на участках между трещинами - арматурой и бетоном совместно; стадия III - стадия разрушения, характеризующаяся от­носительно коротким периодом работы элемента, когда напряжения в растянутой стержневой арматуре достига­ют физического или условного предела текучести, в высокопрочной арматурной проволоке- временного со­противления, а напряжения в бетоне сжатой зоны- вре­менного сопротивления сжатию; в зависимости от степени армирования элемента последовательность разру­шения зон растянутой и сжатой может изменяться.

Рис. 15. Стадии напряжеиио-деформированного состояния в нормальных сечениях при изгибе элемента без предварительного напря­жения

Рассмотрим три стадии напряженно-деформирован­ного состояния в зоне чистого изгиба железобетонного элемента при постепенном увеличении нагрузки (рис. II.1).

Стадия I. При малых нагрузках на элемент напря­жения в бетоне и арматуре невелики, деформации носят преимущественно упругий характер; зависимость между напряжениями и деформациями линейная и эпюры нор­мальных напряжений в бетоне сжатой и растянутой зон сечения треугольные. С увеличением нагрузки на эле­мент в бетоне растянутой зоны развиваются неупругие деформации, эпюра напряжений становится криволиней­ной, напряжения приближаются к пределу прочности при растяжении. Этим характеризуется конец стадии I. При дальнейшем увеличении нагрузки в бетоне растя­нутой зоны образуются трещины, наступает новое каче­ственное состояние.

Стадия II. В том месте растянутой зоны, где обра­зовались трещины, растягивающее усилие воспринимает­ся арматурой и участком бетона растянутой зоны над трещиной. В интервалах растянутой зоны между трещина­ми сцепление арматуры с бетоном сохраняется, и по ме­ре удаления от краев трещин растягивающие напряже­ния в бетоне увеличиваются, а в арматуре уменьшаются. С дальнейшим увеличением нагрузки на элемент в бето­не сжатой зоны развиваются неупругие деформации, эпюра нормальных напряжений искривляется, а ордина­та максимального напряжения перемещается с края се­чения в его глубину. Конец стадии II характеризуется началом заметных неупругих деформаций в арматуре.

Стадия III, или стадия разрушения. С дальнейшим увеличением нагрузки напряжения в стержневой арма­туре достигают физического или условного предела те­кучести; напряжения в бетоне сжатой зоны под влияни­ем нарастающего прогиба элемента и сокращения высо­ты сжатой зоны также достигают временного сопротив­ления сжатию. Разрушение железобетонного элемента начинается по арматуре растянутой зоны и заканчива­ется раздроблением бетона сжатой зоны. Такое разру­шение носит пластический характер, его называют слу­чаем 1. Если элемент в растянутой зоне армирован вы­сокопрочной проволокой с малым относительным удли­нением при разрыве (~ 4 %), то одновременное разрывом проволоки происходит и раздробление бетона сжа­той зоны, разрушение носит хрупкий характер, его так­же относят к случаю 1.

В элементах с избыточным содержанием растянутой арматуры - переармированных - разрушение происхо­дит по бетону сжатой зоны, переход из стадии II в ста­дию III происходит внезапно. Разрушение переармиро­ванных сечений всегда носит хрупкий характер при не­полном использовании растянутой арматуры; его называют случаем 2.

Ненапрягаемая арматура сжатой зоны сечения в ста­дии III испытывает сжимающие напряжения, обуслов­ленные предельной сжимаемостью бетона σ_s =ε_ub Fs.

Сечения по длине железобетонного элемента испыты­вают разные стадии напряженно-деформированного со­стояния; так, в зонах с небольшими изгибающими мо­ментами— стадия I, по мере возрастания изгибающих моментов — стадия II, в зоне с максимальным изгибающим моментом — стадия III. Разные стадии напряженно-деформированного состояния ж.б. элемента могут возникать и на различных этапах – при изготовлении и предварительном обжатии, транспортировании и монтаже, действии эксплуатационной нагрузки.

При обжатии в предварительно напряженном элементе возникают довольно высокие напряжения. В процессе последовательного загружения внешней нагрузкой предварительные сжимающие напряжения погашаются, а возникающие растягивающие напряжения приближаются к временному сопротивлению бетона растяжению (рис.11.2). Особенность напряженно-деформированного состояния предварительно напряженных элементов проявляется главным образом в стадии I. Внешняя нагрузка, вызывающая образование трещин, значительно увеличивается (в несколько раз), напряжение в бетоне сжатой зоны и высота этой зоны также значительно возрастает. Интервал между стадиями I и III сокращается. После образования трещин в стадиях I и III напряженные состояния элементов с предварительным напряжением и без него сходны.

В ж.б. элементах трещины м.б. вызваны условиями твердения и усадки бетона, предварительным обжатием при изготовлении, перенапряжением материалов при эксплуатации – перегрузкой, осадкой опор, изменением температур и т.п. Трещины от перенапряжения чаще всего появляются в растянутых зонах, реже в сжатых. Трещины в растянутых зонах элементов, не заметные на глаз, появляются под нагрузкой даже в безукоризненно выполненных железобетонных конструкциях. Образование их вызывается малой растяжимостью бетона, не способного следовать за значительными удлинениями арматуры при высоких рабочих напряжениях. В предварительно напряженных конструкциях трещины появляются при значительно больших значениях нагрузки. Опыт эксплуатации ж.б.к. зд. и сооруж. Показывает, что при ограниченной ширине раскрытия эти трещины не опасны, и не разрушают общей монолитности железобетона.

Арматура в бетоне растянутой зоны элемента несколько сглаживает отрицательное влияние неоднородности структуры и нарушений сплошности бетона, однако при обычном содержании арматуры предельная растяжимость армированного бетона лишь незначительно превышает предельную растяжимость неармированного бетона.

Трещины в сжатых зонах обыкновенно указывают на несоответствии размеров сечения усилиям сжатия, они опасны для прочности конструкции.

В процессе развития трещин в растянутых зонах бе­тона различают три этапа: 1) возникновение трещин, ко­гда они могут быть еще невидимыми; 2) образование трещин, когда они становятся видимыми невооружен­ным глазом, и 3) раскрытие трещин до предельно воз­можной величины. Можно считать, что в элементах с обычным содержанием арматуры образование трещин совладает с их возникновением, поэтому рассматривают два этапа: 1) образование трещин и 2) раскрытие тре­щин.

- предельно допустимая ширина раскрытия трещин.

Значения принимают равными:

а) из условия сохранности арматуры (для любых конструкций)

0,3 мм - при продолжительном раскрытии трещин;

0,4 мм - при непродолжительном раскрытии трещин;

б) из условия ограничения проницаемости конструкций (для конструкций, подверженных непосредственному давлению жидкостей, газов, сыпучих тел)

0,2 мм - при продолжительном раскрытии трещин;

0,3 мм - при непродолжительном раскрытии трещин.

Меры устранения образования трещин:

Некоторые факторы сдерживают раскрытие трещин. К ним относятся сжимающие напряжения которые действуют перпендикулярно к линии трещин, например в сжатой зоне несущих элементов. Другим фактором является выщелачивание извести из цементного теста, вызванное движением влаги через бетон и продолжающейся гидратацией частиц цемента. Это явление часто называют «самозалечиванием» трещин. Еще одним фактором является небольшое расширение бетона, которое происходит от так называемой обратной усадки при высыхании или движения влаги в самом бетоне. Типичным примером являются стены и пол сооружения для хранения воды после его наполнения и сдачи в эксплуатацию.

63. Армирование ж/б плит, опертых по контуру.

Плитами считаются изгибаемые конструкции относительно небольшой толщины и сравнительно больших размеров в плане, предназначенные, как правило, для восприятия распределенной по площади плиты нагрузки.

В практике проектирования железобетонных конструкций в основном встречаются плиты балочные, опертые по контуру, и консольные. Их выполняют однопролетными или многопролетными неразрезными, причем они могут быть свободно опертыми или защемленными на опорах.

Балочными называются протяженные плиты с соотношением сторон плиты более двух при обязательном опирании по противоположным сторонам.

Опертыми по контуру называются плиты, опирающиеся по двум смежным, по трем или по четырем сторонам и имеющие соотношение сторон 2 и менее.

Консольными плитами называются плиты, заделанные с одной стороны в стену или в другую конструкцию или представляющие собой часть одно- или многопролетной плиты, свешивающуюся за раннюю опору.

РЕБРИСТЫЕ МОНОЛИТНЫЕ ПЕРЕКРЫТИЯ С ПЛИТАМИ, ОПЕРТЫМИ ПО КОНТУРУ

1. Конструктивные схемы перекрытий

В состав конструктивной схемы перекрытий входят плиты, работающие на изгиб в двух направлениях, и; поддерживающие их балки. Все элементы перекрытия монолитно связаны.

Размер сторон плиты в каждом направлении достига­ет 4—6 м; практически возможное отношение сторон l₂/l₁= 1...1,5. Балки назначают одинаковой высоты и рас­полагают по осям колонн в двух направлениях (рис. XI.27, а). Перекрытия без промежуточных колонн и с малыми размерами плит (менее 2 м) называют кессон­ными (рис. XI.27, б). Толщина плиты в зависимости от ее размеров в плане и значения нагрузки может состав­лять 5—14 см, но не менее 1/50 l₁.

Перекрытия с плитами, опертыми по контуру, приме­няют главным образом по архитектурным соображениям, например для перекрытия вестибюля, зала и т. п. По расходу арматуры и бетона эти перекрытия менее экономичны, чем перекрытия с балочными плитами при той же сетке колонн.

Опыты показали, что предельная разрушающая на­грузка при прямоугольном и диагональном расположе­нии арматуры одинакова (рис. XI.28, а, б). Однако пря­моугольные сетки проще в изготовлении, поэтому их применяют для армирования плит.

Характер разрушения плит, опертых по контуру, под действием равномерно распределенной нагрузки виден на рис. XI.28, в, г. На нижней поверхности плиты тре­щины направлены по биссектрисам углов, на верхней поверхности при заделке плиты по контуру трещины идут параллельно сторонам и имеют закругления в углах, перпендикулярные диагоналям.

Установить характер разрушения железобетонных плит, опертых по контуру, важно для расчета их несу­щей способности и конструирования арматуры.

2. Расчет и конструирование плит, опертых по контуру

Плиты, опертые по контуру, армируют плоскими сварными сетками с рабочей арматурой в обоих направ­лениях. Поскольку изгибающие моменты в пролете, при­ближаясь к опоре, уменьшаются, количество стержней в приопорных полосах уменьшают. С этой целью в про­лете по низу плиты укладывают две сетки разных раз-меров, обычно с одинаковой площадью сечения армату­ры. Меньшую сетку не доводят до опоры на расстояние t_k (рис. IX.29,а). В плитах, неразрезных и закрепленных на опоре, принимают t_k =l/4, в плитах, свободно опертых t_k =l/8, где l₁ меньшая сторона опорного контура. Пролет­ную арматуру плит конструируют также и из унифициро денных сеток с продольной рабочей арматурой. Сетки укладывают в пролете в два слоя во взаимно перпенди­кулярном направлении (рис. XI.29,б). Монтажные стер­жни сеток не стыкуются

Рис. XI.27. Конструктивные планы ребристых перекрытий с плитами, опертыми по кон­туру 1 — 3 — соответственно угловая, первая и средняя панели

Рис. XI.28. Схемы армирова­ния и характер разрушения при испытании плит, опертых по контуру

Рис. ХI.29. Армирование плит, опертых по контуру

а—плоскими сварными сетками; б — узкими сварными сетками; 1 —

пролетные сетки нижнего слоя; 2 — пролетные сетки, укладываемые

на сетки 1

Рис. XI.30. К расчету плит, опертых по контуру, по методу предель­ного равновесия

Надопорная арматура неразрезных многопролетных плит, опертых по контуру, при плоских сетках в пролете конструируется аналогично надопорной арматуре балоч­ных плит (см. рис. XI.23, в). Армирование может осуществляться также с применением типовых рулонных сеток с продольной рабочей арматурой, раскатываемых во взаимно перпендикулярном направлении. В первом пролете многопролетных плит изгибающий |момент больше, чем в средних, поэтому поверх основных сеток укладывают дополнительные рулонные сетки (рис. XI.29, б) или дополнительные плоские сетки (рис. XI.29, в).

Плиты, опертые по контуру, рассчитывают кинемати­ческим способом метода предельного равновесия. Плита в предельном равновесии рассматривается как система плоских звеньев, соединенных друг с другом по линиям излома пластическими: шарнирами, возникающими в /пролете приблизительно по биссектрисам углов и на опоpax вдоль балок (рис. XI.30, в). Изгибающие моменты плиты М зависят от площади арматуры А_s,. пересечен­ной пластическим шарниром, и определяются на 1 м ширины плиты по формуле М=R_sA_sz_b.

Панель плиты в общем случае испытывает действие пролетных М₁, М₂ и опорных моментов M₁,. M’₁ М_II, M’_II

В плитах, окаймленных по всему контуру монолит­но-связанными с ним балками, в предельном равновесии возникают распоры, повышающие их несущую способ­ность.

Сечение арматуры плит подбирают как для прямо­угольных сечений. Рабочую арматуру в направлении меньшего пролета располагают ниже арматуры, идущей в направлении большего пролета. В соответствии с та­ким расположением арматуры рабочая высота сечения плиты для каждого направления различна и будет отли­чаться на размер диаметра арматуры.

64. Способы армирования кирпичной кладки.

Армирование применяют в целях увеличения несущей способности, монолитности и обеспечения совместной работы отдельных частей здания и сооружений, а также для увеличения смейсостойкости каменных конструкций.

Для армирования каменных конструкций применяется сталь A-I и непериодического профиля класса А-II, а также арматурная обыкновенная холоднотянутая гладкая проволока класса В-I.

1. Поперечное (сетчатое) армирование с расположением арматуры в горизонтальных швах кладки (рис.62). Оно препятствует поперечных деформациям, воспринимая растягивающие усилия. При сетчатом армировании в горизонтальные швы укладываются стальные квадратные или прямоугольные сетки или сетки «зигзаг». Его не применяют во влажных помещениях (при относительной влажности 75% и более). Диаметр сетчатой арматуры 3-5мм. При большом диаметре арматуры возникает концентрация напряжений. Сетки прямоугольные и «зигзаг» укладываются по высоте не реже, чем через пять рядов кирпичной кладки или на расстоянии двух рядов кладки из камней (40см). При расстоянии между сетками более 40см эффективность армирования снижается, оно несет конструктивное значение. Конструктивное армирование применяется в сильно загруженных столбах и простенках с расположением сеток по высоте элемента на расстоянии 1-1,5м. Сетки «зигзаг» укладываются в двух смежных рядах кадки со взаимно перпендикулярным расположением прутьев, что равноценно одной прямоугольной сетке.

2. Продольное армирование с укладкой арматуры внутри кладки или в специально оставляемые борозды снаружи кладки (рис.63). Применяется в изгибаемых, внецентренно-сжатых элементах. Продольное армирование может быть внутренним с укладкой арматуры в вертикальные швы кладки или в специальные вырезы в камне с шагом хомутов не более 15 диаметров продольной арматуры (рис.63а) или наружным под слоем цементного раствора (рис.63б) или в штрабе кладки с заполнением ее раствором с тем же шагом хомутов (рис.63в).

Внутренне армирование создает лучшую защиту арматуры от внешних воздействий, а также от высокой арматуры при пожарах.

Вертикальную арматуру (конструктивную или работающую на растяжение), расположенную снаружи, необходимо связывать хомутами не реже, чем через 80 диаметров; при этом шаг хомутов должен быть кратным высоте ряда кладки.

Расстояние между вертикальными и горизонтальными стержнями арматуры или между армирующими поясами и стойками не должно превышать 8h, где h – толщина стены. Для обеспечения жесткости конструкции горизонтальные и вертикальные стержни арматуры заанкеровывают.

65. Факторы, влияющие на прочность каменной кладки. Характер разрушения. Способы устранения дефектов.

Факторы, влияющие на прочность каменной кладки:

1. Прочность: чем выше прочность камня, тем выше прочность кладки

2. Размеры: чем больше размер камня, тем выше прочность кладки, уменьшается количество горизонтальных швов и их отрицательное влияние на прочность кладки.

3. Форма камней: чем ровнее постель камня и правильнее его грани, тем выше прочность кладки. Для кладок из рваного бута прочность кладки составляет всего лишь 5-8% прочности камня. Это объясняется наличием множества растягивающих и сдвигающих усилий в кладке вследствие беспорядочного расположения камней.

4. Наличие пустот в кладке. Прочность кладки из пустотелых бетонных камней ниже, чем кладки из сплошных камней. В пустотелых камней вертикальные трещины образуются при меньших нагрузках, чем в полнотелых за счет сниженного момента сопротивления и площади вертикального сечения камней или блоков.

5. Прочность и упругопластические свойства затвердевшего раствора, причем тем больше, чем меньше высота камня. С увеличением прочности раствора вначале наблюдается рост прочности кладки, затем замедляется и почти прекращается.

6. Прочность кладки, сложенной на подвижных (пластичных) растворах, выше прочности кладки на жестких растворах той же марки. Однако применение для ручной кладки малоподвижных раствором недопустимо, т.к. это вызывает появление трещин. Не рекомендуется применять и растворы большой подвижности, поскольку снижается прочность кладки.

7. Кладка на растворах с легкими заполнителями при той же подвижности слабее, чем кладка на тяжелых растворах той же марки.

8. Прочность кладки можно повысить, применив вибрирование раствора для равномерного и плотного заполнения швов.

9. С увеличением толщины шва улучшается заполнение раствором всех неровностей камня, что способствует повышению прочности кладки.

10. В меньшей степени на прочность кладки влияет система перевязки.

11. Прочность кладки зависит от характера действия нагрузки: если длительная сжимающая нагрузка меньше нагрузки, при которой появляются первые трещины, то прочность раствора и кладки уменьшается незначительно.

12. Прочность снижается при многократном повторении циклов нагрузки и разгрузки на кладку.

Характер разрушения кладки

Работу центрально-сжатой кладки в зависимости от величины действующих напряжений можно подразделить на четыре характерных стадии.

Первая стадия (рис. 5, а) наблюдается при низком уровне усилий (N < N_crc, где N_crc - усилие трещинообразования). На этой стадии в кладке отсутствуют какие-либо разрушения.

Вторая стадия (рис. 5, б) характеризуется появлением продольных волосяных трещин в отдельных камнях при усилии N = N_crс. Усилие трещинообразования в зависимости от вида раствора N_crc = (0,4 - 0,8) N_u (здесь N_u - разрушающее усилие).

Третья стадия (рис. 5, в) наступает при возрастании усилий (N_crc<N< N_u) и характеризуется развитием ранее образовавшихся и появлением новых трещин. Объединяясь друг с другом и с вертикальными швами, трещины расслаивают кладку на отдельные самостоятельно работающие вертикальные элементы, подверженные внецентренному загружению. Прекращение роста нагрузки не приостанавливает развития трещин, поэтому данная стадия может считаться аварийной и требует немедленной разгрузки.

Четвертая стадия (рис. 5, г) соответствует саморазрушению кладки (без увеличения нагрузки): при прогрессирующем развитии трещин происходят дальнейшее расслоение кладки на отдельные столбики, раздавливание отдельных кирпичей и потеря устойчивости отдельных столбиков.

Установлено, что первые трещины в кладке возникают от изгаба и среза, при сжимающих напряжениях в кирпиче, состааляющих 15 - 20 % от предела прочности кирпича на сжатие. Прогиб отдельных кирпичей в кладке при эксперименте достигает величины 0,1 - 0,4 мм.

Растяжение кладки по неперевязанному шву (рис. 9) имеет место при внецентренном сжатии. Разрушение кладки происходит по контакту между камнем и раствором. Нормами запрещается проектирование конструкций, прочность которых определяется только нормальным сцеплением.

Растяжение кладки по перевязанному шву (рис. 10) имеет место в цилиндрических резервуарах и силосах, работающих на растяжение в кольцевом направлении.

При плохом сцеплении между раствором и камнем трещина проходит по вертикальным и горизонтальным швам с образованием зубчатой или косой штрабы. В этом случае растягивающая сила воспринимается только горизонтальными швами, сопротивлением вертикальных швов пренебрегают из-за недостаточно хорошего заполнения их раствором и образования усадочных трещин по поверхности контакта между раствором и камнем.

Срез по неперевязанному шву (рис. 11) возникает при действии усилий вдоль горизонтальных швов. В этом случае сопротивление срезу оказывает касательное сцепление между раствором и камнем, а при наличии усилий, сжимающих кладку по нормали к этому шву. необходимо учитывать дополнительное сопротивление срезу за счет сил трения

При срезе по перевязанному шву (рис. 12) учитывается только сопротивление срезу камня. Изгиб в каменной кладке вызывает растяжение, которое и лимитирует прочность кладки по растянутой зоне. Разрушение кладки при изгибе, так же. как при растяжении, может произойти по перевязанному (по штрабе и по камню) и неперевязанному сечениям.

Способы устранения дефектов

1. Заделка трещин нагнетанием цементного раствора (пи ширине до 40мм), устройством замка с якорем из прокатного профиля, при сквозных трещинах сравнительно небольшой длины – накладками из швеллеров с одной стороны, закрепляемых ершами, а при более протяженных трещинах – накладки из швеллеров, но уже с двух сторон, соединенных сквозными болтами крепления

Устранение дефектов в каменных стенах вставкой простых кирпичных замков в широких трещинах и вставкой замков с металлическим якорем Устранение дефектов в каменных стенах скобами на сквозные трещины; 1 - усиливаемая стена; 2 - трещина; 4 - цементный раствор; 8 - стальные скобы с шагом 500 мм

Заделка трещины в кирпичной стене способом установки шпонок из прокатного металла; 1- усиливаемая стена; 2- трещина в стене, шириной до 10мм, инъектированная цементно-песчаным раствором после установки шпонок; 3- штраба в стене; 4- шпонка из прокатного металла (швеллер, уголок); 3- полости, заполненные бетоном или раствором

Устранение дефектов в каменных стенах путем двухсторонней накладки на прямом участке стены, в местах примыкания внутренней стены и на углу здания; 1 – накладка из полосовой стали 50×10 мм; 2 – стальные стрежни диаметром 20…24 мм с винтовой нарезкой одного конца; 3 – то же, с нарезкой на обоих концах Если же возникает опасность значительного смещения двух частей стены, применяют стальные скобы. В тонких стенах скобы делают на всю толщину конструкции. Для них сверлят отверстия и после установки заделывают цементным раствором.

2. Ликвидация стен от вертикали: установка вертикальных накладок из швеллеров №12-16, закрепляемых ершами, при выпучивании участков стен установка вертикальных и горизонтальных накладок с двух сторон стены, соединенных сквозными болтами крепления, образующих разгрузочные жесткие пояса, а при устройстве разгрузочных жестких поясов в параллельных стенах их связывание между собой тяжами в уровне перекрытия для увеличения жесткости всего стенового остова.

3. Замена облицовки вперевязку с существующей кладкой или с помощью анкеров.

4. Перекладка отдельных участков стены

Кафедра деревянных конструкций и пластмасс

66. Виды соединений в деревянных конструкциях. На какие усилия они рассчитываются.

По характеру работы все основные соединения деревянных конструкций могут быть разделены на следующие группы:

а) соединения без специальных связей, не требующих расчета, — упоры и врубки;

б) соединения со связями, работающими на сжатие,— шпонками и колодками;

в) соединения со связями, работающими на изгиб, — нагелями-болтами, штырями, гвоздями, винтами, деревянными пластинками и штырями;

г) соединения со связями, работающими на растяжение, — болтами, гвоздями, винтами и хомутами;

д) соединения со связями, работающими на сдвиг, — клеевыми швами.