19. Конструкции многоэтажных рам. Стыки. Колонны.

Многоэтажные сборные рамы. Их членят на отдельные элементы, изготовляемые на заводах и полигонах, с соблюдение требований технологичности изготовления и монтажа конструкций. Ригели рамы членят преимущественно на отдельные прямолинейные элементы, стыкуемые по грани колонны скрытым или консольным стыком (рис 15.6, а, б). Колонны также членят на прямолинейные элементы, стыкуемые через два этажа выше уровня перекрытия.

Стыки многоэтажных сборных рам, как правили, выполняют с замоноличиванием – жесткими. Шарнирные стыки ригелей на консолях колонн неэкономичны, особенно в сравнении с жесткими бесконсольными стыками ригелей (см. рис.).

Жесткие стыки колонн многоэтажных рам воспринимают продольную силу N, изгибающий момент М и поперечную силу Q. Арматурные выпуски стержней диаметром до 40 мм стыкуют ванной сваркой (рис.15.9). При четырех арматурных выпусках для удобства сварки устраивают специальные угловые подрезки бетона длинной 150 мм; при арматурных выпусках по периметру сечения подрезку бетона делают по всему периметру. Концы колонн, а также места подрезки бетона усиливают поперечными сетками и заканчивают стальной центрирующей прокладкой (для удобства рихтовки на монтаже). После установки и выверки стыкуемых элементов колонны и сварки арматурных выпусков устанавливают дополнительные монтажные хомуты диаметром 10…12 мм. Полости стыка (подрезка бетона) и узкий шов между торцами элементов замоноличивают в инвентарной форме под давлением. Исследования показали достаточную прочность и надежность стыка.

Уменьшение изгибающего момента в стыках колонн многоэтажного каркасного здания в большинстве случаев достигается выбором места расположения стыка ближе к середине высоты этажа, где изгибающие моменты от действия нагрузок приближаются к нулю и где улучшаются условия для монтажа колонн.

20. Виды железобетонных фундаментов и их расчет.

В инженерных сооружениях, промышленных и гражданских зданиях широко применяют железобетонные фундаменты. Они бывают трех типов (рис. 12.1): отдельные – под каждой колонной; ленточные - под рядами колонн в одном или двух направления, а также под несущими стенами; сплошные - под всем сооружением. Фундаменты возводят чаще всего на естественных основаниях, но в ряде случаев выполняют и на сваях. Отдельные фундаменты устраивают при относительно небольших нагрузках и достаточно редком размещении колонн. Ленточные фундаменты под рядами колонн делают тогда, когда подошвы отдельных фундаментов близко подходят друг к другу, что обычно бывает при слабых грунтах и больших нагрузках.

Стоимость фундаментов составляет 4…6% общей стоимости здания. По способу изготовления фундаменты бывают сборные и монолитные.

Расчет фундаментов. В общем случае размеры подошвы фундамента назначают согласно требованиям норм проектирования основания зданий и сооружений, рассчитывая основания по несущей способности и по деформациям, что изложено в курсе оснований и фундаментов. Допускается предварительно определять размеры подошвы фундаментов зданий классов I и II, а также окончательно их назначать для фундаментов зданий и сооружений класса III при основаниях, сжимаемость которых не увеличивается с глубиной, из условия, что среднее давление на основание под подошвой фундамента не превышает значения, вычисляемого по расчетному давлению Rо, фиксированному для фундаментов шириной 1 м на глубине 2 м. Расчетное давление Rо зависит от вида и состояния грунта; его принимают по результатам инженерно-геологических изысканий площадки строительства.

Для окончательного назначения размеров фундамента расчетное давление на грунт основания R определяют по формулам:

При d =< 2м

(1)

При d > 2м

(2)

где b, d – соответственно ширина и глубина заложения проектируемого фундамента, м; d₀=2 м; - нагрузка от веса 1 м³ грунта, расположенного выше подошвы фундамента, кН/м³; =0,125 – коэффициент, принимаемый для основания, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами; =0,05 – то же, пылеватыми песками, супесями, суглинками, и глинами; =0,25 – коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами; =0,2 – то же, супесями и суглинками; =0,15- то же, глинами.

Давление на грунт у края фундамента, загруженного внецентренно в одном направлении, не должно превышать 1,2R, а в углу, при двухосном внецентренном загружении, - 1,5R.

Центрально-нагруженные фудаменты. Необходимая площадь подошвы:

A = ab = Nn/( R- _md ) (3)

Где N - нормативная сила, передаваемая фундаменту; d – глубина заложения фундамента; _m = 20 kH / м 3 - усредненная нагрузка от веса 1 м3 фундамента и грунта на его уступах.

Минимальную высоту фундамента с квадратной подошвой определяют;

(4)

Где R_bt - расчетное сопротивление бетона при растяжении; - среднее арифметическое между периметрами верхнего и нижнего оснований пирамиды продавливания в пределах полезной высоты фундамента h0.

Продавливающую силу принимают согласно расчету по первой группе предельных состояний на уровне верха фундамента за вычетом давления грунта по площади основания пирамиды продавливания:

(5)

В формуле (5) нагрузка от фундамента и грунта на нем не учитывается, так как он в работе фундаменты на продавливание не участвует. Полезная высота фундамента может быть вычислена по приближиенной формуле, выведенной на основании выражений (4), (5):

(6)

Фундаменты с прямоугольной подошвой рассчитывают на продавливание также по условию (4), принимая (((((((((((((?????????????

Где А₂ – площадь заштрихованной части подошвы на рис. 12.7; b₁и b₂ – соответственно верхняя нижняя стороны одной грани пирамиды продавливания.

Полную высоту фундамента и размеры верхних ступней назначают с учетом конструктивных требований, указанных выше.

Внешние части фундамента под действием реактивного давления грунта снизу работают подобно изгибаемым консолям, заделанным в массиве фундамента. Их рассчитывают в сечениях: I-I – по грани колонны, II-II – по грани верхней ступени, III-III – по границе пирамиды продавливания.

Полезную высоту нижней ступни принимают такой, чтобы они отвечала условию прочности по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении, начинающемся в сечении Ш-Ш. Для единицы ширины этого сечения

(7)

где на основании рис. 12.7

Кроме того, полезная высота нижней ступени должна быть проверена по прочности на продавливание по условию (4).

Армирование фундамента по подошве определяют расчетом на изгиб по нормальным сечениям I-I и II-II. Значение расчетных изгибающих моментов в этих сечениях

(8)

Сечение рабочей арматуры на всю ширину фундамента можно вычислить, принимая

(9)

Содержание арматуры в расчетном сечении должно обеспечивать минимально допустимый процент армирования в изгибаемых элементах.

При прямоугольной подошве сечение арматуры фундамента определяют расчетом в обоих направлениях. Если в результате окончательного расчета основания фундамента согласно указаниям норм проектирования оснований предварительно принятые размеры подошвы необходимо изменить, конструкция фундамента должна быть откорректирована.

Конструкцию внецентренно нагруженного фундамента рассчитывают теми же приемами, что и центрально-загруженного. При этом расчете давление на грунт определяют от расчетных усилий без учета массы фундамента и засыпки на нем. Изгибающие моменты, действующие в консольных частях фундамента, можно вычислять, заменяя трапециевидные эпюры давления равновеликими прямоугольниками.