Предисловие ко второму изданию 3
Введение 4
Глава 1. Объемнопланировочные решения И
1.1. Типы зданий. Основные требования к решениям зданий. И
1.2. Сетка колонн, шаг стропильных конструкций 13
1.3. Унификация объемио-планнровочных решений и схем зданий 15
Глава 2. Конструктивные схеыы зданий 20
2.1. Схемы каркасов зданий 20
2.2. Конструктивные схемы покрытий 21
2.3. Жесткость и устойчивость каркаса здания и конструкций
покрытия, решение связей 34
Глава 3. Основные положения по унификации конструкций. . 46
3.1. Модульная система. Номинальные и конструктивные размеры элементов 46
- 3.2. Привязка разбивочных осей и конструкций 49
3.3. Унификация нагрузок 53
3.4. Унификация сопряжений элементов конструкций 56
3.5. Унификация элементов 58
Глава 4. Основные положения проектирования сборных железобетонных конструкций 60
4.1. Нормы проектирования 60
4.2. Арматурные стали 61
4.3. Назначение арматурной стали для конструкций, эксплуатируемых при различных расчетных температурах 66
4.4 Армирование сборных железобетонных конструкций. Унификация арматурных изделий. 69
4.5. Вопросы проектирования предварительно напряженных железобетонных конструкций 74
4.6. Закладные детали: 78
4.7. Требования к конструкциям зданий с агрессивными средами 82
4.8. Требования к конструкциям зданий, сооружаемых в сейсмических районах 85
4.9. Требования к транспортированию н складированию конструкций 86
Глава 5. Фундаменты и фундаментные балки 88
5.1. Нулевой цикл работ 88
5.2. Типы фундаментов и область их применения 90
5.3. Вопросы проектирования сборных фундаментов. . 92
5.4. Фундаментные балки 95
5.5. Обвязочные балки и перемычки 99
Глава 6. Колонны 101
6.1. Типы колонн и область их применения 101
380
6.2. Особенности статического расчета колонн
6.3. Основные вопросы конструктивного решения колонн
64. Типовые колонны прямоугольного сечения для зданий без кранов н с кранами
6 5. Типовые двухветвевые колонны для зданий с мостовыми кранами
6 6. Типовые двухветвевые колонны для зданий с проходами уровне подкрановых балок
Тиг
6 7. Типовые двухветвевые колонны для зданий без кранов и подвесным транспортом
6.8. Типовые колонны торцовых и продольных фахверков
6.9. Типовые колонны для зданий, возводимых в сейсмически:
районах
6.10. Типовые колонны для зданий с увеличенными температурными блоками
611. Типовые колонны для зданий с агрессивной средой
6 12. Работы по дальнейшему совершенствованию колонн
Глава (т^ Стропильные балки
7 1." Область применения балок
7 2.* Основные положения по назначеиню габаритных размеров и статическому расчету балок
7.3.ъ Основные положения расчета балок по прочности, жесткости, образованию и раскрытию трещин
7 4у Выбор очертания и конструирование балок покрытий
7 5. Балки с ненапряглсмой арматурой
7.6. Балки с пучковой и стержневой арматурой, натягиваемо
на бетон
7.7. Балки со стержневой и проволочной арматурой, натягивавмой на упоры (по чертежам первый разработок)
7.8. Балки со стержневой арматурой, натягиваемой электротермическим способом (по чертежам первых разработок)
7.9. Типовые балки со стержневой, проволочной и прядевой арматурой для зданий со скатной кровлей
7.|0. Типовые балки со стержневой, проволочной и прядевой арматурой для зданий с плоской кровлей
7.11. Типовые балки для зданий с сильноагрессивной средой
12. Новые разработки стропильных бялок
Глава Стропильные фермы
8.1. Область применения и типы стропильных ферм. . .
8 2. Особенности сбора нагрузок при расчете ферм....
8 3. Основные положения статического расчета ферм
8 4. Основные положения по расчету элементов ферм на прочность
8 5. Вопросы расчета ферм по образованию или раскрытию трещин н по деформациям
8.6. Основные условия назначения габаритных размеров ферм
размеров сечений и их элементов
8 7. Конструирование ферм и их элементов
88. Особенности конструирования стыков ферм
89. Фермы с пучковой и стержневой арматурой, натягиваемой
на бетон
8.10. Фецыы с проволочной и стержневой арматурой, натягиваемой на упоры
8.11 Фермы из линейных элементов
8.12. Фермы со стержневой арматурой, натягиваемой электротермическим способом 226-
8.13. Типовые фермы с параллельными поясами для покрытий
зданий с плоской кровлей 228
8.14. Типовые сегментные фермы для покрытий зданий со скатной кровлей 232
8.15. Безраскосные предварительно напряженные фермы и арки 237
8.16. Применение типовых ферм в сейсмических районах. 245
Г л а в а (§1 Подстропильные конструкции 246
9.1. Область применения и типы подстропильных конструкций 246
9.2. Основные положения по статическому расчету подстропильных конструкций. ". 248
9.3. Назначение габаритных размеров подстропильных конструкций и их сечений 252
9.4. Особенности конструирования подстропильных балок и ферм 253
9.5. Подстропильные конструкции с пучковой арматурой. . 260
9.6. Первые подстропильные конструкции с натяжением арматуры на упоры 262
9.7. Типовые подстропильные балки с арматурой, натягиваемой
на упоры 265
9.8 Типовые подстропильные фермы для зданий со скатной
кровлей 267
9.9. Типовые подстропильные фермы для зданий с плоской
кровлей 271
9.10. Подбор типовых подстропильных конструкций при проектировании зданий 273
9.11. Экспериментальные разработки подстропильных ферм. . 274
Глава (а Подкрановые балки 276
10.1. Область применения 276
10.2. Вопросы проектирования подкрановых балок 277
10.3. Опыт применения подкрановых балок первых разработок 279 ■
104. Типовые подкрановые балки 280 4
10.5. Варианты подкрановых балок на основе типовых решений 283 1
10.6. Крепление подкрановых балок и крановых рельсов. . . 284
Г л а в а "Плиты покрытий 287
11.1. Типы плит покрытий... 287
11.2. Сведения по расчету и конструированию плит 288
11.3. Типовые железобетонные плиты длиной 6 м 290 ^
11.4. Типовые однослойные плиты длиной 6 м из ячеистых
бетонов 296
11.5. Типовые ребристые плиты длиной 6 х с полкой из ячеистых бетонов 297
11.6. Типовые плиты длиной 6 м из легких бетонов 298
11.7. Типовые железобетонные плиты длиной 12 м 300
11.8. Типовые плиты с отверстиями для легкосбрасываемых кровель и других особых случаев применения 307
11.9. Комплексные плиты 308
11.10. Экспериментальные конструкции плит покрытий.... 31?
Глава 12. Стеновые панели 315
12.1. Применение панелей в строительстве одноэтажных производственных зданий 315
12.2. Типы панелей и область их применения 317
12.3. Конструктивные решения панельных стен 318
12.4. Панели длиной 6 л для неотапливаемых зданий.... 321
12.5. Однослойные панели длиной 6 м из ячеистых бетонов для
отапливаемых зданий 324
12.6. Однослойные панели длиной 6 м из легких бетонов для
отапливаемых зданий 326
12.7. Трехслойные панели длиной 6 м для отапливаемых зданий 327
12.8. Панели длиной 12 м для неотапливаемых зданий. . . 329
12.9. Панели длиной 12 м для отапливаемых зданий.... 330
12.10. Панельные стены зданий, рассчитанные на эксплуатацию
в особых условиях 333
12.11. Панели для простенков, фронтонов, карнизов, парапетов
и перегородок зданий 336
12.12. Панели с отделкой лицевой поверхности 337
Глава 13. Контроль прочности, жесткости, трещиностойкости конст¬
рукций и качества изготовления 339
13.1. Система контроля качества изготовления сборных железобетонных конструкций 339
13.2. Основные положения по контролю.прочности, жесткости и
трещиностойкости конструкций 341
13.3. Контрольные нагрузки и оценка результатов испытания 344
13.4. Способы испытания конструкций на предприятиях. . . 346
13.5. Оформление результатов испытания конструкций.... 353
12..6. Приемка элементов сборных конструкций на монтаж. . 355
Глава 14 Вопросы экономики применения сборных железобетонных
конструкций 356
14.1. Оптовые цены на сборные железобетонные изделия. . . 356
14.2. Вопросы снижения себестоимости сборного железобетона 360
14 3. Районные единичные расценки на строительные работы по
монтажу сборных железобетонных конструкций в зданиях 362
14.4. Показатели для сравнения сметной стоимости и трудоемкости конструкций в деле 365
14 5. Понятие о влиянии технико-экономических показателей
несущих и ограждающих конструкций на сметную стоимость производственных зданий 367
Указатель серий типовых рабочих чертежей 372
1.1 .. Промышленные здания отличаются разнообразием объемно- планировочных и конструктивных решений и классифицируются ро следующим основным признакам: по назначению :
Производственные (в которых осуществляется производство какого-либо вида продукции);
Обслуживающие(склады, транспортные боксы и пр.);
Вспомогательные(котельные, трансформаторные, насосные, и пр.);
Административно-общественные (заводоуправление, бытовые помещения, лаборатории и пр).
по этажности :
Одноэтажные;
Многоэтажные;
по количеству пролетов:
Однопролетные;
Многопролетные.
по оснащенности подъемно-транспортным оборудованием:
Крановые;
Бескрановые.
Характерной особенностью промышленных зданий служит их зависимость от технологических требований, к которым, помимо ранее освещенных общих требований функциональной целесообразности, прочности, художественной выразительности и экономичности, относятся следующие: - к рабочему пространству, которого должно быть достаточно для размещения в нем технологического оборудования, инженерных систем, полноценных рабочих мест для людей, занятых в производстве;
- к воздушной среде , которая должна обеспечивать благоприятные условия для протекания технологического процесса и работы людей в соответствии с санитарными нормами, оговоренными в соответствующих СНиП;
к температурно-влажностному режиму , параметры которого(температура, влажность, скорость движения воздуха) строго регламентируются нормами для различных видов производственных процессов.
Особо следует выделить требование к механизации и автоматизации производственных процессов, которые призваны значительно повысить производительность и комфортность условий труда.
1 .2. Большинство одноэтажных промышленных зданий выполняются каркасными с использованием сборных железобетонных конструкций (рис. 1.12). Жесткость таких зданий обеспечивается поперечными рамами (совместная работа колонн с фермами или балками покрытия), жестким диском покрытия , подкрановыми балками и вертикальными связями .
Пролеты одноэтажных каркасных промзданий принимаются равными 6, 9, 12, 18 и 24 м; шаг колонн - 6, 12 и 18 м; высота пролетов (расстояние от пола до низа несущих конструкций покрытия) - от 3 до 6 м с модулем 600 мм и от 6 до 18 с модулем 1200 мм.
Рис.1.12. Одноэтажные промышленные здания:
а - однопролетное, бескрановое; б - многопролетное равновысокое, крановое; в - многопролетное разновысокое, крановое; 1 - монорельс; 2 - мостовой кран; 3 - подвесной кран; 4 - зенитный фонарь; 5 - обвязочная балка.
В состав промышленного здания входят: фундаменты, колонны, подкрановые балки, стропильные конструкции (балки, фермы), подстропильные фермы, плиты покрытия, связи жёсткости.
Устойчивость и пространственная жёсткость одноэтажных какркасов обеспечивается совместной работой поперечных рам каркаса, связанных между собой подкрановыми балками, жёстким диском покрытия и вертикальными металлическими связями жёсткости (рис.1.13).
Детальное рассмотрение особенностей проектирования и конструирования одноэтажного железобетонного каркаса промышленного здания является темой одного из практических занятий, поэтому в данном вопросе ограничимся общей информацией.
. 
Рис.1.13. Фрагмент одноэтажного промышленного здания, выпол-
ненного в железобетонном каркасе:
1 - фундамент; 2 - фундаментные балки; 3 - колонны; 4 - подкрановые балки;
5 - стропильные фермы; 6 - плиты покрытия; 7 - фонарь; 8 - окно; 9 - стена;
10 - стальные вертикальные связи жёсткости.
Основу стального одноэтажного каркаса (рис.1.14) составляют колонны – прокатные двутавровые с консолями для опирания подкрановых балок (рис.1.15а); в зданиях со значительными нагрузками используют ступенчатые(двухветвевые) колонны (рис.1.15б).
Стальные подкрановые балки длиной 6 и 12 м имеют двутавровое сечение, усиленное двусторонними рёбрами.
Стальные стропильные фермы по очертанию верхнего пояса бывают с параллельными поясами или треугольные (рис.1.16). Изготавливают фермы из стальных прокатных профилей и соединяют в узлах электросваркой или высокопрочными болтами.
Пространственная жёсткость стальных каркасов обеспечивается системой горизонтальных и вертикальных связей, установленных между стропильными фермами и колоннами.
Рис.1.14. Фрагмент одноэтажного промышленного здания, выпол-
ненного в стальном каркасе:
1 - колонны; 2 - подкрановые балки; 3 - вертикальные связи; 4 - стропильные фермы;
5 - связи в коньке фермы; 6 - растяжки; 7 - прогоны; 8, 9 - крестовые вертикальные и
горизонтальные связи.
Рис. 1.15. Кололнны стального каркаса: а) - постоянного сечения
для крайнего ряда; б) - двухветвевая для среднего ряда.
1 - фундамент; 2 - башмак; 3 - ствол; 4 - подкрановая консоль; 5 - оголовок; 6 - обрез
колонны; 7 - решётка.
Рис. 1.16. Стропильные и подстропильные стальные фермы.
1 - колонна; 2 - стропильные фермы; 3 - кровельное покрытие; 4 - треугольная
подстропильная ферма.
Лёгкими называют одноэтажные промышленные здания с несущими элементами из высокопрочной стали или эффективных профилей, в которых стены и покрытия выполняются из тонколистного металла.
Наиболее распространены следующие типы зданий.
Со структурным покрытием из прокатных профилей или труб (рис.1.17). Колонны в таких зданиях выполняют из двутавров или труб, подкрановые балки - сварные двутавры, покрытие - пространственная структура в виде плиты, образованной пирамидами из уголков и труб. Прогоны покрытия - из швеллеров, покрытие и стены - из тонкого стального листа с эффыективным утеплителем.
Рис. 1.17. Здание облегчённого типа.
1 - колонна; 2 - подкрановая балка; 3 - пространственная структура; 4 - покрытие
из стального настила; 5 - зенитные фонари; 6 - прогоны покрытия; 7 - стеновые
панели из стального лтста; 8 - окно; 9 - цокольная панель; 10 - стойка стенового
фахверка; 11 - ригели фахверка.
С несущими рамами из двутавров с перфорированной стенкой (рис.1.18). Поперечные рамы совместно с прогонами покрытия и элементами стенового фахверка образуют несущий каркас здания. Стены и покрытие здания выполняют из листовых кон-струкций.
Здания из лёгких металлических конструкций используют на предприятиях машиностроения, лёгуко, пищевой и деревообрабатывающей промышленности.
Рис.1.18. Здание с каркасом из перфорированных двутавров.
1 - фундамент; 2 - рама из стального двутавра; 3 - прогоны; 4 - покрытие из
асбестоцементных листов; 5 - стены из асбестоцементных листов; 6 - окно;
7 - цокольнфя панель.
1 .3 В основу многоэтажных промышленных зданий, которые, как правило, выполняются каркасными с самонесущими или навесными (панельными), стенами, положены типовые унифицированные двух-, трех- и многопролетные габаритные схемы с сеткой колонн 6х6, 6х9, 6х12 м (рис.1.19). Высота этажей колеблется в пределах 3,6 - 7,2 м (кроме случаев с большепролетным верхним этажом, оснащенным мостовым краном (рис. 19д)
Схема каркаса – рамно-связевая, где поперечная устойчивость обеспечивается жесткостью поперечных рам, а продольная - вертикальными стальными связями.
Рис. 1.19. Габаритные схемы многоэтажных промышленных зданий:
а - двухпролетная; б - многопролетная; в - двухпролетная с подвесным краном; г - трехпролетная с подвесным краном в верхнем этаже; д - то же, с мостовым краном; L - пролет 6, 9 или 12 м; Hв - .высота верхнего этажа (3,6; 4,8; 6 м); Hср – высота среднего этажа (3,6; 4,8; 6 м); Hн - высота нижнего этажа (3,6; 4,8; 7,2 м); шаг колонн во всех схемах 6 м.
Несущий остов многоэтажного промышленного здания, исполненного в железобетонном каркасе включает в себя фундаменты, фундаментные балки, колонны, ригели, плиты перекрытия, вертикальные связи жесткости (рис.1.20).
Рис. 1.20. Многоэтажный балочный каркас.
1 - фундамент; 2 - колонны; 3 - ригели; 4 и 5 - плиты перекрытия и покрытия.
Фундаменты и фундаментные балки идентичны тем, что используются в одноэтажных каркасных зданиях (I. 3.3).
Колонны с консолями прямоугольного сечения 400х400 и 400х600 мм изготав-
ливают высотой на 1, 2 или 3 этажа.
Стыки колонн устраивают на 900 или 500 мм выше уровня чистого пола, поскольку именно в этих местах изгибающий момент имеет наибольшее значение.
Ригели, имеют прямоугольное или тавровое сечение высотой 800 мм, опираются на консоли колонн и соединятся с ними сваркой закладных деталей (рис.1.21).
В тех случаях, когда применяются ригели таврового сечения (тип 1), плиты перекрытия опираются на его нижние полки и имеют длину 5550 мм (связевые - 5050 мм), в то время, как при использовании ригелей прямоугольного сечения (тип 2), плиты укладываются поверх ригеля и имеют длину 5950 мм (рис.1.22). Размеры сечения плит - 1500х400 и 750х400 мм.
Рис.1.21. Узлы балочного железобетонного каркаса: а) - стык колонн и опирание
ригелей; б) - сопряжение ригеля с крайней колонной.
1 - колонна; 2 - плита перекрытия; 3 - швы, заделанные бетоном; 4 - сталь-
ные оголовки колонн; 5 - выпуски арматуры; 6 - стыковые стержни; 7 - ри-
гель; 8 - стыковая накладка.
Монтаж перекрытия начинают со связевых (межколонных) плит, расположенных по осям колонн в соответствии со схемой, приведенной на рис.1.22. Связевые плиты передают горизонтальные продольные усилия на вертикальные связи жесткости. В системе перекрытия тип 1 его общая строительная высота составляет 900мм(800+100 –отводится на конструкцию пола), в системе перекрытия тип 2 - 1300 мм (800+400+100)
Система перекрытия типа 1 применяется в зданиях, где возникает необходимость в подвешивании к перекрытию транспортного или технологического оборудования.
Рис.1.22. Схема раскладки плит перекрытия:
а - система типа 1; б - система типа 2.
В промышленных зданиях, где необходимы потолки с гладкой поверхностью применяется безбалочный каркас . (рис.1.23).
В состав безбалочного каркаса входят следующие элементы: - колонны квадратного сечения высотой на этаж с четырёхсторонней консолью в верхней части;
- капитель пирамидальной формы с квадратным отверстием в центре для пропуска колонны;
- надколонные плиты с выпусками арматуры;
- пролётные плиты квадратной формы с выпусками арматуры по периметру.
Стыки колонн имеют такую же конструкцию, как и в балочном каркасе. Ка
пители опирают на четырёхстороннюю консоль колонны с последующим замоноличиванием стыка бетоном. Надколонные плиты опирают на полки капителей, сваривая выпуски арматуры и замоноличивая стык бетоном. Пролётные плиты опираются по контуру, а выпуски арматуры сваривают с закладными деталями на подколонных плитах (рис.1.23б).
Рис.1.23. Безбалочный каркас многоэтажного промздания.: а) - фрагмент здания;
б) - узел каркаса.
1 - фундамент; 2 - колонна; 3 - капитель; 4 - надколонные плиты; 5 - пролёт-
ная плита; 6 - четырёхсторонняя консоль.
Урок 53-54 (9-10)
1. Фундаменты воспринимают нагрузки от надземной части, передают их на основание.
2. Работа фундаментов - в изменяющихся условиях от нагрузок, к их качеству повышенные требования.
3. Требования к материалам для фундаментов :
а) механическая прочность
б) высокая морозостойкость
в) долговечность
г) стойкость к агрессивным грунтовым водам.
4. Классификация фундаментов промышленных зданий :
А) по конструктивному решению: ленточные, столбчатые, свайные.
Б) по технологии возведения: монолитные и сборные
В) по заглублению - мелкого заложения и глубокого.
Столбчатые фундаменты для промышленных каркасных зданий (с. 180)
1. Монолитный под ЖБ колонну: подколонник + стакан + плита со ступенями. (рис)
2. Стакан сверху имеет уширение для удобства монтажа и центровки колонны.
3. Глубина стакана на 50-150 мм больше заводимой в стакан колонны.
4. Низ колонны фиксируют песком или бетоном, зазоры между стаканом и колонной заполняют бетоном или раствором.
5. Двухветвевые колонны - в общем стакане или двух стаканах под каждую ветвь (б).
6. В температурных и осадочных швах под каждую колонну нужен свой стакан.
7. Если шов осадочный, под каждую колонну устраивают - свой фундамент.
8. Подготовка под фундамент - бетон класса В5 толщиной 100 мм.
9. Плиты фундаментов и подколонник армируют.
10. Бетон для фундамента – класса В 12,5, В15.
11. Рабочая арматура - сталь классов A-II и A-111.
12. Подколонник опирают на один, два или три ряда фундаментных блоков.
13. Нижний ряд блоков - на песчаной подготовке на расстоянии 600 мм один от другого.
14. Сборные фундаментные плиты располагают на выравнивающем слое песка.
Фундамент под металлические колонны (182)
1. Столбчатый с подколонником сплошного сечения
2. Верх подколонника располагают на отметке -0,600 или -0,200.
3. У колонны устраивают опорную базу - башмак. Под колонну укладывают стальной лист для равномерной передачи нагрузки площадь бетона фундамента.
4. Базу заглубляют ниже отметки у.ч.п. и обетонируют).
7. Базы к фундаментам крепят анкерными болтами, заделываемыми в фундаменты при их изготовлении.
8. Болты пропускают через опорную плиту и другие элементы базы.
9. Высота подколонника не менее 700 мм
10. Стены каркасных зданий опирают на фундаментные балки между подколонниками.
11. Под воротами для въезда в цех фундаментные балки не укладывают.
12. Участки стен в пределах этого шага колонн опираются на монолитную подбетонку.
ЖБ фундаментные балки (183)
1. Имеют трапециевидное или тавровое сечение.
2. Их размеры зависят от шага колонн.
3. Балки у температурного шва и торцевых стена укорачиваются на 500 мм.
4. Верх фундаментных балок - на 30 мм ниже уровня пола.
5. Устанавливают балки на подливку из цементно- песчаного раствора толщиной 20 мм.
6. Таким же раствором заполняют зазоры между торцами балок и подколонниками.
7. По фундаментным балкам -гидроизоляция стен – 1-2 слоя рулонного материала.
8. Во избежание деформации балок от пучения грунтов снизу и с боков балок -подсыпка из шлака, песка или кирпичного щебня.
9. Балки изготовляют из бетона класса В15-В30.
Свайные фундаменты под колонны промышленных зданий
1. Забивные или набивные сваи + ростверк сверху + ЖБ башмак со стаканом для колонн.
2. Свайные фундаменты устраивают при залегании у поверхности земли слабых фунтов и при наличии фунтовых вод.
Урок 55-57 (11-13)
Тема 3.5.3. ЖБК промышленных зданий
1. Каркас 1-этажного промышленного здания - колонны + подкрановые балки +покрытия.
2. Колонны каркаса: крайние и средние.
3. Виды колонн
А) постоянного сечения (бесконсольные) : 185
* для зданий с подвесными кранами
* крайние - прямоугольные постоянного сечения, средние – с консолью
Б) прямоугольного сечения с консолями – рис.186, а,б
* для здания пролетом 18 и 24 м, высотой до 10,8 м с мостовыми кранами гр. 10-20 т.
* крайние колонны одноконсольные, средние - двухконсольные.
В) двухветвевые колонны (186, в, г)
для зданий пролетом 18, 24, 30 м, высотой 10,8 -18 м, с мостовыми кранами гр. до 50 т.
Г) сборные ЖБ колонны для бескрановых пролетов одноэтажных зданий.
Балки покрытий могут иметь пролет 12 и 18 м, а в отдельных конструкциях - пролет 24 м. Очертание верхнего пояса при двускатном покрытии может быть трапециевидным с постоянным уклоном, ломаным или криволинейным, рисунок 4.8. Балки односкатного покрытия выполняют с параллельными поясами или ломаным нижним поясом, плоского покрытия - с параллельными поясами. Шаг балок покрытий - 6 или 12 м.
Рисунок 4.8 - Конструктивные схемы балок покрытий:
а) – двускатная с прямолинейным очертанием пояса; б)- то же ломанным; в) - то же криволинейным; г) – односкатных с параллельными поясами; д) - то же с ломаным нижнем поясе; е) – плоские
Наиболее экономичное поперечное сечение балок покрытий - двутавровое со стенкой, толщину которой (60...100 мм) устанавливают главным образом из условий удобства размещения арматурных каркасов, обеспечения прочности и трещиностойкости. У опор толщина стенки плавно увеличивается и устраивается уширение в виде вертикального ребра жесткости. Стенки балок в средней части пролета, где поперечные силы незначительны, могут иметь отверстия круглой или многоугольной формы, что несколько уменьшает расход бетона, создает технологические удобства для сквозных проводок и различных коммуникаций.
Высоту сечения балок в середине пролета принимают 1/10...1/15l . Высоту сечения двускатной трапециевидной балки в середине пролета определяют уклон верхнего пояса (1:12) и типовой размер высоты сечения на опоре (800 мм или 900мм). В балках с ломаным очертанием верхнего пояса благодаря несколько большему уклону верхнего пояса в крайней четверти пролета достигается большая высота сечения в пролете при сохранении типового размера - высоты сечения на опоре. Балки с криволинейным верхним поясом приближаются по очертанию к эпюре изгибающих моментов и теоретически несколько выгоднее по расходу материалов; однако усложненная форма повышает стоимость их изготовления.
Ширину верхней сжатой полки балки для обеспечения устойчивости при транспортировании и монтаже принимают 1/50...1/60l . Ширину нижней полки для удобного размещения продольной растянутой арматуры - 250...300 мм.
Двускатные балки выполняют из бетона класса В25...В40 и армируют напрягаемой проволочной, стержневой и канатной арматурой, рисунок 4.9. При армировании высокопрочной проволокой ее располагают группами по 2 шт. В вертикальном положении, что создает удобства для бетонирования балок в вертикальном положении. Стенку балки армируют сварными каркасами, продольные стержни которых являются монтажными, а поперечные - расчетными, обеспечивающими прочность балки по наклонным сечениям. Приопорные участки балок для предотвращения образования продольных трещин при отпуске натяжения арматуры (или для ограничения ширины их раскрытия) усиливают дополнительными поперечными стержнями, которые приваривают к стальным закладным деталям. Повысить трещиностойкости приопорного участка балки можно созданием двухосного предварительного напряжения (натяжением также и поперечных стержней).
Двускатные балки двутаврового сечения для ограничения ширины раскрытия трещин, возникающих в верхней зоне при отпуске натяжения арматуры, целесообразно армировать так же и конструктивной напрягаемой арматурой, размещаемой в уровне верха сечения на опоре, рисунок 4.10. Этим уменьшаются эксцентриситет силы обжатия и предварительные растягивающие напряжения в бетоне верхней зоны.
Двускатные балки прямоугольного сечения с часто расположенными отверстиями условно называют решетчатыми балками, рисунок 4.11. Типовые решетчатые балки в зависимости от значения расчетной нагрузки имеют градацию ширины прямоугольного сечения 200, 240 и 280 мм. Для крепления плит покрытий в верхнем поясе балок всех типов заложены стальные детали.
Рисунок 4.9 - Двускатная балка покрытия двутаврового сечения пролетом 18 м: 1 - напрягаемая арматура; 2 - сварные каркасы; 3 - опорный лист δ=10 мм; 4 - анкеры опорного листа; 5 - хомуты Ø5 мм через 50; 6 - стенки Ø5 мм
Рисунок 4.10 - Схема расположения напрягаемой арматуры двухскатной балки:
1 – нижняя арматура; 2 – верхняя арматура
Рисунок 4.11 - Двускатная решетчатая балка покрытия прямоугольного сечения пролетом 18 м
Дисциплина «Конструкции из дерева и пластмасс»
5.1 Подобрать сечение однопролётной шарнирно опёртой балки из древесины, сосна 2 сорта. Балка имеет пролёт l =4 м и воспринимает равномерно распределённую нагрузку q =2,2 кН/м .
Изгибающий момент: М=2,2·4 2 /8=4,4 кНм. Требуемый момент сопротивления: W тр =M/Ru=4,4·100/1,3=338,5 см 3
где R u =13 МПа=1,3 кН/см 2
Задаёмся шириной сечения в=10 см; найдём
| h тр = | 6Wтт | = | 6 × 338,5 | =14,25 см | |||||
| в | |||||||||
Принимаем балку сечением в·h=10·15, F=150 см 2 .
W=bh 2 /6=10·15 2 /6=375 см 4 .
I=bh 3 /12=10·15 3 /12=2812,5 см 3 .
5.2 Определить несущую способность центрально сжатого стержня, у которого один конец защемлен в фундаменте, другой – свободный. Материал-пихта II сорта. Условия эксплуатации – В1. Поперечное сечение стержня – 100х150 мм, геометрическая длина l =3 м
Несущая способность центрально-сжатого стержня с учетом его устойчивости определяется по формуле:
N=φА расч m п m в R c .
где m п = 0,8;
R c = 13МПа (для пихты II сорта).
Расчетная площадь сечения находится по формуле:
А расч. = А вр. (т.к. отсутствуют ослабления, по СП 64.13330.2011).
А расч. = 10 . 15=150 см 2
Для определения коэффициента φ подсчитываем λ гибкость элемента
Расчет ведем на большую гибкость λ х =103,8. Для гибкости λ>70 определяем коэффициент φ по формуле.
Железобетонные балки (рис. 62) применяют при пролетах 6, 9, 12 и 18 м для односкатных, двухскатных и плоских покрытий. Балки односкатных и плоских покрытий имеют прямолинейный верхний пояс, а балки двухскатных покрытий — ломаный пояс с уклоном скатов 1: 12. Для пролетов 6 и 9 м балки изготовляют таврового сечения с высотой на опоре от 390 до 790 мм, а для пролетов 12 и 18 м — двутаврового с высотой на опоре от 790 до 1490 мм.
Для изготовления балок применяют бетон марок 200—500 и обычное или предварительно напряженное армирование. В покрытиях зданий с агрессивной средой рекомендуются балки со стержневой арматурой, имеющей повышенную стойкость против коррозии.
На верхнем поясе балок предусматривают закладные элементы для крепления прогонов или панелей покрытия, на нижнем поясе и стенке — закладные элементы для крепления путей подвесного транспорта, а в опорных частях — стальные листы с вырезами для крепления балок к колоннам (рис. 62, в).
Рис. 62. Железобетонные балки покрытий
Железобетонные балки просты в изготовлении и монтаже, допускают опирание панелей в любом месте верхнего пояса и имеют небольшую высоту. Однако такие балки имеют очень большой вес (по сравнению с фермами на их изготовление расходуется больше бетона), затрудняют размещение в межбалочном пространстве инженерных сетей.
