- •Глава I. Основные физико-механические свойства бетона, стальной арматуры и железобетона
- •3. Укрупнение элементов
- •4. Технологичность сборных элементов
- •5.Расчетные схемы сборных элементов в процессе транспортирования и монтажа
- •6. Стыки и концевые участки элементов сборных конструкций
- •7. Технико-экономическая оценка железобетонных конструкций
- •Глава XI. Конструкции плоских перекрытий
- •§ XI.1. Классификация плоских перекрытий
- •§ XI.2. Балочные сборные перекрытия
- •1. Компоновка конструктивной схемы перекрытия
- •2. Проектирование плит перекрытий
- •3. Проектирование ригеля
- •§ XI.3. Ребристые монолитные перекрытия с балочными плитами
- •1. Компоновка конструктивной схемы перекрытия
- •2. Расчет плиты, второстепенных и главных балок
- •3. Конструирование плиты, второстепенных и главных балок
- •§XI.4. Ребристые монолитные перекрытия с плитами, опертыми по контуру
- •1. Конструктивные схемы перекрытий
- •2. Расчет и конструирование плит, опертых по контуру
- •3. Расчет и конструирование балок
- •§XI.5. Балочные сборно-монолитные перекрытия
- •2. Конструкции сборно-монолитных перекрытий
- •§ XI.6. Безбалочные перекрытия
- •2. Безбалочные монолитные перекрытия
- •3. Безбалочные сборно-монолитные перекрытия
6. Стыки и концевые участки элементов сборных конструкций
Сборные конструкции зданий, смонтированные из отдельных элементов, совместно работают под нагрузкой благодаря стыкам и соединениям, обеспечивающим их надежную связь. Стыки и соединения сборных конструк - ций можно классифицировать по функциональному признаку (в зависимости от назначения соединяемых элементов) и по расчетно-конструктивному (в зависимости от вида усилий, действующих на них).
Рис. Х.8. Виды стыков сборных элементов и действующие в них усилия
Рис. Х.9. Усиление поперечными сетками концевых участков стыкуемых элементов
Рис. Х.10. Усиление концевых участков предварительно напряженных элементов
1 — дополнительные поперечные стержни; 2 — сетки косвенного армирования; 3 — стальная закладная деталь; 4 — продольная напрягаемая арматура
По функциональному признаку различают стыки колонн с фундаментами, колонн друг с другом, ригелей с колоннами, узлы опирания подкрановых балок, ферм,
балок покрытий на колонны, узлы опирания панелей на ригели и т. п.
По расчетно-конструктивному признаку различают стыки, испытывающие сжатие, например стыки колонны (рис. Х.8,а); стыки, испытывающие растяжение, например стыки растянутого пояса фермы (рис. Х.8, б); стыки, работающие на изгиб с поперечной силой, например в соединении ригеля с колонной (рис. Х.8,б), и т. п.
В стыках усилия от одного элемента к другому передаются через соединяемую сваркой рабочую арматуру металлические закладные детали, бетон замоноличивания. Правильно запроектированный стык под действием расчетных нагрузок должен обладать прочностью и жесткостью, неизменяемостью взаимного положения соединяемых элементов и, кроме того, должен быть технологичным по изготовлению элементов на заводе и по монтажу на площадке. Конструкции стыков и соединений элементов должны обеспечивать быстрое и устойчивое закрепле ние в рабочем положении всех монтируемых элементов с помощью несложных устройств (кондукторов и т. п.) без применения специальных строповочных приспособлений. В то же время конструкция стыков и соединений должна обеспечивать надежную передачу монтажных усилий. Это относится в первую очередь к стыкам колонн, на которые в процессе монтажа передаются нагрузки от веса колонн и от вышележащих элементов конструкции.
Размеры зазоров между соединяемыми элементами назначают возможно меньшими. Их величину обычно определяют доступностью сварки выпусков арматуры, удобством укладки в полости стыка бетонной смеси из условия погашения допусков на изготовление и монтаж; она может составлять 50—100 мм и более. При заливке швов раствором, особенно под давлением, зазор может быть минимальным, но не менее 20 мм.
Стальные закладные детали для предотвращения коррозии и обеспечения необходимой огнестойкости элементов покрывают защитным слоем цементного раствора по металлической сетке. С этой целью стальные закладные детали при конструировании втапливают так, чтобы после нанесения защитного слоя на поверхности элементов не было местных выступов. Там, где это выполнить трудно, предусматривают специальные защитные покрытия. Размеры стальных закладных деталей должны быть минимальными и назначаться из условия размещения сварных швов необходимой длины.
Концевые участки сжатых соединяемых элементов (например, концы сборных колонн) усиливают поперечными сетками косвенного армирования. При соединении с обрывом продольной рабочей арматуры в зоне стыка усиление поперечными сетками производят по расчёту. Сетки устанавливают у торца элемента (не менее 4 шт.) на длине не менее 10d стержней периодического профиля, при этом шаг сеток s должен быть не менее 60 мм, не более 1/3 размера меньшей стороны сечения и не более 150 мм (рис. Х.9). Размер ячеек сетки должен быть не менее 45 мм, не более 1/4 меньшей стороны сечения и не более 100 мм.
У концевых участков сборных предварительно напряженных элементов необходимо предусматривать местное усиление против образования продольных раскалывающих трещин при отпуске натяжения арматуры (рис. Х.10), Для этого устанавливают дополнительную попе речную напрягаемую или ненапрягаемую арматуру с площадью сечения
где φ=0,15 —для напрягаемой арматуры; φ=0,2 —для ненапрягаемой арматуры конструкций, рассчитываемых на выносливость; Р — усилие обжатия с учетом первых потерь; R — расчетное сопротивление дополнительной арматуры.
Дополнительную поперечную ненапрягаемую арматуру устанавливают на всю высоту элемента и приваривают к опорной закладной детали.
Кроме того, у торцов предварительно напряженных элементов устанавливают дополнительную косвенную арматуру с коэффициентом армирования µ=2 % на длине не менее 0,6 lp и не менее 20 см при продольной арматуре, не имеющей анкеров.
В стыках и соединениях сборных железобетонных элементов стальные закладные детали часто проектируют в виде пластинок и приваренных к ним втавр анкеров, ис-
Рис. X.II. Стальные закладные детали в стыках и соединениях элементов конструкций
Рис. Х.12. Закладная пластинка с нахлесточными анкерами 1 и нормальными анкерами 2
пытывающих действие усилий М, N, Q (рис. Х.11). Для расчета анкеров изгибающий момент заменяют парой сил с плечом z и усилия определяют с учетом опытных коэффициентов. Площадь поперечного сечения анкеров наиболее напряженного ряда
Аan=1,1√N2an+( Qan/ φφ1)2/ Rs (X.2)
здесь наибольшее растягивающее усилие в одном ряду анкеров при числе рядов, равном nan
наибольшее сжимающее усилие в одном ряду анкеров
сдвигающее усилие, приходящееся на одни ряд анкеров, с учетом влияния силы трения;
φ, φ 1 — коэффициенты, определяемые для анкерных стержней диаметром d=8...25 мм, площадью сечения одного анкера fa и тяжелого бетона классов В15—В40
Значения ω принимают при N’an ≥ 0 равным 0,3, при N’an <0 равным 0,6. Длина заделки анкера в бетоне lan (см. гл. 1). Расстояние между осями анкеров см. на рис. Х.II.
Чтобы усилить сопротивление сдвигу и отрыву, к пластинке приваривают нахлесточные анкеры и поперечные ребра (рис. Х.12).
Стыки растянутых элементов выполняют сваркой выпусков арматуры или стальных закладных деталей, а в предварительно напряженных конструкциях — пропуском через каналы или пазы элементов пучков, канатов или стержневой арматуры с последующим натяжением. Сварные стыки растянутых элементов конструируют так, чтобы при передаче усилий не происходило разгибания закладных деталей, накладок или выколов бетона.
Для передачи сдвигающих усилий на поверхности соединяемых элементов устраивают пазы, которые после замоноличивания образуют бетонные шпонки. Применение бетонных шпонок целесообразно в бесконсольных стыках ригелей с колоннами, где их располагают так, чтобы бетон шпонок работал в наклонном сечении на сжатие, в стыках плитных конструкций, для повышения жесткости панельных перекрытий в своей плоскости и др. (рис. X. 13).
Размеры бетонных шпонок определяются из условий их прочности
где Q—сдвигающее усилие или поперечная сила; δk, hk, lk — глубина, высота и длина шпонки; nk — число шпонок, водимое в расчет (при расчете на поперечную силу не более трех).
При наличии постоянно действующего сжимающего усилия высоту шпонок определяют с учетом разгружающего влияния силы трения по формуле
Рис. Х.13. Бетонные шпонки в стыках и соединениях элементов конструкций
а — в стыках ригеля с колонной; б — в соединениях панелей
В стыках и соединениях сцепление бетона сборных элементов с бетоном, укладываемым на монтаже (сцепление старого и нового бетона), при соблюдении технологических правил производства работ (очистка бетонных поверхностей, увлажнение их и т. п.), как показывают опыты, оказывается достаточно прочным. Для обетонирования стыков и соединений рекомендуется применять инвентарную опалубку, подачу бетонной смеси или раствора в полости стыков под давлением, электропрогрев для ускорения твердения, целесообразный даже при положительных температурах.
В стыках сварка основных рабочих швов выполняется в нижнем и вертикальном положении. При наложении сварных швов в соединяемой арматуре и стальных закладных деталях развивается местная высокая температура и, следовательно, нагревается окружающий бетон. Экспериментальные исследования показали, что под действием нагрева механическая прочность бетона несколько снижается, однако это ослабление носит местный ха рактер и не отражается на несущей способности стыка в целом. Начальные сварочные напряжения (растягивающие в арматуре, сжимающие в бетоне) при соблюдении технологической последовательности сварки выпусков арматуры также не отражаются на несущей способности стыка.