Билет № 16

1.Снеговая нагрузка.

Расчетная линейная нагрузка на ригель рамы от снега qсн опред-ся по ф-е: qсн = ncp0bф, где p0- вес снегового покрова на земле, зависящий от района строительства; c - коэф. перехода от нагрузки на земле к нагрузке на 1м2 проекции кровли, =1; bф - шаг ферм; n - коэф. перегрузки. Коэф.перегрузки зависит от отношения нормативного собственного веса покрытия gнкр к весу снегового покрова p0. При сильных ветрах часть снега сносится с покрытия, и поэтому при строительстве в районах с сильными зимними ветрами расчетная снеговая нагрузка может быть снижена. Также снижается нагрузка на покрытие зданий с неутепленной кровлей и уклоном для отвода воды при избыточных тепловыделениях.

2. Унификация размеров и конструктивных схем зданий с железобетонным каркасом.

Унификация размеров и конструктивных схем зданий

Чтобы одни и те же типовые элементы можно было широко применять в различных зданиях, расстояния между колоннами в плане (сетка колонн) и высоты эта­жей унифицируют, т. е. приводят к ограниченному числу размеров.Основой унификации размеров служит единая мо­дульная система, предусматривающая градацию разме­ров на базе модуля 100 мм или укрупненного модуля, кратного 100 мм.Для одноэтажных промышленных зданий с мостовы­ми кранами расстояние между разбивочными осями в продольном направлении (шаг колонн) принято равным 6 или 12 м, а между разбивочными осями в поперечном направлении это расстояние (пролеты здания) принято кратным укрупненному модулю 6 м, т. е. 18, 24, 30 м и т. д. (рис. Х. З,а). Высота от пола до низа основной несу­щей конструкции принята кратной модулю 1,2 м, напри­мер 10,8; 12 м и т. д. до 18 м.Для многоэтажных промышленных зданий принята унифицированная сетка колонн 9×6, 12X6 м под вре­менные нормативные нагрузки на перекрытия 5, 10 и 15 кН/м2 и сетка колонн 6><6 м под временные норма­тивные нагрузки 10, 15, 20 кН/м2; высоты этажей прини-

Мают кратными укрупненному модулю 1,2 м, например 3,6; 4,8; 6 м (рис. Х. З, б).В гражданских зданиях укрупненным модулем для сетки осей принят размер 600 мм. Расстояние между осями сетки в продольном и поперечном направлениях назначают от 3 до 6,6 м. Высоты этажей, кратные моду­лю 300 мм,— от 3 до 4,8 м.На основе унифицированных размеров оказалось воз­можным все многообразие объемно-планировочных реше­ний зданий свести к ограниченному числу унифициро­ванных конструктивных схем, т. е. схем, где решение каркаса здания и его узлов однотипно. Все это позволи­ло создать типовые проекты зданий для массового при­менения в строительстве.Чтобы взаимоувязать размеры типовых элементов зданий, предусмотрены три категории размеров: номи­нальные, конструктивные и натурные. Влияние технологических схем производства на конструктивные формы железобетона. Для сборных унифицированных конструкций огромное значение имеет технологичность массового изготовления их элементов на заводе или полигоне с применением современных машин и механизмов. Часто требования технологичности оказывают влияние на конструктивное решение самого элемента. Например, при конвейерной и поточно-агрегатной технологии обычно применяют членение каркасов многоэтажных зданий на более технологичные прямолинейные элементы, хотя последние и менее выгодны с точки зрения расхода материалов и затрат труда на устройство стыков. При использовании другой технологии (например, стендовой) изготовление колонн с выступающими консолями может оказаться достаточно удобным, что позволит устраивать стыки элементов каркаса в точке нулевых изгибающих моментов, и в результате уменьшить расход материалов.

Конструкции должны быть также технологичными и при монтаже, т.е. допускать удобную установку и крепление в проектном положении. Поэтому членение конструкции на сборные элементы часто опредетяются и технологичностью на монтаже. Например, в каркасах многоэтажных зданий стык колонн для удобства монтажа устраивают на 0,8...1 м выше уровня перекрытия. Элементы и конструкции по возможности следует укрупнять с учетом имеющихся транспортных и монтажных средств. Масса элементов при многоэтажном строительстве обычно не превышает 5 т. Для одноэтажных промышленных зданий применяют элементы массой 10...20 т и более, причем их длина может достигать 24 м. Габариты элементов сборных конструкций ограничиваются в основном условиями транспортирования. Особое внимание при выборе конструктивного решения следует уделять применению унифицированных индустриальных типовых изделий массового заводского производства при минимальном числе типоразмеров. Применение унифицированных типовых изделий позволяет максимально механизировать и автоматизировать процесс их изготовления, что значительно снижает стоимость конструкции, упрощает и ускоряет процесс их монтажа.

3.Железобетонные арки: основы расчета.

При пролете свыше 30 м железобетонные арки становятся экономичнее ферм. Наиболее распространенные арки - двухшарнирные - выполняют пологими со стрелой подъема f=(1/6..l/8)l. Распор арки обычно воспринимается затяжкой. В конструктивном отношении выгодно очертание оси арки, близкое к кривой давления. Арочный момент

 

 , (1)

 

где Mbmx- балочный момент; Н - распор арки.

 

Очертание кривой давления находят, полагая Mx =0. Тогда

 

 . (2)

 

При равномерно распределенной нагрузке и несмещаемых опорах кривая давления арки будет квадратной параболой

 

 . (3)

где   .

Полного совпадения оси арки с кривой давления достичь не удается, так как при различных схемах загружения временной нагрузкой, а также под влиянием усадки и ползучести бетона неизбежно возникают изгибающие моменты. Влияние ползучести бетона особенно существенно в большепролетных арках. В связи с этим принимают такое очертание оси, при котором расчетные усилия будут наименьшими. Для типизации конструкции и упрощения производства работ очертание оси пологих двухшарнирных арок обычно принимают по окружности.

Конструирование арок выполняют по общим правилам, как для сжатых элементов. Сечение арок может быть прямоугольным и двутавровым (рис. 1), чаще с симметричным двойным армированием, так как возможны знакопеременные изгибающие моменты. Затяжку выполняют предварительно напряженной. Для уменьшения провисания затяжки через каждые 5...6 м устраивают железобетонные или стальные подвески.

Двухшарнирная арка двутаврового сечения с предварительно напряженной затяжкой пролетом 36 м, изображенная на (рис. 1), собрана из шести блоков. Затяжку изготавливают в виде целого элемента с опорными блоками, что повышает надежность работы распорной конструкции. В качестве напрягаемой арматуры затяжки применяют канаты, натягиваемые на упоры. Блоки на монтаже соединяют сваркой либо выпусков арматуры, либо закладных деталей. Стыковые швы замоноличивают.

Рис.1. Железобетонная арка двутаврового сечении с затяжкой

 

Большепролетные высокие арки имеют более сложное очертание оси, их обычно выполняют трехшарнирными. Распор арки передают на фундаменты и грунты основания. При слабых грунтах для восприятия распора арки устраивают затяжку, расположенную ниже уровня пола.

Арки рассчитывают на вес покрытия и арки, сплошную и одностороннюю нагрузку от снега и сосредоточенную нагрузку от подвесного транспорта. Большепролетные арки рассчитывают также на усадку и ползучесть бетона, а высокие арки - на ветровую нагрузку. В расчетной схеме очертание пологой двухшарнирной арки принимают по квадратной параболе (рис.2,а), Высоту и ширину сечения арки предварительно принимают

 

h=(1/30…1/40)l; b=(0,4…0,5)h. (4)

 

Площадь сечения арматуры затяжки предварительно подбирают по распору

 . (5)

 

Двухшарнирные арки рассчитывают как статически неопределимые системы с учетом влияния перемещений от изгибающих моментов и нормальных сил. Для предварительно напряженной затяжки в расчете перемещений учитывают приведенную площадь бетона   . Предварительное напряжение затяжки, в результате которого деформаций арматуры оказываются выбранными, уменьшает подвижность опор арки и приближает её работу под нагрузкой к работе арок с неподвижными пятами. При этом распор H увеличивается, а изгибающий момент арки уменьшается.

Трехшарнирные арки статически не определимы. Если опоры расположены в одном уровне, то распор

 

 , (6)

где   - балочный момент в середине пролета арки.

Усилия M, Q, N определяют определяют в нескольких сечениях по длине арки (рис. 2,б). Изгибающие моменты определяют по формуле (1), продольные и поперечные силы

 

Q = Qbm cos φ – H sin φ; (7)

 

N = H cos φ + Qbm sin φ, (8)

 

где φ - угол между касательной к оси арки в рассматриваемом сечении и горизонтальной прямой; Qbm - балочная поперечная сила.

Усилия в сечениях, вычисленные от разных загружений, сводят в таблицу, по которой устанавливают максимальные и минимальные расчетные усилия. Сечение арматуры подбирают по формулам для сжатых элементов. Чтобы учесть влияние продольного изгиба в плоскости кривизны, расчетную длину принимают: для трехшарнирной арки - 0,58s, для двухшарнирной - 0,54s, для бесшарнирной - 0,36 s(где s - длина дуги). Поперечные силы в арках незначительны; поперечные стержни ставят по расчету и конструктивным соображениям. Арматуру затяжки подбирают как для растянутого элемента по условиям прочности и трещиностойкости.