Принципы расчета и конструирования второстепенной балки монолитного ребристого перекрытия. Принципы расчета и конструирования главной балки монолитного ребристого перекрытия

Второстепенную балку рассчитывают как неразрезную конструкцию, опирающуюся на главные балки и наруж­ные стены на равномерно распределенную нагрузку (g₁ + v), передаваемую плитой с полосы b_f и нагрузку от собственной массы g₂ балки Q=(g2+v)br+g2 Изгибающие моменты и поперечные силы при рав­ных или отличающихся друг от друга в пределах 20 % пролетах определяют с учетом перераспределения уси­лий по формулам:

в первом пролете: M=(g*(L01)2)/11 на первой от края опоре;M2=(g*(L01)2)/24

в остальных проле­тах и над опорами M2=(g*(L01)2)/10

При конструировании второстепенных балок должны быть выполнены следующие требования:

а) армирование балок при ширине от 150 до 250 мм следует производить двумя плоскими каркасами с односторонним расположением растянутой арматуры. Плоские сварные каркасы объединяют в пространственные с помощью горизонтальных поперечных стержней, устанавливаемых через 1-1,5 м;

б) диаметр продольной арматуры рекомендуется назначать от 12 до 25 мм, конструктивной — не менее 10 мм, хомутов — из условия сварки с продольными стержнями по приложению IХ [ 1 ];

в) продольная арматура должна быть заведена за грань свободной опоры не менее, чем на 15 d, где связывается по низу стыковыми стержнями;

г) максимально допустимый по конструктивным соображениям шаг поперечных стержней на опорных участках длиной ¹/₄ пролёта равен: не более h /2 и не более 150 мм, при h ≤400 мм; при h >400 мм — не более h /3 и не более 500 мм; на остальной части пролета шаг поперечных стержней должен быть не более ¾ h и не более 500 мм;

Главные балки располагают в продольном или попе­речном направлении.

Главную балку армируют в пролете двумя или тремя плоскими каркасами. На главную балку нагрузка передается через сжатую зону на опоре второстепенной балки — в средней части высоты главной балки. Эта местная сосредо­точенная нагрузка воспринимается подвесками: попереч­ной арматурой главной балки и дополнительными сетка­ми в местах опиранчя второстепенных балокПри определении нагрузки на главную балку принимается допущение: действие сосредоточенных сил (опорных реакций прокатных балок настила) заменяется эквивалентной погонной нагрузкой, приложенной вдоль верхнего пояса главной балки. "Грузовая" площадь для главной балки

Погонная нормативная нагрузка на главную балку пролетом собирается с "грузовой" площади шириной

Где =1,05- коэффициент учитывающий влияние собственной массы главной балки на увеличение изгибающего момента. Расчетное значение погонной нагрузки:

Расчетный максимальный изгибающий момент:

Расчетная максимальная поперечная сила:

Каменные и армокаменные конструкции: области применения, достоинства и недостатки. Материалы для каменных конструкций. Прочность и деформативность каменной кладки. СП 15.13330.2012

В настоящее время каменные конструкции, обладающие высокой огнестойкостью и долговечностью, широко применяются при возведении фундаментов и стен зданий, подпорных стен, дымовых труб, водонапорных башен, плотин, канализационных коллекторов, резервуаров и других сооружений. К недостаткам каменных конструкций следует отнести трудности механизации работ при мелких штучных камнях, недостаточную прочность кирпича, что приводит к большому расходу материалов, рабочей силы и ограничивает этажность зданий. Поэтому уже в середине прошлого века стали применять блоки из бетона и кирпича и стеновые панели.

Каменными называют конструкции, выполняемые из каменной кладки, состоящей из природных или искусственных камней, соединяемых между собой раствором.

Каменные материалы различают:

1. по происхождению – природные и искусственные;

2. величине – кирпич высотой 65, 88 и 103 мм, крупные блоки и панели высотой 500 мм и более;

3. структуре – сплошные, пустотелые, пористые;

4. пределу прочности:

• камни малой прочности, марки: 4- 50 (кгс/см²) (сырцовый кирпич, слабые известняки, легкий кирпич);
• камни средней прочности, марки: 75- 200 (кгс/см²) (обычный кирпич, бетонные и природные камни);
• камни высокой прочности, марки: 250- 1000 (кгс/см²) (клинкерный кирпич, бетонные и тяжелые природные камни);

5. морозостойкости: F15, F25, F35, F50, F75, F100, F150, F200, F300.Морозостойкость определяется количеством циклов попеременного замораживания и оттаивания, которые выдерживает образец без снижения прочности более чем на 25 % от первоначальной.

Долговечность каменных материалов зависит от морозостойкости и определяется сроком службы конструкций без снижения эксплуатационных свойств. Строительные нормы устанавливают три срока службы каменных конструкций: 100, 50 и 25 лет.

Растворы для каменных кладок При плотности массы в сухом состоянии 1500 кг/м³ и более растворы относят к тяжелым; до 1500 кг/м³ – к легким. В тяжелых растворах применяются плотные заполнители, в легких – пористые. По виду вяжущих различают цементные, известковые и смешанные (цементно-известковые и цементно-глиняные) растворы. Известь и глина являются пластификаторами, обеспечивающими удобоукладываемость раствора, отчего швы кладки заполняются более равномерно и повышается прочность кладки. Расчетные сопротивления кладки на “жестком” цементном растворе ниже на 15 %, чем на смешанных растворах.

Арматура каменных конструкций При сетчатом армировании горизонтальных швов кладки применяется арматура классов Вр-I и А-I. Для продольной и поперечной арматуры, анкеров и связей – арматура классов А-I, A-II и Вр-I.

Прочность кладки при растяжении и срезе значительно ниже прочности на сжатие и зависит от сцепления раствора с камнем в горизонтальных швах. Раствор вертикальных швов мало влияет на прочность, и в расчетах это влияние не учитывают. Различают нормальное и касательное сцепление раствора швов с камнем. При нормальном сцеплении сила N действует перпендикулярно плоскости шва (вертикально), а при касательном сцеплении сила направлена параллельно плоскости шва (горизонтально). Рис. 2. Сцепление раствора швов с камнем: а) нормальное,;б) касательное, Прочность нормального и касательного сцепления зависит в основном от марки раствора. Оказывает влияние шероховатость поверхности камня, его пористость и влажность, а также подвижность раствора.

Прочность при нормальном S и касательном сцеплении, МПа, определяется по формулам, соответственно:

гдеR2 – прочность раствора.

Если растягивающее усилие направлено вертикально, кладка разрушается по неперевязанному сечению, а если усилие действует горизонтально, разрушение происходит по перевязанному сечению: по зигзагообразной трещине через швы кладки или по вертикальной трещине с разрывом кирпичей (рис. 3). В соответствии с этим различают три вида прочности кладки при растяжении:Рис. 3. Разрушение: а) по неперевязанному сечению; б) по перевязанному сечению; сечение 1-1 – разрушение по швам кладки; сечение 2-2 – разрушение с разрывом кирпичей 1) по неперевязанному сечению  2) перевязанному сечению (сечение 1-1, рис. 3)

3) перевязанному сечению (сечение 2-2, рис. 3) , гдеRt – прочность камня на растяжение.

Для расчета по перевязанному сечению принимают наименьшее значение Rut1 или Rut2. Прочность Rut относят при расчете к единице площади горизонтального сечения, а Rut1 и Rut2 – к единице площади вертикального сечения кладки.Рис. 4. Сопротивление: а) по неперевязанному сечению; б) по перевязанному сечению.

Сопротивление кладки растяжению при изгибе по неперевязанному сечению

Сопротивление кладки растяжению по перевязанному сечению

Кладка при действии горизонтальной силы может быть срезана по неперевязанному шву. При этом прочность составляет.

Каменная кладка деформируется как упругопластический материал. Полная деформация состоит из упругой и пластической составляющих. В течение первых трех лет рост пластической деформации затухает, если напряжения в кладке не превышают 80…90 % от прочности кладки. В противном случае происходит ее разрушение. При испытании кладки загружением до разрушения получают график зависимости напряжений от деформаций (рис. 5). При малых напряжениях график прямолинеен, а напряжения можно получить по деформациям через модуль упругости (начальный модуль деформаций):  При повышении напряжений график искривляется, и модуль деформации кладки уменьшается . Если график экстраполировать после момента разрушения кладки до точки, где то на оси ординат напряжения будут примерно равны 1.1Ru. Линейная зависимость модуля деформаций от напряжений

Начальный модуль упругости E0 может быть выражен через предел прочности:E0=aRu, где a – упругая характеристика кладки, зависящая от вида кладки и марки раствора

Модуль деформации кладки E должен приниматься:

а) для определения усилий в кладке при расчете конструкций по прочности кладки E=0.5E0

б) при определении деформаций кладки, периода колебаний и жесткости каменных конструкций E=0.8E0.

Расчёт по прочности центрально сжатых каменных элементов. Армокаменные конструкции. Виды армирования каменной кладки и принципы расчёта центрально сжатых элементов с сетчатым армированием.

 

Расчет каменных и армокаменных конструкций ведут по методу предельных состояний. При этом учитывают две группы предельных состояний: первая — по несущей способности (прочности и устойчивости), вторая — по образованию и раскрытию трещин и по деформациям. Расчет по первой группе выполняют всегда и для всех видов конструкций. Расчет по второй группе выполняют для конструкций, где не допускаются трещины (облицовка резервуаров) или требуется ограничение их раскрытия (внецентренно сжатые элементы с большими эксцентриситетами), ограничиваются деформации по условиям совместной работы смежных конструкций (стеновые заполнения каркасов зданий) и др. Целью расчета являются подбор сечений элементов конструкций или проверка имеющихся сечений.

Несущую способность неармированных центрально-сжатых элементов (внутренние столбы с равнопролетными прогонами) считают обеспеченной, если соблюдается условие

N ≤ m_g φRA

m_g=1-ηN_g/N

где N – расчетная продольная сила; m_g – коэффициент, учитывающий влияние длительной нагрузки; φ – коэффициент продольного изгиба; R - расчетное сопротивление сжатию кладки; А – площадь сечения элемента; η - коэффициент зависимый от гибкости (по СП); N_g – расчетная продольная сила от длительных нагрузок.

Армирование значительно повышает несущую способность, монолитность и улучшает совместную работу отдельных частей здания. Виды армирования: - поперечное (сетчатое с расположением сеток в горизонтальных швах); - продольное (из продольных арматурных стержней с хомутами) с расположением внутри кладки в швах между кирпичами или бороздах, оставляемых в кладке, либо снаружи. Поперечное применяется для элементов, работающих на сжатие; продольное - растяжение, изгиб и внецентренное сжатие. Поперечное сетчатое армирование с расположением арматуры в горизонтальных швах кладки препятствует развитию в ней поперечных деформаций, повышая ее прочность до 2-2,5 раз. Стержни сеток при этому работают на растяжение.

 

Поперечное (сетчатое) армирование каменной клад­ки выполняют укладкой арматурных сеток в горизон­тальные швы. При сжатии элемента сетки препятствуют развитию в кладке поперечных деформаций растяжения и этим увеличивают ее несущую способность.

Применяют прямоугольные сетки и типа «зигзаг». Сетки изготовляют из холод­нотянутой проволоки диаметром не менее 3 мм или из круглой стали класса A-I. Диаметр арматуры должен быть не более: в случае пересечения стержней в швах

5 мм, без пересечения стержней в швах 8 мм. Расстояние между стержнями сетки (размер ячеек) рекомендуется принимать 3—12 см.

Расстояние s между сетками по высоте элемента дол­жно быть не более 40 см (или через пять рядов кирпич­ной кладки). Толщина швов кладки должна быть больше диаметра арматуры не менее чем на 4 мм. Марка раствора для армокаменных конструкций принимается не ниже 50.

Количество арматуры в кладке определяется процен­том армирования по объему

где V_a и V_k — объемы арматуры и кладки.Для квадратной сетки из арматуры сечением f_a с раз­мером ячейки с при расстоянии между сетками по высо­те s процент армирования Количество сетчатой арматуры, учитываемой в расче­те, принимается не менее 0,1% и не более 1%. Сетчатое армирование наиболее целесообразно для центрально-сжатых элементов. Во внецентренно-сжатых элементах эффективность применения сеток зависит от эксцентри­ситета е₀ и гибкости элементов λ. Чем больше эксцентри­ситет е₀ , тем менее эффективны сетки. Поэтому нормы не рекомендуют применять сетчатое армирование при экс­центриситетах, выходящих за пределы ядра сечения (для прямоугольных сечений при е₀ >0,33y), а также при гиб­кости элемента λ^h_пр > 15 или λ^r_пр >53.

Расчет прочности центрально сжатой кладки с сетчатым армированием:

, N - расчетная продольная сила;

R_sk - расчетное сопротивление при центральном сжатии, определяемое для армированной кладки из кирпича всех видов и керамических камней со щелевидными вертикальными пустотами по формуле:

где: R - расчетное сопротивление неармированной кладки при тех же материалах;

m - коэф. армирования кладки по объему (см. выше);

j - коэффициент продольного изгиба, определяемый по табл. 18 СНиП в зависимости от гибкости и упругой характеристики кладки с сетчатым армированием a_sk;

mg - коэффициент, учитывающий влияние длительной нагрузки и