"Основные положения проектирования железобетона" презентация, доклад

Основные положения проектирования железобетона

Принципы проектирования

Снижение материалоемкости; Снижение трудоемкости; Обеспечение надежности в течение всего срока эксплуатации здания.

Меры по снижению материалоемкости:

в полной мере использовать несущую способность конструкций; по возможности уменьшать класс бетона; изменять армирование в соответствии с действующими усилиями; учитывать совместную пространственную работу элементов конструкций (обеспечивать соединение сборных элементов связями, арматурными выпусками, замоноличиванием); снижать нагрузки (за счет применения легких бетонов, легких конструкций для ненесущих элементов, слоистых и многопустотных конструкций); предотвращать образование трещин при изготовлении и возведении без дополнительного армирования за счет технологических мер (подбор соответствующих составов бетона, режимов термообработки, формовочного оборудования и т. п.); принимать схемы перевозки, монтажа и извлечения из форм сборных элементов не требующие дополнительного армирования; предусматривать монтаж сборных элементов преимущественно с помощью траверс, обеспечивающих вертикальное направление подъемных строп; использовать подъемные петли для соединения сборных элементов между собой.

Меры по снижению трудоемкости:

Уменьшать номенклатуру типовых элементов в пределах одного здания; Применять элементы, изделия и детали массового производства; Укрупнять сборные элементы; Широко использовать высокопроизводительные машины и механизмы; Использовать оптимальные конструкции опалубки многократной оборачиваемости; Разрезку конструктивных элементов производить преимущественно с позиций обеспечения технологичности; Применять индустриальные решения выполнения скрытых и инженерных коммуникаций; Внедрять автоматизированные технологии управления процессом бетонирования.

Меры по обеспечению надежности в течение срока эксплуатации здания:

Применять материалы, имеющие необходимую долговечность и отвечающие требованиям ремонтопригодности; Выбирать конструктивные решения и материалы (класс по морозостойкости и по водонепроницаемости бетона, сталь арматуры и з/д) с учетом климатических районов строительства; Не допускать накопление влажности в конструкциях в процессе эксплуатации; Назначать параметры и физико-механические характеристики материалов с учетом возможного изменения свойств материалов конструкций во времени; Предусматривать меры по защите от коррозии арматуры и закладных деталей; Элементы конструкций, срок службы которых меньше срока службы здания проектировать так, чтобы их смена не нарушала смежные конструкции.

Проект выполняется на основании задания на проектирование; Стадийность: В одну стадию – рабочий проект (по типовым проектам, несложные объекты); В две стадии – проект и рабочая документация (крупные и сложные объекты);

Схема проектирования

Выбор конструктивной и технологической систем здания; Компоновка объемно-планировочного решения Выбор материала – подбор соответствующих показателей бетона, арматуры, закладных деталей; Определение усилий (изгибающих моментов, продольных и поперечных усилий) для расчета несущих элементов; Подбор геометрических параметров несущих элементов – окончательный выбор размеров сечений элементов, диаметра, количества и шага арматуры, параметров анкеровки, закладных деталей; Разработка рабочих чертежей

Конструктивные системы зданий из железобетонных конструкций

Конструктивные системы зданий

Конструктивная система (КС) здания определяется типом вертикального несущего элемента. Если вертикальный несущий элемент – колонна, то каркасная КС, если стена, то стеновая (бескаркасная) КС, если ствол, то – ствольная КС. В рамной КС пространственная жесткость каркаса обеспечивается жесткими узлами сопряжения ригелей с колоннами, в связевой – связевыми блоками (диафрагмами жесткости), в рамно-связевой – жесткими узлами и диафрагмами жесткости.

Выбор конструктивных систем

Определяется областями применения различных конструктивных систем: Каркасные – производственные и общественные здания, где требуются большие помещения, здания гибкой, индивидуальной планировки, в т.ч. жилые; Стеновые – жилые и административные здания с небольшими изолированными помещениями; Ствольные – высотные жилые и административные здания при ограниченных площадях застройки, градостроительные акценты.

Кроме того, выбор конструктивных систем определяется особенностями природно-климатических условий: сейсмичности; просадочности грунтов; вечномерзлого состояния грунтов; жаркого или холодного климата; подрабатываемой территории;

Технологические системы зданий из железобетонных конструкций

Сборные; Монолитные; Сборно-монолитные.

Сборные конструкции, возводятся на строительной площадке из заранее изготовленных элементов заводского изготовления. В целях повышения эффективности производства и качества продукции сборные элементы изготовляют на высокомеханизированных и автоматизированных предприятиях сборного железобетона, специализированных на выпуск определенного ассортимента изделий и конструкций. В монолитных конструкциях укладка арматуры и бетонной смеси (товарного бетона) осуществляются непосредственно на строительной площадке в заранее приготовленную опалубку. В сборно-монолитных конструкциях, сборные элементы заводского изготовления объединяются в монолитные конструкции замоноличиванием на строительной площадке. Сборные элементы часто применяются в качестве оставляемой опалубки (плиты-скорлупы).

Сборные конструкции

Достоинства: достигается индустриализация и максимальная механизация строительства; сокращаются сроки возведения объектов; используются высокопрочные бетоны и арматура, что приводит к экономии материала; повышается качество изготовления изделий. Недостатки: значительные затраты на создание и реконструкцию производственной базы; транспортные расходы; трудоемкость, высокая стоимость и металлоемкость стыков; снижение жесткости элементов и конструкций в целом вследствие нарушения общей пространственной неразрезности (статической неопределимости).

Монолитные конструкции

Достоинства: пространственная неразрезность (высокая статическая неопределимость), что обеспечивает монолитным конструкциям меньшую материалоемкость, особенно, металлоемкость по сравнению с другими видами железобетонных конструкций; исключаются трудоемкие работы по устройству стыков; возможность создания разнообразных объемно-планировочных и архитектурных решений. Недостатки: сезонность работ; устройство трудоемких и дорогостоящих опалубки и подмостей; продолжительность сроков строительства, зависящая от длительности твердения бетона в естественных условиях; низкая индустриализация строительства, объясняющаяся особенностями приготовления бетонной смеси, ее транспортирования и укладки, распалубки и т. д.

Выбор технологических систем

Сборные – наличие развитой базы строительной индустрии, широкая номенклатура типовых серий; Монолитные – требования к повышенной жесткости зданий, градостроительные акценты, индивидуальная и гибкая планировка.

Компоновка

Включает: Разбивку осей; Привязку к разбивочным осям; Назначение деформационных швов; Установление генеральных размеров несущих конструкций

Разбивка осей здания

Разбивка осей (сетки колонн) здания предопределяется его назначением, габаритами, этажностью, конструктивной системой. Наибольшая сетка колонн характерна для одноэтажных производственных зданий (ОПЗ), в которых крупногабаритное оборудование размещается как правило на собственном фундаменте. Сетка колонн предопределяется пролетами несущих конструкций покрытия и составляет вдоль ригелей 12…36 м, поперек ригелей 6…12 м. В многоэтажных зданиях (МЭЗ) сетка колонн предопределяется величиной нагрузок на междуэтажные перекрытия, видом и пролетами основных несущих конструкций междуэтажных перекрытий. Сетка колонн принимается в пределах 3…7,2 м.

Привязка колонн к разбивочным осям в поперечном (а, б) и продольном (в) разрезе здания:

1 – колонна; 2 – наружная стена; 3 – температурный шов

Привязка колонн к разбивочным осям в ОПЗ принимается 0 (нулевая) или 250 мм

Деформационные швы

Виды деформационных швов: Температурно-усадочные (ТУШ) для снижения дополнительных деформаций и напряжений от изменения температуры и усадки бетона (для протяженных зданий, длиной более нормируемых расстояний между ТУШ); Осадочные (ОШ) – для обеспечения свободы деформаций разных участков здания при осадочных деформациях грунтов оснований (неоднородные грунты, строительство здания очередями, пристройка нового здания к старому, перепады высот здания более чем на 10 м.)

Температурно-усадочный шов

Осадочный шов

Конструктивные схемы температурно-усадочных швов: / — парные колонны; 2 — парные балки; 3 — температурно-усадочные швы; 4 — балки перекрытия; 5 - поверхность скольжения (прокладки)

Конструкция температурно-усадочных швов: а — схема усилий от температурных и усадочных деформаций; б — схема шва в перекрытиях; в — деталь шва в стенах; г — деталь шва в покрытии; / — полимерный герметик (толь, просмоленная пакля, картон); 2 — крышка из кровельной стали; 3 — рулонный ковер; 4 — асфальтная (цементная) стяжка; 5 — утеплитель; 6 — плита покрытия; 7 — деревянное обрамление; 8 — конус из кровельной стали; 9 — термоизоляция

Наибольшие расстояния между температурно-усадочными швами, м

Выбор материала

В зависимости от условий эксплуатации конструкций (низкие температуры, агрессивная среда, взрыво- и пожароопасность и пр.) сводится к выбору: материала несущих конструкций – вида бетона (тяжелый, легкий), класса прочности бетона, марки бетона по морозостойкости, водонепроницаемости, огнестойкости, марки стали арматуры и закладных деталей и пр.; защитного покрытия.

Выбор бетона в зависимости от условий эксплуатации по СНиП2.03.01 – 84*

Выбор арматуры в зависимости от условий эксплуатации (по СНиП 2.03.01-84*)

Выбор стали закладных деталей (по СНиП2.03.01 – 84*)

При расчетной температуре ниже минус 40 град. С марка стали производится по СНиПII-23-81*

Определение расчетных усилий

Выполняется для всех стадий «жизни» конструкций – изготовления, перевозки, хранения, монтажа и эксплуатации с учетом наиболее неблагоприятных схем и сочетаний всех возможных нагрузок и воздействий, включая аварийные; Определение усилий производится по расчетным схемам наиболее точно отражающим конструктивную схему. Расчет производится с учетом изменения жесткости железобетонного элемента при образовании трещин, развития деформаций ползучести бетона, длительного модуля деформации бетона, перераспределения усилий в статически неопределимых системах.

Подбор геометрических параметров несущих элементов

Является главной целью расчетов, по результатам которых составляются рабочие чертежи Сводится к окончательному выбору размеров сечений элементов, диаметра, количества и шага арматуры, параметров анкеровки, закладных деталей. Конструирование арматуры выполняется по результатам расчетов с учетом правил конструирования, предъявляемых нормами проектирования по технологическим и другим требованиям.

Разработка рабочих чертежей

Завершающий этап проектирования Содержат: общие проектные решения, планы и разрезы здания, опалубочные чертежи и чертежи армирования элементов, чертежи арматурных изделий, спецификации элементов и арматуры.

В рабочих чертежах отражают

В чертежах конструктивных элементов должны быть указаны: классы и марки бетона, арматуры, камней и растворов по прочности, морозостойкости (в необходимых случаях по водонепроницаемости); отпускная прочность, влажность и плотность бетона; ГОСТы и ТУ на арматуру, стальные детали, сварные соединения; требования по контролю качества; расчетные схемы и усилия, нагрузки; допуски на изготовление и монтаж конструкций; при необходимости – способы антикоррозионной защиты, защиты от воздействия высоких температур и пр.; в сборных элементах – наименьшие размеры опорных участков, места для их захвата, требования о нанесении меток (рисок) и маркировки (надписи). Рекомендуется указывать способ возведения конструкций в зимнее время при отрицательных температурах, обеспечивающий прочность и устойчивость здания как в период возведения, так и в последующей эксплуатации.