Рекомендации по монолитным каркасам - файл n1.doc

Рекомендации по монолитным каркасам
скачать (2866 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc2866kb.03.11.2012 12:41скачать

n1.doc

МИНИСТЕРСТВО АРХИТЕКТУРЫ И СТРОИТЕЛЬСТВА
РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
Научно-исследовательское и экспериментально-проектное
республиканское унитарное предприятие «Институт БелНИИС»


УТВЕРЖДАЮ
Директор БелНИИС,

__________А. И. Мордич
11 марта 2003 г.


Р Е К О М Е Н Д А Ц И И




по расчету и конструированию монолитных железобетонных каркасов многоэтажных зданий системы БелНИИС с армированием плоских дисков перекрытий пространственными (объемными) арматурными каркасами

Минск 2003

Введение
В монолитных железобетонных каркасах гражданских зданий при конструировании плоских плит перекрытий чаще всего применяют армирование их плоскими сетками. Такое армирование, как показал анализ, опыт проектирования и строительства, недостаточно сконцентрировано в местах действия наибольших усилий, вызываемых нагрузкой, и вместе с тем является зачастую излишним в местах незначительных усилий. В БелНИИС в рамках выполняемых научно-исследовательских работ выполнен комплекс исследований и опытного конструирования. В результате разработана конструкция плоских плит перекрытий монолитных железобетонных каркасов, в которых в значительной мере устранены указанные недостатки. Вся рабочая арматура плит размещена по количеству примерно пропорционально действующим усилиям. Поскольку наибольшие по величине усилия от действующей нагрузки распределены в створах колонн, в этих створах и размещены скрытые в плоскости плиты перекрытия объемные арматурные каркасы, образующие несущие ригели, а плиты в пределах каждой ячейки каркаса таким образом защемлены по контуру в этих скрытых ригелях. Рациональное размещение арматуры, адекватное распределению усилий позволяет обеспечить требуемую несущую способность плит перекрытий при минимальном расходе арматурной стали. Рекомендации разработали: А.И. Мордич, В.Н. Белевич, В.Н. Симбиркин, Д.И. Навой.

Описание конструкции
Принципиальная конструкция плоского перекрытия монолитного железобетонного каркаса с армированием плиты этого перекрытия пространственными арматурными каркасами представлена на рис. 1. В плите 2



Рис.1. Принципиальная схема объемного армирования плиты плоского перекрытия монолитного железобетонного каркаса многоэтажного здания.

а – общий вид ячейки фрагмента каркаса и распределение изгибающих моментов в сечениях плиты перекрытия, б – схема объемного армирования плиты; 1- колонны, 2 – плита перекрытия, 3 – створ колонн, 4 –сечение в середине пролета ячейки перекрытия, 5 – объемные арматурные каркасы «условных» ригелей в створах колонн, 6 – поперечная арматура (хомуты) объемных арматурных каркасов, 7 – нижние плоские арматурные сетки ячеек перекрытия.

вдоль колонн 1 располагают объемные арматурные каркасы 5 с продольной нижней и верхней рабочей арматурой, количество которой определяют по расчету в соответствии с величиной и знаком изгибающего момента, действующего в створах 3 колонн 1. Поперечную арматуру этих арматурных каркасов 5 выполняют в виде полнозамкнутых хомутов 6. Хомуты 6 предназначены воспринимать возможные крутящие моменты относительно продольной оси каркаса5 (створа 3 колонн). В приопорных зонах у колонн 1 эти хомуты 6 их вертикальными ветвями должны в сочетании с бетоном плиты 2 обеспечить восприятие поперечного усилия (усилия продавливания плиты 2 колонной 1). В пролете между колоннами 1 хомуты 6 горизонтальными участками воспринимают изгибающий момент, действующий в плите 2 поперек створа 3 колонн (см. рис. 1а). Таким образом, в плите 2 в створах колонн 1 после укладки монолитного бетона образуется система перекрестных скрытых в пределах толщины плиты 2 железобетонных ригелей. Каждую ячейку плиты 2, огражденную указанными скрытыми ригелями, армируют понизу арматурными сетками 7, концы рабочей арматуры которых заведены за рабочую арматуру объемных каркасов, образующих указанные условные скрытые ригели. Тем самым, обеспечена анкеровка рабочей арматуры сеток 7 в этих условных ригелях.

Таким образом, в плоскости плиты 2 образована опорная система скрытых условных несущих ригелей с объемными арматурными каркасами 5 и плиты ячеек перекрытия, защемленные по четырем створкам в этих скрытых ригелях.

Чтобы обеспечить примерно одинаковые условия работы под нагрузкой всех ячеек плиты перекрытия, на наружном контуре плиты в створах наружного ряда колонн выполняют бортовую балку 3 (рис. 2) с высотой сечения, превышающей толщину плиты. В тех пролетах, где плита выполнена с консолью за наружный ряд колонн 1, устройство бортовой балки 3 необязательно. В крайних ячейках (пролетах) каркаса армирование условных скрытых ригелей объемными каркасами осуществляют аналогично (см. рис.2б), как и в рассмотренном выше случае (см. рис. 1б). Необходимо отметить, что в обоих рассмотренных случаях, если площади сечения верхних ветвей хомутов недостаточно для восприятия отрицательного момента Мol, действующего в пролете поперек створа колонн, сверху над объемным каркасом в каждом пролете между колоннами может быть размещена верхняя плоская арматурная сетка (см. рис.2в) с дополнительной поперечной рабочей арматурой 9.

Бортовые балки 3 также содержат объемные арматурные каркасы.



Рис.2. Объемное армирование плиты перекрытия в крайнем пролете, а – схема фрагмента каркаса, б – армирование, в – сетки с дополнительной поперечной рабочей арматурой, размещаемые над объемными каркасами.

1- колонны, 2 – плита перекрытия, 3 –бортовая балка перекрытия, 4 – створ колонн (ось условных ригелей), 5 – арматурный каркас средних условных ригелей, 6 - объемное армирование бортовой балки, 7 – поперечная арматура (хомуты) объемных арматурных каркасов условных ригелей, 8 – нижние плоские арматурные сетки ячеек перекрытия, 9 – дополнительная рабочая арматура верхних сеток, размещенных в створах колонн, 10 – распределительная арматура верхних сеток.

Конструирование.
1. Колонны каркаса могут иметь квадратное, прямоугольное или других форм сечение. Размер сторон b квадратного сечения может быть назначен по величине равный 30 см для зданий 5 и менее этажей, и 40 см - при высоте зданий 6…20 этажей.

2. Толщину плоской плиты перекрытия d следует назначать в пределах
22 < l / d<32, но не менее 18 см, где lшаг колонн.

Следует помнить, что неоправданно малая толщина плиты приводит к повышенному расходу стали на ее армирование, а при эксплуатации – к повышенным деформативности и трещинообразованию вследствие ползучести бетона от увеличенных напряжений.

3. Высоту сечения бортовой балки следует назначить в пределах (1,5…2,0)d, где d- толщина плиты перекрытия, а ширину сечения балки принимать равной ширине b колонны.

4. Ширину объемного арматурного каркаса условных ригелей в створах колонн по полю плиты следует принимать равной bs = 2b, где b – ширина сечения колонны. Объемный арматурный каркас условных ригелей изготавливают на стапелях на длину, как правило не более, чем 2 пролета (lx или ly ), общей длиной до 15м. Объединение объемных каркасов в единую плеть осуществляют установкой с фиксацией верхней и нижней продольной арматуры по месту над колоннами (рис 3). Причем следует предусматривать каркас одного направления под каждой колонной цельным и сквозным. Возможно выполнять объемные арматурные каркасы условных ригелей сквозными на всю ширину здания, а объемные арматурные каркасы условных ригелей вдоль здания попролетно объединять над колонной.



Рис.3. Варианты размещения объемных арматурных каркасов по плите перекрытия. а – при консолях плиты, б – при устройстве бортовой балки.

1 – сквозные объемные каркасы условных ригелей на два пролета, 2 – объемные каркасы условных ригелей с выпуском консоли плиты, 3 – арматура надопорных участков условных ригелей, объединяемая по месту над колонными, 4 – арматурный каркас консолей плиты, 5 – сквозные объемные каркасы бортовой балки, 6 – надопорная арматура каркасов 5, 7 – консоли плиты перекрытия.

5. Арматуру нижних сеток плиты перекрытия в каждой ячейке (рис 4) выполняют с размещением их концов за крайний ряд нижней рабочей арматуры объемных каркасов на величину lan = 200±10мм. Причем, из условий производства работ в каждой ячейке размещают, как правило по 2…3 сварные сетки с перехлестом laх их рабочей арматуры в середине ячейки, определенном по величине lan согласно указаний п. 5.38, формулы 186 и табл. 37 СНиП 2.03.01-84*.



Рис.4. Пример размещения сеток нижней арматуры в ячейке каркаса, вид в плане.

1 – рабочая арматура колонн, 2 – объемные арматурные каркасы условных ригелей, 3 – кромки арматурных сеток. Цифрами в кружках обозначена последовательность установки арматурных сеток ячейки.

6. Арматуру верхних сеток устанавливают непосредственно на объемные каркасы условных ригелей.

7. Сквозные проемы в плитах перекрытий для пропуска вертикальных коммуникаций между объемными арматурными каркасами можно устраивать любых размеров в пределах ячеек без пересечения арматуры объемных арматурных каркасов. В пределах плана объемных арматурных каркасов можно устраивать одиночные сквозные отверстия с наибольшим размером в плане в пределах 10-15 см и при расстоянии между ними не менее 50см.

8. При размещении арматуры в элементах каркаса должны быть полностью соблюдены требования СНиП.2.03.01-84* по конструированию и назначению вида и количества строительной арматурной стали. При этом в качестве продольной рабочей арматуры объемных каркасов условных скрытых ригелей, рабочей арматуры нижних и верхних сеток следует назначать преимущественно сталь класса А-500с, в качестве поперечной арматуры условных ригелей диаметром 8мм сталь класса А-III(А-400), распределительная арматура верхних сеток -сталь класса А-I(диаметр 6мм). Пример размещения рабочей арматуры плиты представлен на рис 5а-5в.



Рис.5а. Размещение рабочей арматуры объемного армирования условных ригелей.

1 – рабочая пролетная нижняя арматура средних ригелей, 2 – рабочая верхняя арматура над колоннами, 3 – пролетная рабочая арматура бортовых балок, 4 – надопорная верхняя рабочая арматура бортовых балок.



Рис. 5б. Рабочее армирование плиты перекрытия в пределах каждой ячейки каркаса.

5- нижняя рабочая арматура сетки плиты, 6 – нижняя рабочая арматура консоли плиты.



Рис.5в. Поперечная верхняя арматура объемного армирования условных ригелей.

7 – полно замкнутые хомуты, 8 – рабочая арматура верхних сеток над условными ригелями.

Расчет монолитного каркаса



1. Расчет (определение усилий и перемещений в элементах) монолитного каркаса с объемным (ригельным) армированием перекрытий следует выполнять по пространственным расчетным схемам на действие нагрузок, величины и сочетания которых следует определять в соответствии с действующими нормами проектирования строительных конструкций.

2. Ригельное армирование монолитной плиты перекрытия предполагает, что усилия, действующие на участках плиты с принятой шириной условного ригеля, расположенных в створах колонн каркаса, значительно выше, чем усилия на остальной площади плиты. Для получения расчетным путем такого распределения усилий в плите перекрытия условные ригели следует моделировать элементами, изгибная жесткость которых превосходит жесткость плиты на других (средних) участках (см. ниже).

3. Для определения усилий и перемещений условные ригели перекрытий следует моделировать стержневыми конечными элементами прямоугольного поперечного сечения, высота которого равна толщине плиты перекрытия d, а ширина – ширине зоны ригельного армирования bs (рис. 6). Элементы, представляющие условные ригели, должны быть жестко соединены с колоннами.


Рис. 6. Расчетные сечения условных ригелей
4. Монолитную плиту перекрытия в пределах ячеек между створами колонн с пролетами lx и ly (см. рис. 1 и 2) следует моделировать элементами плоской оболочки, жестко сопряженными со стержневыми элементами условных ригелей. Изгибная (цилиндрическая) жесткость этих элементов должна быть уменьшена по сравнению с жесткостью монолитной плиты без трещин. Указанную жесткость следует назначать таким образом, чтобы при расчетной вертикальной нагрузке максимальный положительный изгибающий момент, действующий в ячейке плиты перекрытия, был примерно равен (но не превышал) расчетной несущей способности плиты с принятым продольным армированием 7 (см. рис. 1). При этом максимальный расчетный прогиб диска перекрытия от нормативной вертикальной нагрузки не должен превышать 0,5 от предельного значения, установленного нормами. Допускается принимать различную жесткость элементов плиты в двух взаимно перпендикулярных направлениях (ортотропные элементы).

5. Все нагрузки, действующие на каркас здания, следует прикладывать к тем элементам расчетной модели, которые моделируют конструктивные элементы каркаса, нагруженные данными нагрузками в соответствии с условиями эксплуатации.

6. При определении площади сечения продольной рабочей арматуры объемных каркасов условных ригелей по прочности ширину сечения ригеля следует принимать с учетом вовлекаемого в работу на сжатие бетона примыкающих участков монолитной плиты. Эту ширину сечения ригеля bef (см. рис. 6) следует принимать равной 1/6 размера ячейки каркаса в направлении, перпендикулярном пролету ригеля, но не более чем по 1 м, в каждую сторону от его оси. При этом значения усилий в условных ригелях следует определять как равнодействующие усилий, определенных по указанному выше полному расчетному сечению условного ригеля, т.е. как сумму усилий, действующих в стержневом элементе условного ригеля в пределах объемного каркаса, и действующих на примыкающие с обеих его сторон участки плиты, вовлекаемые в работу ригеля.

7. Проверку на продавливание плоской плиты перекрытия колонной следует выполнять согласно п. 3.42 СНиП 2.03.01-84* с учетом поперечной арматуры условных ригелей.

8. Площадь поперечного сечения дополнительной рабочей арматуры 9 (см. рис. 2) верхних сеток определяют по величинам отрицательных изгибающих моментов, действующих поперек условного ригеля, с учетом частичного восприятия этих моментов верхней горизонтальной ветвью поперечных хомутов ригеля.
Научный руководитель А.И. Мордич

Зав. лабораторией
несущих конструкций В.Н. Белевич

Старший научный сотрудник,
к.т.н. В.Н. Симбиркин
Ведущий инженер Д.И. Навой.

Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации