- •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
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие
Введение -
1.Сущность железобетона
2.Области применения железобетона
3.Краткие исторические сведения о возникновении и развития железобетона
Часть первая. Сопротивление железобетона и элементы железобетонных конструкций
Глава I. Основные физико-механические свойства бетона, стальной арматуры и железобетона
§ 1.1. Бетон
§ 1.2. Арматура
§ 1.3. Железобетон
Глава II. Экспериментальные основы теории сопротивления железобетона и методы расчета железобетонных конструкций. § П.1. Экспериментальные данные о работе железобетонных элементов под нагрузкой
§ П.2. Развитие методов расчета сечений. § Н.Э. Метод расчета по предельным состояниям
§ II.4. Предварительные напряжения в арматуре и бетоне § II.5. Граничная высота сжатой зоны. Предельные проценты армирования
§ II.6. Напряжения в ненапрягаемой арматуре с условным пределом текучести при смешанном армировании
Глава 111. Изгибаемые элементы
§ III.1. Конструктивные особенности
§ П 1.2. Расчет прочности по нормальным сечениям элементов любого профиля § III.3. Расчет прочности по нормальным сечениям элементов прямоугольного и таврового профиля
§ Ш.4. Расчет прочности элементов по нормальным сечениям при косом изгибе
§ III.5. Расчет прочности по нормальным сечениям элементов с несущей арматурой
§ III .6. Расчет прочности по наклонным сечениям
§ III.7. Условия прочности по наклонным сечениям на действие момента
§ III.8. Расчет по наклонным сечениям элементов с жесткой арматурой
Глава IV. Сжатые элементы
§ IV. 1, Конструктивные особенности сжатых
§ IV.2, Расчет элементов при случайных эксцентриситетах
§ IV.3. Расчет элементов любого симметричного сечения, внецентренно сжатых плоскости симметрии
§ IV.4. Расчет внецентренно сжатых элементов прямоугольного сечения
§ IV.5. Расчет элементов таврового и двутаврового сечений.
§ IV.6. Расчет элементов кольцевого сечения
§ IV.7. Сжатые элементы, усиленные косвенным армированием
$ IV.8. Сжатые элементы с несущей арматурой
Глава V. Растянутые элементы
§ V.I. Конструктивные особенности
§ V.2. Расчет прочности центрально-растянутых элементов
§ V.3. Расчет прочности элементов симметричного сечения, внецентренно растянутых в плоскости симметрии
Глава VI. Элементы, подверженные изгибу с кручением
§ VI.1. Общие сведения
§ VI 2. Расчет элементов прямоугольного сечения
Глава VII. Трещиностойкость и перемещения железобетонных элементов
§ VII.1. Сопротивление образованию трещин центрально-растянутых элементов
§ VII.2. Сопротивление образованию трещин изгибаемых, внецентренно сжатых и внецентренно растянутых элементов § VII.3. Сопротивление раскрытию трещин. Общие положения расчета § VII.4. Сопротивление раскрытию трещин центрально растянутых элементов
§ VII,5, Сопротивление раскрытию трещин изгибаемых, внецентренно сжатых и внецентренно растянутых элементов
§ VII6 Перемещения железобетонных элементов $ VII.7. Учет влияния начальных трещин в бетоне сжатой зоны предварительно напряженных элементов .
Глава VIII. Сопротивление железобетона динамическим воздействиям
§ VIII.1. Колебания элементов конструкций
§ VIII. 2. Расчет элементов конструкций на динамические нагрузки
по предельным состояниям
Глава IX. Основы проектирования железобетонных элементов минимальной расчетной стоимости
§ IX. 1. Зависимости для определения стоимости железобетонных конструкций
§ IX.2. Проектирование железобетонных элементов и конструкций минимальной стоимости
Часть вторая. Железобетонные конструкции зданий и сооружений
Глава X. Общие принципы проектирования железобетонных конструкций зданий с учетом требований экономики строительства § X.I. Принципы компоновки железобетонных конструкций S X.2. Принципы проектирования сборных элементов
Глава XI. Конструкции плоских перекрытий
§ XI,|. Классификация плоских перекрытий
§ XI.2. Балочные панельные сборные перекрытия
| XI.3. Ребристые монолитные перекрытия с балочными плитами £ XI.4. Ребристые монолитные перекрытия с плитами, опертыми по контуру
§ XI.S. Балочные сборно-монолитные перекрытия
§ XI.6. Безбалочные перекрытия
Глава XII. Железобетонные фундаменты
§ ХII.1. Общие сведения
§ XII.2. Отдельные фундаменты колонн
$ XII.3. Ленточные фундаменты
| XI1.4. Сплошные фундаменты
§ XIIю5. Фундаменты машин с динамическими нагрузками
Глава XIII. Конструкции одноэтажных промышленных зданий
§ ХИМ. Конструктивные схемы зданий
§ XIII,2. Расчет поперечной рамы
§ ХШ.З. Конструкции покрытий
§ XIII.4. Особенности конструкций одноэтажных каркасных зданий из монолитного железобетона
Глава XIV. Тонкостенные пространственные покрытия
§ XIV.1. Общие сведения
§ XIV.2. Конструктивные особенности тонкостенных пространственных покрытий
§ XIV.3. Покрытия с применением цилиндрических оболочек и призматических складок
§ XIV.4. Покрытия с оболочками положительной гауссовой кривизны, прямоугольные в плане
§ XIV.5. Покрытия с оболочками отрицательной гауссовой кривизны, прямоугольные в плане
§ XIV.6. Купола
f XIV.7. Волнистые своды
§ XIV.8. Висячие покрытия
Глава XV. Конструкции многоэтажных каркасных и панельных зданий
§ XV. 1, Конструкции многоэтажных промышленных зданий
§ XV.2, Конструкции многоэтажных гражданских зданий
§ XV.3. Сведения о расчете многоэтажных рам
§ XV.4, Сведения о расчете многоэтажных каркасных и панельных зданий на горизонтальные нагрузки
Глава XVI. Конструкции инженерных сооружений
§ XVI.1. Инженерные сооружения промышленных и гражданских комплексов строительства
§ VXI.2. Цилиндрические резервуары
§ XVI.3. Прямоугольные резервуары
§ XVI.4. Водонапорные башни
§ XVI.5. Бункера
§ XVI.6. Силосы
§ XVI.7. Подпорные стены
§ XVI.8. Подземные каналы и тоннели
Глава XVII. Железобетонные конструкции,, возводимые и эксплуатируемые в особых условиях
§ XVII.1. Конструкции зданий, возводимых в сейсмических районах § XVII.2. Особенности конструктивных решений зданий, возводимых в районах с вечномерзлыми грунтами
§ XVII.3. Железобетонные конструкции, эксплуатируемые в условиях систематического воздействия высоких технологических тем-
§ XVII ,4. Железобетонные конструкции, эксплуатируемые в условиях воздействия низких отрицательных температур § XVII.5. Железобетонные конструкции, эксплуатируемые в условиях воздействия агрессивной среды
§ XVII.б. Реконструкция промышленных зданий
Глава XVIII. Проектирование железобетонных конструкций зданий
§ XVIII.1. Проектирование конструкций перекрытия каркасного здания (пример
§ XVIII.2. Проектирование конструкций поперечной рамы одноэтажного промышленного здания (пример 2)
Приложения
ЧАСТЬ ВТОРАЯ. ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
ГЛАВА Х. Общие принципы проектирования железобетонных конструкций зданий с учетом требований экономики строительства
§ Х.1. Принципы компоновки железобетонных конструкций
1. Конструктивные схемы
Конструкции промышленных и гражданских зданий состоят из отдельных элементов, связанных в единую систему. Здание в целом должно надежно сопротивляться деформированию в горизонтальном направлении от действия различных нагрузок и воздействий, т. е. должно обладать достаточной пространственной жесткостью. При загружении одного из элементов здания в работу включаются и другие элементы, происходит пространственная работа. Отдельные элементы зданий — плиты и балки перекрытий, колонны, стены и др.— должны обладать прочностью и устойчивостью, достаточной жесткостью и трещиностойкостью и участвовать в общей работе здания. Учет пространственной работы зданий приводит к более экономичным конструкциям.
Конструктивные схемы зданий, удовлетворяющие изложенным требованиям, могут быть каркасными и панельными (бескаркасными), многоэтажными и одноэтажными. Каркас многоэтажного здания образуется из основных вертикальных и горизонтальных элементов — колонн и ригелей (рис. Х.1). В каркасном здании горизонтальные воздействия (ветер, сейсмика и т. п.) могут восприниматься совместно каркасом и вертикальными связевыми диафрагмами, соединенными перекрытиями в единую пространственную систему, или же только каркасом, как рамной конструкцией, при отсутствии вертикальных диафрагм. В многоэтажном панельном здании горизонтальные воздействия воспринимаются совместно поперечными и продольными стенами, также соединенными перекрытиями в пространственную систему. Каркас одноэтажного здания образуется из колонн, заделанных в фундамент, и ригелей, шарнирно или жестко соединенных с колоннами.
Железобетонные конструкции при всех возможных конструктивных схемах зданий должны быть индустриальными и экономичными. Их проектируют так, чтобы максимально использовались машины и механизмы при изготовлении и монтаже зданий и сводились к минимуму затраты ручного труда и строительных материалов. В наибольшей степени этим требованиям отвечают сборные железобетонные конструкции заводского изготовления.
2. Деформационные швы
Рис. Х.1. Железобетонный каркас многоэтажного здания
С изменением температуры железобетонные конструкции деформируются — укорачиваются или удлиняются, а вследствие усадки бетона укорачиваются. При неравномерной осадке основания части конструкций взаимно смещаются в вертикальном направлении.
В большинстве случаев железобетонные конструкции представляют собой статически неопределимые системы, и поэтому от изменения температуры, усадки бетона, а также от неравномерной осадки фундаментов в них возникают дополнительные усилия, что может привести к появлению трещин или к разрушению части конструкции.
Чтобы уменьшить усилия от температуры и усадки, железобетонные конструкции делят по длине и ширине температурно-усадочными швами на отдельные части — деформационные блоки. Если расстояние между температурно-усадочными швами при температуре выше минус 40 °С не превышает пределов, указанных в табл. Х.1, то конструкции без предварительного напряжения, а также предварительно напряженные, к трещиностойкости кото-рых предъявляются требования 3-й категории, на температуру и усадку можно не рассчитывать.
-
Таблица Х.1. Наибольшие допустимые расстояния между температурно-усадочными швами в железобетонных конструкциях
Для железобетонных конструкций одноэтажных каркасных зданий допускается увеличивать расстояния между температурно-усадочными швами на 20 % сверх значений, указанных в таблице. Расстояния между температурными швами, указанные в таблице, допустимы при расположении вертикальных связей каркасных зданий в середине деформационного блока. Если же связи расположены по краям деформационного блока, то работа здания при температурно-усадочных деформациях приближается по характеру к работе сплошных конструкций.
Температурно-усадочные швы выполняются в надземной части здания — от кровли до верха фундамента, разделяя при этом перекрытия и стены. Ширина температурно-усадочных швов обычно составляет 2—3 см, она
Рис. Х.2. Деформационные швы
а — температурный шов на парных колоннах; б — осадочный шов на парных колоннах; в — осадочный шов с вкладным пролетом
уточняется расчетом в зависимости от длины температурного блока и температурного перепада. Наиболее четкий температурно-усадочный шов конструкции здания создается устройством парных колонн и парных балок по ним (рис. Х.2, а).
Осадочные швы устраивают между частями зданий разной высоты или в зданиях, возводимых на участке с разнородными грунтами; такими швами делят и фундаменты (рис. Х.2, б). Осадочные швы можно устраивать также с помощью вкладного пролета из плит и балок (рис. Х.2,в). Осадочный шов служит одновременно и температурно-усадочным швом здания.
§ Х.2. ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СБОРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Типизация сборных элементов
Производство сборных железобетонных элементов наиболее эффективно в том случае, когда на заводе изготовляют серии однотипных элементов. Технологический процесс при этом совершенствуется, снижается трудоемкость изготовления и стоимость изделий, улучшается их качество. Отсюда вытекает важнейшее требование, чтобы число типов элементов в здании было ограниченным, а применение их — массовым (для возможно большего числа зданий различного назначения).
С этой целью типизируют элементы, т. е. для каждого конструктивного элемента здания отбирают наиболее рациональный, проверенный на практике, тип конструкции с наилучшими по сравнению с другими решениями технико-экономическими показателями (расход материалов, масса, трудоемкость изготовления и монтажа, стоимость). Выбранный таким образом тип элемента принимается для массового заводского изготовления.
Опыт типизации показывает, что для изгибаемых элементов, например панелей перекрытий, целесообразно при изменении длины элемента или нагрузки, действующей на элемент, сохранять размеры поперечного сечения, увеличивая лишь сечение арматуры. Для балок покрытий, длина которых и значения нагрузок меняются в большом диапазоне, рекомендуется менять и размеры сечения и армирование. Для колонн многоэтажных гражданских зданий (а в ряде случаев и промышленных) следует сохранять неизменными размеры поперечных сечений и изменять по этажам здания лишь сечение арматуры и в необходимых случаях класс бетона. При этом, несмотря на некоторый излишний расход бетона в колоннах верхних этажей, общая Стоимость конструкции снижается благодаря многократному использованию форм, унификации арматурных каркасов. Кроме того, при постоянных размерах сечения колонн по этажам соблюдается однотипность балок перекрытий, опирающихся на колонны.
В результате работы по типизации составлены каталоги сборных железобетонных элементов, которыми руководствуются при проектировании различных зданий. По мере развития техники и накопления опыта типовые элементы совершенствуются, создаются новые, более эффективные, поэтому каталоги время от времени обновляются.
2. Унификация размеров и конструктивных схем зданий
Чтобы одни и те же типовые элементы можно было широко применять в различных зданиях, расстояния между колоннами в плане (сетка колонн) и высоты этажей унифицируют, т. е. приводят к ограниченному числу размеров.
Основой унификации размеров служит единая модульная система, предусматривающая градацию размеров на базе модуля 100 мм или укрупненного модуля, кратного 100 мм.
Для одноэтажных промышленных зданий с мостовыми кранами расстояние между разбивочными осями в продольном направлении (шаг колонн) принято равным 6 или 12 м, а между разбивочными осями в поперечном направлении это расстояние (пролеты здания) принято кратным укрупненному модулю 6 м, т. е. 18, 24, 30 м и т. д. (рис. Х.З, а). Высота от пола до низа основной несущей конструкции принята кратной модулю 1,2 м, например 10,8; 12 м и т. д. до 18 м.
Для многоэтажных промышленных зданий принята унифицированная сетка колонн 9x6, 12x6 м под временные нормативные нагрузки на перекрытия 5, 10 и 15 кН/м2 и сетка колонн 6x6 м под временные нормативные нагрузки 10, 15, 20 кН/м2; высоты этажей принимают кратными укрупненному модулю 1,2 м, например 3,6; 4,8; 6 м (рис. Х.З,б).
-
Рис. Х.З. Унифицированные размеры промышленных зданий
Рис. Х.4. Номинальные и конструктивные размеры сборных элементов
а — панелей; б — ригелей
В гражданских зданиях укрупненным модулем для сетки осей принят размер 600 мм. Расстояние между осями сетки в продольном и поперечном направлениях назначают от 3 до 6,6 м. Высоты этажей, кратные модулю 300 мм,— от 3 до 4,8 м.
На основе унифицированных размеров оказалось возможным все многообразие объемно-планировочных решений зданий свести к ограниченному числу унифицированных конструктивных схем, т. е. схем, где решение каркаса здания и его узлов однотипно. Все это позволило создать типовые проекты зданий для массового применения в строительстве.
Чтобы взаимоувязать размеры типовых элементов зданий, предусмотрены три категории размеров: номинальные, конструктивные и натурные. Номинальные
размеры элемента — расстояния между разбивочными осями здания в плане. Например, плита покрытия при шаге колонн 6 м имеет номинальную длину 6 м. Конструктивные размеры элемента отличаются от номинальных на величину швов и зазоров. Например, плита покрытия при номинальной длине 6000 мм имеет конструктивный размер 5970 мм, т. е. зазор составляет 30 мм (рис. Х.4). Величина зазоров зависит от условий и методов монтажа и должна допускать удобную сборку элементов и в необходимых случаях заливку швов раствором. В последнем случае величина зазора принимается не менее 30 мм. Натурные размеры элемента — фактические размеры, которые в зависимости от точности изготовления могут отличаться от конструктивных размеров на некоторую величину, называемую допуском (3—10 мм). Конструктивные размеры элементов назначают с учетом необходимых зазоров в швах и стыках, а также с учетом нормированных допусков.