Фактор деформативности при проектировании многоэтажных железобетонных каркасных зданий

Тверь 2020 г.

Оглавление

Введение. 3

1. Фактор деформативности при проектировании многоэтажных железобетонных каркасных зданий. 4

2. Выбор каркасных материалов для многоэтажных железобетонных каркасных зданий 10

Заключение. 20

Список использованной литературы.. 21

 

 

Введение

В последние годы в России интенсивно развивается гражданское строительство с применением сборных железобетонных каркасных систем, которые обладают гибкой планировкой, экономичностью, технологичностью производства работ и скоростью монтажа конструкций. Легкие каркасы пригодны для возведения не только одноэтажных зданий, но и многоэтажных высотой до пяти этажей. В этом случае нагрузки на колонны значительнее, чем в малопролетных одноэтажных зданиях, но все же ниже, чем в большепролетных, поэтому сечения колонн в многоэтажных зданиях подобны сечениям колонн, обычно применяемых в одноэтажных зданиях.

Перекрытия часто выполняются из монолитного железобетона, иногда с неизвлекаемой опалубкой из профилированных стальных листов. Встречаются также и перекрытия сухого монтажа, Односемейные дома (один - три этажа) также часто имеют несущий каркас из стали, алюминия (например "Алюсюис"), или древесины; реже при меняются бескаркасные системы из металлических панелей (стальные "Бритиш Стил", алюминиевые — "Алкоа" "Рейнольдс").

Одним из ключевых фактов, которые необходимо учитывать при проектировании многоэтажных железобетонных каркасных зданий и сооружений – это фактор возможной деформативности. Деформативность представляет собой свойство податливости материалов к изменению первоначальной формы. Деформативность характеризует способность каркасных материалов здания к изменению формы и размеров без отклонения от величины его массы.

Целью данной работы является изучение причин, влияющих на снижение деформативности многоэтажных железобетонных каркасных зданий.

Фактор деформативности при проектировании многоэтажных железобетонных каркасных зданий

Основания и несущие конструкции здания или сооружения должны быть спроектированы и возведены таким образом, чтобы в процессе его строительства и в расчетных условиях эксплуатации была исключена возможность:

· разрушения или повреждения конструкций, приводящих к необходимости прекращения эксплуатации здания;

· недопустимого ухудшения эксплуатационных свойств конструкций или дома в целом вследствие деформаций или образования трещин.

Конструкции и основания здания или сооружения должны быть рассчитаны на восприятие следующих нагрузок и воздействий:

· постоянные нагрузки от собственного веса несущих и ограждающих конструкций;

· временные равномерно распределенные и сосредоточенные нагрузки на перекрытия;

· снеговые нагрузки для данного района строительства;

· ветровые нагрузки для данного района строительства.

Нормативные значения перечисленных нагрузок, учитываемые неблагоприятные сочетания нагрузок или соответствующих им усилий, предельные значения прогибов и перемещений конструкций, а также значения коэффициентов надежности по нагрузке должны быть приняты в соответствии с требованиями СП 20.13330.2016 Нагрузки и воздействия. Должны быть учтены также указанные в задании на проектирование дополнительные требования заказчика (например, к нагрузкам от печей, каминов, тяжелых элементов навесного оборудования и т.д.)[1].

К основным требованиям по проектированию железобетонных каркасных зданий относится[2]:

· применять, как правило, симметричные решения с равномерным распределением масс и жесткостей и устраивать антисейсмические швы в зданиях со сложным очертанием в плане или с разными конструкциями отдельных участков;

· стремиться к максимальному снижению массы несущих и ограждающих конструкций за счет применения легких эффективных материалов и компоновки конструкций;

· обеспечивать возможность развития в железобетонных каркасах пластических деформаций, а жесткие узлы каркасов усиливать применением сварных сеток, спиралей или замкнутых хомутов, особое внимание уделять усилению поперечной арматурой зон действия максимальных перерезывающих сил;

· обращать внимание на сопряжения сборных и сборно-монолитных конструкций, избегать хрупких соединений, неспособных к развитию упругопластических деформаций;

· при замоноличивании сопряжений обеспечивать с помощью выпусков арматуры, устройством шпонок и другими мероприятиями надежную связь укладываемого на место бетона с бетоном сборных конструкций;

· стремиться к укрупнению элементов и сокращению числа соединений при разрезке сборных с сборно-монолитных каркасов;

· обеспечивать при применении стальных каркасов возможность использования пластических резервов работы материала отдельных элементов и узлов, а также путем постановки специальных устройств энергопоглотителей, упругофрикционных соединений на высокопрочных болтах и др.;

· развитие пластических деформаций допускается, как правило, в элементах, работающих на изгиб и сдвиг, которые должны иметь конструктивные формы, характеризующиеся низким уровнем концентрации напряжений; области (зоны) развития пластических деформаций следует выносить из зон сварных и болтовых соединений.

Фундаменты дома должны быть запроектированы с учетом физико-механических характеристик грунтов, предусмотренных в СП 22.13330.2016 Основания зданий и сооружений, характеристик гидрогеологического режима на площадке застройки, а также степени агрессивности грунтов и грунтовых вод по отношению к фундаментам и подземным инженерным сетям и должны обеспечивать необходимую равномерность осадок оснований под элементами здания или сооружения[3].

Особенностью каркасов многоэтажных зданий из сборного железобетона является большое количество узловых сопряжений, которые в соответствии с принятой системой разрезки здания на элементы, располагаются, как правило, в наиболее напряженных зонах. При этом для стыков сборных элементов характерна повышенная деформативность вследствие обмятия бетона по контактным поверхностям и трещинообразования, податливости сварных соединений арматуры и закладных деталей. Кроме того, в узловых сопряжениях в большей степени проявляется физическая и конструктивная нелинейность и их податливость меняется в зависимости от напряженно-деформированного состояния. Экспериментальные исследования показывают, что переменная податливость сопряжений приводит к существенному (до 40%) перераспределению усилий

Под податливостью стыка понимается повышенная деформативность соединения на малом, по отношению к высоте сечения, участке длины стыка по сравнению с деформативностью стыкуемых элементов. По физической сути податливость соединения равна смещению, вызванное единичной силой - при сжатии-растяжении, сдвиге или повороте[4].

Деформативность стыков несущих элементов каркаса - колонн, ригелей, плит перекрытий, элементов диафрагм жесткости и фундаментов может быть вызвана следующими факторами: снижение расчетных стыкуемых площадей конструкций для обеспечения соединений арматуры; обмятие бетона конструкций и шва по контактным поверхностям и развитие, вследствие этого, неупругих деформаций; пониженная трещиностойкость и сопротивляемость развитию трещин бетона шва; податливость сварных соединений арматуры и закладных деталей и т.д.

При изменении напряженно-деформированного состояния узлового сопряжения вследствие проявления физической и конструктивной нелинейности деформативность сопряжения изменяется[5].

Пространственная жесткость здания обеспечивается в поперечном направлении многоэтажными рамами с жесткими узлами, а в продольном — вертикальными стальными связями или же вертикальными железобетонными диафрагмами, располагаемыми по рядам колонн. Если в продольном направлении связи или диафрагмы по технологическим условиям не могут быть поставлены, их заменяют продольными ригелями. В этом случае пространственная жесткость и в продольном направлении обеспечивается рамной системой.

К основным причинам, влияющим на снижение деформативности железобетонных зданий и сооружений относятся:

1) Конструкционные:

· несоответствие характеристик плотности, прочности, морозостойкости,

· водонепроницаемости, деформативности и других проектных показателей бетона;

· арматура и сорта металлического проката не соответствуют по химическому составу и прочности проекту и нормативным требованиям. Произведена несоответствующая по параметрам замена;

· использование сильно корродированной арматуры;

· расположение рабочий стержней арматуры, сеток и каркасов не соответствует проектному положению, сечение арматуры уменьшено;

· недостаточная толщина защитного слоя бетона (на бетонной поверхности имеются обнажения арматуры, раковины и поры);

· отклонение геометрических размеров элементов конструкций от проектных значений;

· наличие воздействий, которые не были предусмотрены при проектировании (непроектное складирование материалов на перекрытиях, температурновлажностные воздействия и др.);

· анкеровка и положения закладных деталей не соответствуют проектным.

2) Технологические:

· соединения арматурных стержней, каркасов и сеток производятся с нарушением требований соответствующих нормативов;

· несоответствие требованиям проекта и нормам в расположении и исполнении рабочих швов при бетонировании;

· пренебрежение мероприятиями по уходу за бетоном в зимний и летний период времени (появление усадочных трещин на поверхностных слоях бетона, снижение его прочности);

· несоблюдение норм и правил зимнего бетонирования;

· недоуплотнение бетона (возникновение пор и пустот, снижающих прочность бетона, показатели его долговечности и др. свойств) либо чрезмерное виброуплотнение (расслоение бетонной смеси);

· изначально неправильное, нескорректированное положение опалубки, преждевременное ее снятие;

· сооружение недостаточно жесткой, деформирующейся во время укладки бетона и недостаточно плотной опалубки;

· недостаточная по отношению к нормативной прочность бетона при демонтаже опалубки незагруженных конструкций;

· несоблюдение необходимой последовательности распалубки сводчатых конструкций;

· пригружение конструкций до набора бетоном проектной или нормативной прочности;

· невыполнение в требуемом объеме контроля водонепроницаемости и морозостойкости бетона;

· время перерыва между укладкой смежных слоев бетонной смеси без сооружения рабочего шва превышает установленное проектом и нормами;

· отклонения опорных поверхностей в монолитных конструкциях от проектных отметок превышают нормативные величины.

3) Проектные – это дефекты конструкции, которые были заложены в нее еще на стадии проекта. По тем или иным причинам, это могут быть как банальные, таких как: неучтенные нагрузки на стадии проектирования. Могут быть и более серьезные, такие как: неправильно выбранная конструктивная схема для данного типа сооружения, работающего в определенных климатических и эксплуатационных условиях. К проектным дефектам, или в данном случае, правильнее назвать это ошибками, можно отнести все конструкционные дефекты, которые были допущены еще на стадии проектирования и были реализованы на стадии возведения.