|
Основными вопросами проектирования
являются выбор материала и конструктивной схемы. Выбор производится
сравнением технико-экономических показателей возможных вариантов конструкций.
По существу, это тот же путь последовательного приближения к искомому
решению, который широко применяется при решении инженерных задач.
Критерии при технико-экономическом сравнении могут
меняться. В некоторых случаях предъявляются требования экономии материалов, в
других оценка производится с точки зрения трудоемкости, сроков строительства
или размеров капиталовложений и т. д. Однако независимо от конъюнктурных соображений
рационально запроектированное здание или сооружение должно быть построено с
наименьшей затратой средств: материалов, рабочей силы и в кратчайшие сроки,
т. е. дешево и быстро. При оценке решения учитывают также эксплуатационные
расходы: стоимость текущего ремонта, расходы на отопление, освещение и т. п.
На всех этапах проектирования необходимо иметь ясное
представление о технологии производства работ, которая намечается с учетом
местных условий; нельзя- правильно спроектировать конструкцию, не зная как
она будет выполняться.
Если в результате сравнения вариантов из различных
материалов окажется, что следует отдать предпочтение железобетону, то надо
решить, какой вид железобетонных конструкций применить — сборный, сборно-
монолитный или монолитный.
1. Особенности сборных конструкций. Сборные конструкции,
как правило, образуются членением конструкций или сооружений на элементы,
которые допускают их массовое изготовление на заводах. Чтобы добиться
наибольшей простоты соединения и восстановления после сборки начальной
расчетной схемы, целесообразно располагать места разрезов в сечениях с
наименьшими изгибающими моментами. При постоянных нагрузках, например,
устройство шарниров в нулевых точках эпюры изгибающих моментов неразрезной
балки не меняет ее напряженного состояния, поэтому стыки в шарнирах
осуществляются чрезвычайно просто.
Однако есть конструкции, например обычный каркас
многоэтажного здания, где расчетная схема после сборки существенно меняется.
В монолитном варианте плиты, второстепенные балки и ригели жестко связаны
между собой и с колоннами. При расчленении пли-» ты и второстепенные балки
разрезаются вдоль здания по всей оси и отделяются от главных балок, образуя
крупноразмерные ребристые плиты ( 8.3,а).
В целях упрощения технологии изготовления главные балки
разрезают у граней колонн и опирают на железобетонные или металлические
консоли; весь каркас расчленяют на ряд простых элементов
Восстановление монолитности требует значительных затрат
рабочей силы и металла на устройство сложных стыков на проектных отметках,
поэтому в большинстве случаев во время монтажа ограничиваются сваркой
закладных деталей, которая обеспечивает лишь проектное положение собранных
частей конструкций. В результате, по сравнению с монолитным вариантом
расчетная схема сборной рамы коренным образом меняется; при этом
увеличиваются изгибающие моменты, резко возрастают прогибы.
Таким образом, в некоторых случаях переход к сборному
железобетону с точки зрения напряженно-деформированного состояния явно
невыгоден.
При рассмотрении конструкций стыков надо всегда ясно
представлять себе, какие усилия могут быть стыком восприняты.
«сухой» шарнирный стык, который передает сжимающую силу
через бетон. Соединяемые элементы имеют сферические торцевые поверхности
разных радиусов. Размер радиуса принимается равным 1,25—1,5 наибольшего
размера поперечного сечения колонны, а разница между радиусами 6 -8%.
Обычно стыки колонн проектируют с закладными стальными
деталями. На 8.5 показан стык с обоймами из уголков. К такой обойме изнутри
приваривают основные рабочие стержни арматурного каркаса, у обушка уголков
снимают фаску для заварки обойм по контуру. По торцам соединяемых элементов
устанавливают центрирующую прокладку толщиной около Змм, чтобы не увеличивать
толщины контурных сварных швов. Центрирующая прокладка дает возможность легко
выверять положение монтируемой колонны, компенсирует неточность изготовления
колонн по высоте и способствует выполнению качественной последующей зачеканки
полости стыка. Полость стыка вокруг центрирующей прокладки заполняют
цементно-песчаным раствором, после чего обоймы сваривают по контуру. При
нормальной толщине швов (~8 мм) стык воспринимает примерно такой же
изгибающий момент, как и сечение колонны вне стыка, поэтому сборная колонна
работает как монолитная.
стык колонн с обоймой из полосовой стали. Здесь
основную арматуру колонны приваривают снаружи каждой обоймы, а обоймы
соединяют между собой стыковыми накладками из арматурной стали. В таком стыке
центрирующая прокладка может быть взята толще, поэтому заполнение полости
стыка достигается проще и легко может быть проконтролировано. Изгибающий
момент, воспринимаемый стыком, v определяется сечением накладок и сварных
швов. Так же как и в предыдущем случае, описываемый стык обеспечивает
монолитность колонны и позволяет вести непрерывный монтаж; его преимущество —
меньшая чувствительность к точности изготовления.
схема стыка неразрезной балки на опоре, где на концы
выпущенной из соединяемых элементов растянутой арматуры приварены планки; к
ним в свою очередь приваривают стыковые стержни. При таком способе число и
диаметр стыковых стержней не зависят от арматуры балок. В нижней части балки
также есть закладные детали, которые сваривают с закладными деталями опор.
После сварки стык замоноличивают.
При опирании ригелей на консоли ( 8.7,6) стыковые стержни
пропускают через колонну, в которой на уровне стыка закладывают прн
бетонировании стальные трубки. Вариантов таких стыков несколько.
В перекрытиях обетонирование такого стыка должно
производиться непосредственно после сварки с тем, чтобы не задерживать
укладки плит. Если сварка нижней части стыка рассчитана на монтажные
нагрузки, то такие стыки позволяют вести непрерывный монтаж, не дожидаясь
достижения бетоном замоноличивания проектной прочности.
Элементы сборных конструкций следует проектировать по
возможности более крупных размеров, что упрощает монтаж и сокращает число
стыков. Для гражданских и многоэтажных промышленных зданий масса элементов
обычно не превышает 5 т, а для одноэтажных промышленных зданий достигает 10,
20 и даже 40 т. Размеры сборных конструкций ограничиваются условиями
транспортирования и грузоподъемностью кранов.
2. Особенности монолитных конструкций. Монолитные железобетонные
конструкции применяют при индивидуальном проектировании в случае отсутствия
технико-экономических предпосылок для членения конструкций на сборные
элементы с последующим полным восстановлением монолитности.
Опыт последних лет но возведению зданий и сооружений из
монолитного железобетона показывает, что выполнение на строительных площадках
бетонных и железобетонных работ может быть в значительной мере
индустриализировано.
Бетонная смесь приготовляется на специальных заводах
товарного бетона или поставляется с заводов железобетонных конструкций;
арматурные сетки и каркасы поставляются метизными или специальными арма-
туриммн заводами (цехами); сборио-разборная опалубка изготовляется
деревообделочными или механическими предприятиями. Таким образом,
строительно-монтажная организация освобождается от приготовления бетонной
смеси, заготовки значительной части арматуры и опалубки, и работы на объекте
сводятся к устройству лесов, установке опалубки и арматуры и укладке бетонной
смеси.
При проектировании монолитных конструкций надо иметь в
виду две существенные особенности: а) высокую стоимость лесов и опалубки,
которая составляет 25—35% сметной стоимости сооружений (а по данным США
35—60%); б) удорожание при зимнем бетонировании.
Несмотря на значительный расход лесоматериалов, усложнение
работ на объекте и затруднения при зимнем бетонировании, в определенных
условиях применение монолитных конструкций позволяет получать рациональные
технические решения. Этому способствуют: возможность понижения марок бетона и
стали, отсутствие ответственных и трудоемких работ по замоно- личиванию
стыков и узлов сборных элементов, повышение жесткости отдельных элементов и
пространственной жесткости всего сооружения, повышение фактического запаса
прочности благодаря многократной статической неопределимости монолитных
сооружений. Кроме того, транспортирование громоздких и тяжелых сборных
железобетонных конструкций или элементов заменяется перевозками отдельных
составляющих — бетонной смеси, арматуры, опалубки, лесоматериалов; тяжелое
крановое оборудование может быть заменено легкими кранами и подъемниками.
3. Особенности сборно-монолитных конструкций.
Сопоставление достоинств и недостатков сборных и монолитных конструкций дает
возможность оценить целесообразность их применения. Однако в некоторых
случаях наиболее выгодными являются промежуточные решения (сборно-монолитные
конструкции), которые совмещают положительные свойства тех и других
конструкций.
Путем относительно небольшого увеличения объема бетона
замоноличивания можно во многих случаях упростить соединения, уменьшить
количество металла и объем сварки и добиться полной монолитности.
решение сборно-монолитной колонны; при изготовлении в
торец одного элемента заделывают трубу, заполненную бетоном, диаметр которой
принимают в соответствии с монтажной нагрузкой; длина выпуска трубы из торца
должна обеспечить удобную сварку рабочей арматуры. При монтаже вышележащий
элемент ставят на трубу и удерживают в таком положении кондуктором, затем
сваривают и за- моноличивают зазор. После выдержки бетона получается
монолитный стык.
Наиболее характерным для сборно-монолитных конструкций
является стык изгибаемых элементов с петлевыми выпусками, при которых сварка
не требуется ( 8.9). По идее автора этого предложения Г. П. Пе- редерия,
между двумя петлями должна образоваться бетонная, армированная продольными
стержнями шпонка, на которой закрепляют арматуру.
Другой тип сборно-монолитных конструкций требует
значительно большего объема монолитного железобетона. В этих конструкциях
сборные элементы вводят для облегчения или замены лесов, а иногда и опалубки
и вместе с тем для уменьшения объема монолитного бетона.
Комбинации сборных элементов и монолитного железобетона
отличаются большим разнообразием и по
лучили значительное распространение в странах с климатическими
условиями, позволяющими круглогодичное производство строительных работ на
открытых площадках.
|