Особенности расчета сборно-монолитных перекрытий каркасных зданий с несъемной железобетонной опалубкой. Расчет каркаса монолитного здания
Расчетная схема монолитного каркасного здания (4 варианта)
Добавлено: 05 Фев 2012 Позинский Антон ВикторовичОбновлено: 03 Мар 2012
Искал примеры расчетных схем. Очень мало. Делаю расчет монолитного каркасного здания салона по продаже автомобилей с балочными перекрытиями и покрытиями. Монолитный каркас считаю первый раз. Хочу поделиться схемой и за одно проконсультироваться.. Здесь несколько схем одного здания. Одна схема для здания с одним перекрытием и двумя покрытиями. Вторая схема с надстроем. Третья и четвертая - те же, но с учетом фундаментов и грунтовых условий. На этом примере можно понять как меняются усилия в элементах из-за изменения схем: В трехярусной схеме армирование колонн получается больше, чем в шестиярусной из-за увеличенных моментов: судя по схеме, колонны в многоярусной схеме работают уже как "неразрезные", если так можно выразиться. При задании грунтовых условий и размеров фундаментов (пытался выровнять осадки)так же изменяются усилия в элементах.Здоровая критика приветствуется!
Состав архива
Автосалон/АРГО мал РС (с фунд) 02-03#00.арго мал рс (с фунд) 02-03 Автосалон/АРГО мал РС (с фунд) 02-03.arm Автосалон/АРГО мал РС (с фунд) 02-03.lir Автосалон/АРГО мал РС (с фунд) 02-03.sm Автосалон/АРГО мал РС (с фунд) 02-03.txt Автосалон/АРГО мал РС 02-03#00.арго мал рс 02-03 Автосалон/АРГО мал РС 02-03.arm Автосалон/АРГО мал РС 02-03.lir Автосалон/АРГО мал РС 02-03.sm Автосалон/АРГО мал РС 02-03.txt Автосалон/АРГО РС (с фунд) 02-03#00.арго рс (с фунд) 02-03 Автосалон/АРГО РС (с фунд) 02-03.arm Автосалон/АРГО РС (с фунд) 02-03.lir Автосалон/АРГО РС (с фунд) 02-03.sm Автосалон/АРГО РС (с фунд) 02-03.txt Автосалон/АРГО РС 02-03#00.арго рс 02-03 Автосалон/АРГО РС 02-03.arm Автосалон/АРГО РС 02-03.lir Автосалон/АРГО РС 02-03.sm Автосалон/АРГО РС 02-03.txt Автосалон .../ это не весь список /Проектирование зданий. Расчет монолитного многоэтажного здания
30 10 2017 admin Пока нет комментариевРасчет выполнялся в Мономах. Для несложных схем эта программа позволяет очень быстро собрать модель и проанализировать деформации и напряжения конструкций здания.
Удобство работы заключается в том, что большую часть схемы можно подготовить в AutoCAD привычными инструментами. После импорта подготовленных данных из AutoCAD остается только назначить грунтовые условия и нагрузки.
28 Ноя
11-ти секционный жилой дом
Ноябрь 28, 2017
30 Окт
3 небольших склада
Октябрь 30, 2017
04 Ноя
4-х ЭТАЖНОЕ ОБЩЕСТВЕННОЕ ЗДАНИЕ. СТАЛЬНОЙ КАРКАС.
Ноябрь 4, 2017
20 Дек
5-ти этажное здание на вечной мерзлоте с монолитно-стальным каркасом
Декабрь 20, 2017
04 Дек
7-ми этажная гостиница
Декабрь 4, 2017
24 Фев
Ангар для вертолета
Февраль 24, 2018
29 Окт
Арктическая школа
Октябрь 29, 2017
20 Окт
Армирование свай и круглых колонн: станки для изготовления каркасов.
Октябрь 20, 2017
01 Ноя
Вам нужна проектная или рабочая документация? Разработаем оперативно и качественно.
Ноябрь 1, 2017
18 Окт
Впечатления о Renga: небольшая заметка.
Октябрь 18, 2017
30 Окт
Геометрически сложная вилла
Октябрь 30, 2017
29 Окт
Делаем компьютер тише.
Октябрь 29, 2017
16 Окт
Дерево: интересные интерьеры
Октябрь 16, 2017
25 Ноя
Жатайская судостроительная верфь
Ноябрь 25, 2017
16 Окт
Железобетон: микроподборка интересных узлов
Октябрь 16, 2017
16 Апр
Завод по производству сыров.
Апрель 16, 2018
12 Ноя
Загородная гостиница
Ноябрь 12, 2017
04 Дек
Изготовление клееных балок
Декабрь 4, 2017
16 Окт
Изоляция ударного шума
Октябрь 16, 2017
04 Дек
Изоляция ударного шума: звукоизолирующие потолки.
Декабрь 4, 2017
15 Окт
Интересные деревянные конструкции
Октябрь 15, 2017
04 Дек
Интересные здания из монолитного железобетона
Декабрь 4, 2017
09 Июн
КЖ на жилой дом с подземной парковкой
Июнь 9, 2018
01 Окт
Кирпичный многоквартирный дом
Октябрь 1, 2017
17 Окт
Консультации по проектированию
Октябрь 17, 2017
16 Окт
Красивые деревянные лестницы
Октябрь 16, 2017
16 Окт
Критерии экономичного дома.
Октябрь 16, 2017
17 Окт
Металлические конструкции: простые приемы обеспечения экономичности при проектировании.
Октябрь 17, 2017
16 Окт
Миф о не надежности и непрочности каркасных домов.
Октябрь 16, 2017
30 Авг
Монолитный 10-ти этажный дом
Август 30, 2017
19 Окт
Монолитный железобетон — свобода форм
Октябрь 19, 2017
25 Ноя
Монолитный коттедж в современном стиле.
Ноябрь 25, 2017
16 Окт
Монолитный фундамент
Октябрь 16, 2017
17 Окт
Негосударственная экспертиза
Октябрь 17, 2017
23 Ноя
Нулевой цикл и крыша жилого здания
Ноябрь 23, 2017
15 Окт
Оптимальная конструктивная схема здания
Октябрь 15, 2017
19 Ноя
Основа качества — личный контроль.
Ноябрь 19, 2017
16 Окт
Парадоксальная ситуация в проектировании
Октябрь 16, 2017
16 Окт
Пароизоляция: правильный монтаж
Октябрь 16, 2017
23 Ноя
Плитные фундаменты
Ноябрь 23, 2017
11 Дек
Подвешиваем плиты перекрытия: конструктивные решения.
Декабрь 11, 2017
16 Окт
Почему разрушается облицовочный кирпич.
Октябрь 16, 2017
25 Ноя
Проект большого тепличного комплекса
Ноябрь 25, 2017
20 Ноя
Проект гостиницы
Ноябрь 20, 2017
18 Июн
Проект свинокомплекса
Июнь 18, 2018
19 Янв
Проект склада
Январь 19, 2018
30 Окт
Проект шпунтового ограждения глубокого котлована
Октябрь 30, 2017
25 Ноя
Проектирование жилых зданий
Ноябрь 25, 2017
15 Окт
Прозрачный бетон
Октябрь 15, 2017
04 Июн
Производственный комплекс медицинских изделий
Июнь 4, 2018
16 Окт
Простые советы при выборе типа фундамента частного дома
Октябрь 16, 2017
16 Окт
Противофильтрационная завеса
Октябрь 16, 2017
16 Окт
Разные нетривиальные конструкции из дерева
Октябрь 16, 2017
30 Окт
Расчет конструкций торгового центра
Октябрь 30, 2017
19 Ноя
Расчет стальной консоли вылетом 14м.
Ноябрь 19, 2017
16 Окт
Рекомендации по утеплению стен
Октябрь 16, 2017
16 Окт
Рекомендация по покупке пиломатериала для строительства
Октябрь 16, 2017
16 Окт
Скатным крышам — нет!
Октябрь 16, 2017
11 Мар
Склад с краном 10т
Март 11, 2018
28 Янв
Стальные фундаменты на скальном грунте
Январь 28, 2018
16 Окт
Строим кирпичный дом: краткие советы.
Октябрь 16, 2017
27 Окт
Сэндвич-панели в качестве покрытия кровли
Октябрь 27, 2017
27 Окт
Торкрет бетон: применение, преимущества.
Октябрь 27, 2017
04 Ноя
Тяжелые бетоны: классификация
Ноябрь 4, 2017
22 Окт
Удаленное проектирование (фриланс): плюсы, минусы, перспективы.
Октябрь 22, 2017
16 Окт
Устойчивость фундаментов
Октябрь 16, 2017
23 Окт
Утепление дома — экономия на годы вперед.
Октябрь 23, 2017
16 Окт
Утепление оконных и дверных откосов.
Октябрь 16, 2017
16 Окт
Фундаменты из сборных бетонных блоков (ФБС)
Октябрь 16, 2017
18 Окт
Эксклюзивное строение из монолитного бетона
Октябрь 18, 2017
Поделитесь записьюpro-z.ru
Методы расчета каркасных зданий из монолитного железобетона на прогрессирующее обрушение на примере 17-этажного жилого дома Текст научной статьи по специальности «Строительство. Архитектура»
Методы расчета каркасных зданий из монолитного железобетона на прогрессирующее обрушение на примере 17-этажного жилого дома
А.В. Радченков, В.Н. Аксенов Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону
Аннотация: В статье рассмотрен пример расчета конструкций многоэтажного монолитно-каркасного жилого дома на «прогрессирующее» обрушение. Предложено два варианта моделирования «прогрессирующего» обрушения: линейный расчет с удалением одной колонны и последующий подбор арматуры и расчет с учетом физической нелинейности с использованием шагово-итерационного метода. Результаты, полученные в процессе расчетов, свидетельствуют о том, что предложенная методика прочностного расчета конструкций, учитывающая физическую нелинейность материалов, позволяет оценить реальную живучести здания при аварийной ситуации и получить более экономный расход материалов по сравнению с «традиционным» линейным расчетом. Ключевые слова: прогрессирующее обрушение, жизненный цикл, компьютерное моделирование, конструктивные элементы, нелинейный расчет, устойчивость, физическая и геометрическая нелинейность, шаговый метод.
Введение
Строительный опыт человечества постоянно сопровождается авариями. Собственно, всё современное строительство, теория и практика проектирования опираются на анализ последствий аварий. Борьба с аварийностью составляет главную задачу создателей материальных ценностей во все времена. Причинами аварий могут быть как «системные» ошибки при проектировании, строительстве или эксплуатации здания, так и аварийные воздействия природного или техногенного характера (землетрясения, просадки основания, карсты, террористические акты и т.п.). Однако возможны ситуации, когда в результате малого воздействия, например, взрыва или удара, разрушающего одну колонну или фрагмент несущей стены, расчетная схема каркаса изменяется, что приводит к обрушению всего здания. Парадоксально, но иногда, такое локальное повреждение опаснее равномерной перегрузки всей несущей системы.
В последнее время стало очевидным противоречие между стремлением повысить безопасность строительной продукции - зданий и сооружений
различного назначения, и сохранить экономические показатели, достигнутые ранее при строительстве таких объектов. Опыт показал, что строительство на основе действующих ГОСТов и сводов правил является надежным и безопасным в рамках противодействия полученным на основе вероятностной обработки и узаконенным величинам нормативных и расчетных нагрузок (ГОСТ 27.002-2015).
Тот же опыт, включая мировой, продемонстрировал в ряде случаев неспособность многих несущих конструкций противодействовать аварийным воздействиям [1, 2], что в течение последних десятилетий сопровождается громкими, а также не очень широко известными авариями.
Цель и задачи исследования
Целью работы является оценка напряженно-деформированного состояния несущих конструкций многоэтажного монолитно-каркасного жилого дома при выходе из строя одной из колонн первого этажа с учетом влияния «прогрессирующего» обрушения (СТО 36554501-014-2008) [3]. Живучесть здания при этом должна быть обеспечена за счет армирования основных несущих конструкций каркаса.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
1) Произвести расчет модели здания на расчетные нагрузки в условия нормальной эксплуатации, с целью определения необходимого армирования и прогибов элементов конструкции;
2) Выполнить линейный расчет модели здания в условиях аварийной ситуации, определить необходимое армирование элементов конструкции, препятствующее развитию «прогрессирующего» обрушения;
3) Выполнить расчет модели здания шаговым методом в нелинейной постановке при аварийной ситуации с учетом физической и геометрической
нелинейности, определить необходимое армирование элементов конструкции, препятствующее развитию «прогрессирующего» обрушения;
4) Произвести анализ особенностей работы конструкций аварийного здания при внезапном удалении одной из колонн первого этажа;
5) Произвести качественную и количественную оценку изменения армирования и вертикальных прогибов элементов каркаса при выходе из строя одной из колонн первого этажа.
Расчет на прогрессирующее обрушение в программном комплексе ЛИРА-САПР в нелинейной постановке
Основные особенности расчета строительных конструкций на прогрессирующие обрушение в программных комплексах описаны в работах [4, 5]. Основная идея заключаются в реализации нескольких стадий расчета. На первой стадии выполняется линейный расчет. На втором этапе в линейной схеме исключаются из работы («разрушаются») отдельные несущие элементы: обычно колонны, или фрагменты несущих стен. Рассматривается несколько вариантов расположения удаляемых конструкций. По результатам этих расчетов назначается армирование для расчета модели в нелинейной постановке. На третьем этапе производится расчет здания с учетом физической и геометрической нелинейности, с учетом коэффициента, учитывающий динамику процесса. Расчет проводят с пошаговой корректировкой армирования элементов конструкции до состояния разрушения конструкции. Критериями разрушения конструкций могут служить геометрическая изменяемость системы на п-ом шаге; лавинообразный рост деформаций и перемещений системы. При этом в программном комплексе ЛИРА-САПР выдается сообщение «разрушение конструкции» и дальнейший процесс расчета прекращается.
Описание объекта исследования и метода
В качестве объекта исследования был выбран реальный объект: 17-этажный жилой дом с подземной автостоянкой и встроенными офисными помещениями в г. Ростов-на-Дону (рис. 1).
В плане здание имеет прямоугольную форму с габаритными размерами в осях 24,6х25,4 м- надземная часть и 51,52х46,2 м- подземная часть. Сетка колонн прямоугольная с шагом колонн вдоль цифровых осей 6000 мм, 3520 мм, 6600 мм, 2050 мм, и 5700 мм, вдоль буквенных - 5700 мм, 6000 мм, 6300 мм, 3500 мм, 6600 мм, 5600 мм.
В подвале размещаются парковочные места, первый этаж - офисные помещения, 2... 17 этажи - жилые помещения. Высота подвального этажа составляет 4,15 м,1-17 этажей -3,0 м.
Здание выполнено по каркасной схеме из монолитного железобетона.
В качестве фундамента здания принят плитный ростверк.
Рис. 1. Пространственная схема здания и типового этажа.
Плиты перекрытий приняты монолитными толщиной 200 мм на типовом этаже, 250 мм на отм. 0,000 и 350 мм - плита покрытия подземной автостоянки. Колонны, расположенные в надземной части здания, приняты переменного по высоте сечения: 600х600 мм на 1...5 этажах, 550х550 мм на шестом этаже, 500х500 мм на 7.11 этажах; 450х450 мм на двенадцатом этаже, 400х400 мм - тринадцатый этаж и выше. Колонны, расположенные в подземной части здания, приняты квадратного сечения, 650х650 мм и круглые, диаметром 460 мм. В подвале устроены монолитные наружные стены толщиной 300 мм. Монолитные стены лифтовой шахты и лестничных клеток приняты толщиной 200 мм. Лестницы в здании запроектированы монолитными и учтены в расчетной схеме. Минимальная толщина лестничных маршей принята 160 мм.
Материал несущих конструкции каркаса: бетона класса В25, армированный стержневой арматурной сталью класса А500 в качестве рабочей арматуры и класса А240 - в качестве поперечной.
Для оценки устойчивости здания против «прогрессирующего» обрушения рассматривались три варианта возможного разрушения колонн первого этажа: угловая, крайняя и внутренняя (рис. 2).
При реализации расчетов на «прогрессирующее» обрушение, были приняты во внимание следующие условия [6, 7]:
1) Устойчивость к «прогрессирующему» обрушению проверяется линейным и нелинейным расчетом на особое (аварийное) сочетание нормативных нагрузок и воздействий, включающее нормативные постоянные и длительные нагрузки;
2) Коэффициенты надежности по нагрузкам следует принимать равными единице;
3) За расчетные характеристики материалов принимаются их нормативные значения;
4) Возможность работы арматуры за пределом упругости;
5) Минимальная площадь продольной арматуры в железобетонных перекрытиях и покрытиях должна быть не менее 0,25% от площади бетона;
6) Выполнение расчета многоэтажного здания а линейной постановке с коэффициентом динамичности по нагрузке КУ=2;
7) Выполнение расчета многоэтажного здания в нелинейной постановке с коэффициентом динамичности по нагрузке КУ=1,27 [5, 8, 9].
загр.1, Лок.загр.1,
1.Расчетная схема:
- уравнений lSilüia
- Элементов ¿.эЗ^сЗ
- Узлов 336945
- заговений 3
- Фкз". нелинейность
- Геом.нелинейность
2. Расчет;
- Шаговый
3.Ресурс:
- Ск£к.память 3003.891 И
- Время расчета 4-4 мин.
РАЗРУШЕНИЯ: г-■■ Трещины Я
'■В =П В §:
í =1' г t
щ ijn a¡
i
расчетные сочетания 0.00 ьлин.
устойчивость 0.00 мин.
17:36 359_ Загружение 1, локальное загружение 1, шаг 1.
Рис. 2. Шаговый метод расчета модели здания для трех вариантов разрушения колонны первого этажа в системе ПК ЛИРА-САПР.
Результаты расчета
По результатам выполненных расчетов получено, что в нелинейной схеме значения максимальных прогибов перекрытий достигают 226 мм для варианта с разрушением угловой колонны (рис. 3, а). При разрушении крайней колонны деформации перекрытий 193 мм (рис. 3, б), а при разрушении внутренней колонны - 100 мм (рис. 3, в). При решении задачи в линейной постановке деформации составили 89, 60 и 47 мм соответственно.
На рис. 4 приведены схемы развития трещин и образования пластических шарниров в плите перекрытия над разрушенной колонной при различных вариантах прогрессирующего обрушения. При расчете был принят коэффициент динамичности 1,27 [5, 8, 9].
а) разрушение угловой колонны
б) разрушение крайней колонны
в) разрушение средней колонны Рис.3. Вертикальные деформации в нелинейном расчете, мм
а) разрушение угловой колонны б) разрушение крайней колонны
I 11 11 11 11 11 11 II II \т 11ш 11 11 ■ I-1
-79.3 -79 -59.3 -39.5 -19.8 -0.792 0.792 19.8 39.5 59.3 79 93.8 119 138 153
Нелинейное загруженне 1 Картина разрушения Средний слой
у
■Цх
в) разрушение средней колонны Рис.4. Трещинообразование в плите перекрытия на отм. +2,950.
Для анализа результатов армирования конструкций здания, полученные по расчету данные были сведены в табл. 1.
Таблица № 1
Расход арматуры по вариантам расчета._
Вариант расчета Линейный, без разрушения С учетом разрушения 1 колонны
Линейный Нелинейный
Элементы конструкции Плиты Колонны Плиты Колонны Плиты Колонны
Расход арматуры в (т) 322,13 28,74 807,04 181,11 530,72 36,25
Расход арматуры в (%) 100 100 250,53 630,17 164,75 126,13
Заключение.
На основании полученных сравнительных результатов расчетов были сделаны следующие выводы:
1) Нелинейный расчет [1], реализованный в программном комплексе ЛИРА-САПР, позволяет выполнять расчет на прочность и устойчивость каркаса при «прогрессирующем» обрушении, обеспечивая при этом меньший расход строительных материалов чем при линейном расчете;
2) Предложенная методика прочностного расчета конструкций на «прогрессирующее» разрушение, учитывающая физическую и геометрическую нелинейность, позволяет оценить реальную живучесть здания при аварийной ситуации и устойчивости к «прогрессирующему» обрушению;
3) Шагово-интерационые методы решения нелинейных задач в случаях моделирования процесса разрушения являются наиболее приемлемыми;
4) Армирование колон и плит перекрытий, полученное по результатам линейного и нелинейного расчетов, предотвращает развитие «прогрессирующего» разрушения конструкции. Однако, экономия арматуры при использовании нелинейного расчета составила 57,4%;
5) Вертикальные деформации, полученные по результатам нелинейного расчета, значительно превышают значения, полученные при линейном
расчете (для варианта с разрушением угловой колонны в 2,54 раза, при разрушении крайней колонны в 3,22 раза, а при разрушении внутренней колонны в 2,13 раза).
Литература
1. Starossek U. Progressive collapse of structures: Nomenclature and procédures // Structural Engineering International 2006, №16 (2). pp.113-117. URL: server.sh.tu-harburg.de/starossek/Index.htm
2. R. Shankar Nair. Progressive collapse. Basics // Modern Steel Construction. March, 2004 URL: sefindia.org/forum/files/engineering_and_ design_standard_practice_for_concrete_for_civil_works_structures_904.pdf.
3. Л.Н. Седегова. Особенности строительства гражданских зданий в сложившейся городской застройке // Инженерный вестник Дона, 2013, №2 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2013/1698.
4. М. Барабаш. Методика моделирования прогрессирующего обрушения на примере реальных высотных зданий // MOKSLAS - LIETUVOS ATEITIS SCIENCE - FUTURE OF LITHUANIA 2014 6(5)/ pp.520-530.
5. В.О. Алмазов, Кхой Као Зуй. Динамика прогрессирующего разрушения монолитных многоэтажных каркасов. - М.: АСВ, 2013. - 128 с.
6. Рекомендации по защите монолитных жилых зданий от прогрессирующего обрушения. М., 2005. - 40 с.
7. Рекомендации по защите высотных зданий от прогрессирующего обрушения. М., 2006. - 34 с.
8. Б.С. Расторгуев, К.Н. Мутока. Деформирование конструкций перекрытий каркасных зданий после внезапного разрушения одной колонны // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2006. № 1. С. 1215.
9. И.Н. Тихонов, В.З. Мешков, Б.С. Расторгуев. Проектирование армирования железобетона.- М.2015.-276 с.
10. К.В. Кургин, Д.Р. Маилян. О необходимости трансформации базовой аналитической зависимости "ab-sb" бетона // Инженерный вестник Дона, 2011, №4 URL: ivdon.ru/magazine/archive/n4y2011/712.
References
1. Starossek U. Progressive collapse of structures: Nomenclature and procedures. Structural Engineering International 2006, №16 (2). pp. 113-117. URL: server.sh.tu-harburg. de/starossek/Index.htm.
2. R. Shankar Nair. Progressive collapse. Basics. Modern Steel Construction. March, 2004. URL: sefindia.org/forum/files/engineering_and_ design_standard_practice_for_concrete_for_civil_works_structures_904.pdf.
3. L.N. Sedegova. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2013, №2 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2013/1698
4. M. Barabash. MOKSLAS - LIETUVOS ATEITIS SCIENCE - FUTURE OF LITHUANIA 2014 6(5). pp. 520-530.
5. V.O. Almazov, Kkhoy Kao Zuy. Dinamika progressiruyushchego razrusheniya monolitnykh mnogoetazhnykh karkasov [The dynamics of progressive collapse of monolithic multistory carcases]. M.: ASV, 2013. 128 p.
6. Rekomendatsii po zashchite monolitnykh zhilykh zdaniy ot progressiruyushchego obrusheniya [Recommendations for the protection monolithic residential buildings from the progressive collapse]. M., 2005. 40 p.
7. Rekomendatsii po zashchite vysotnykh zdaniy ot progressiruyushchego obrusheniya [Recommendations for the protection of high-rise buildings from the progressive collapse]. M., 2006. 34 p.
8. B.S. Rastorguev, K.N. Mutoka. Seysmostoykoe stroitel'stvo. Bezopasnost' sooruzheniy. 2006. № 1. pp. 12-15.
9. I.N. Tikhonov, V.Z. Meshkov, B.S. Rastorguev. Proektirovanie armirovaniya zhelezobetona [Design of concrete reinforcement]. M.2015. 276 p.
10. К.У. Кш^т, Б.Я. МаПуап. 1п2епегпу| уеБ1шк Бопа (Яиб), 2011, №4 иКЬ: ivdon.ru/magazine/archive/n4y2011/712.
cyberleninka.ru
Особенности расчета сборно-монолитных перекрытий каркасных зданий с несъемной железобетонной опалубкой
Библиографическое описание:
Богачёва С. В. Особенности расчета сборно-монолитных перекрытий каркасных зданий с несъемной железобетонной опалубкой [Текст] // Технические науки: проблемы и перспективы: материалы IV Междунар. науч. конф. (г. Санкт-Петербург, июль 2016 г.). — СПб.: Свое издательство, 2016. С. 74-77. URL https://moluch.ru/conf/tech/archive/166/10835/ (дата обращения: 03.08.2018).
Особенности расчета сборно-монолитных перекрытий каркасных зданий снесъемной железобетонной опалубкой
Богачева Светлана Валерьевна, аспирант
Белгородский государственный технологический университет имени В. Г. Шухова
В работе рассматриваются вопросы расчета предлагаемого конструктивного решения сборно-монолитного перекрытия с несъемной железобетонной предварительно напряженной опалубкой на воздействие массы бетона омоноличивания до приобретения им заданной прочности.
Ключевые слова: сборно-монолитное перекрытие, несъемный элемент опалубки
Применение несъемной железобетонной опалубки в сборно-монолитном каркасном домостроении приводит к сокращению сроков и себестоимости строительства за счет отказа от использования трудоемкой и дорогостоящей опалубки и переноса части строительных процессов на высокоэффективное заводское производство. Железобетонные плиты несъемной опалубки выступают составной частью сборно-монолитного перекрытия, включают в себя необходимую продольную растянутую арматуру нижнего армирования и выполняют роль несущего основания для монолитного бетона, содержащего элементы армирования. Они должны быть индустриальными и экономичными и отвечать требованиям по прочности, жесткости и трещиностойкости на стадиях изготовления, транспортирования, монтажа и эксплуатации. В целях типизации сборных несъемных элементов опалубки, в зависимости от их местоположения в каркасе, их изготовление следует выполнять в двух вариантах: надколонном и пролетном. Причем, ширина таких плит будет равна половине расстояния между разбивочными осями в продольном направлении (шаг колонн), а длина — расстоянию между разбивочными осями в поперечном направлении (пролет здания). Т. е. надколонные плиты несъемной опалубки опираются непосредственно на колонны, а их стык с пролетными плитами находится на расстоянии 0,25 шага колонн от разбивочной оси.
Каркас здания с сборно-монолитным перекрытием представляет собой многократно статически неопределимую систему. Для его расчета рекомендуется использовать дискретные модели, рассчитываемые методом конечных элементов. Согласно нормативным документам расчет сборно-монолитных железобетонных перекрытий выполняют для двух стадий: на воздействие массы бетона омоноличивания до приобретения им заданной прочности и после ее приобретения на эксплутационные нагрузки.
Целью работы является установление усилий (значений изгибающих моментов и поперечных сил) в несъемных элементах опалубки от воспринимаемых ими внешних воздействий и определение минимальной толщины и армирования по прочности для первой стадии.
Расчет произведен в пространственной постановке для трехпролетного каркаса в поперечном направлении с размерами ячейки 6,0х6,0 м с бесконсольными колоннами сечением 40х40 см. Для обеспечения выполнения требований, предъявляемых к минимальной толщине защитного слоя бетона для предварительно напряженных элементов на длине зоны передачи напряжений (не менее 40 мм для стержневой арматуры) толщина несъемных элементов опалубки принята равной 60 мм. Толщина бетона омоноличивания — 100 мм. Для армирования несъемных элементов опалубки предполагается использовать горячекатаную напрягаемую стержневую арматуру периодического профиля и ненапрягаемую холоднотянутую проволоку в виде сварной сетки и арматурных каркасов. Класс бетона по прочности на сжатие принимается не ниже В20 в зависимости от класса напрягаемой арматуры. Рассматриваются различные варианты применения напрягаемой арматуры классов А600, А800, А1000 и бетона классов В20, В30 и В40. Предварительное напряжение арматуры составляет 0,9Rs,n, где Rs,n — нормативное значение сопротивления арматуры растяжению для предельных состояний первой группы. Метод натяжения рабочей арматуры — электротермический. Длина натягиваемых стержней равна длине элемента несъемной опалубки. Для определения требуемой площади сечения напрягаемой арматуры в первом приближении полные суммарные потери предварительного напряжения приняты равными 100 МПа.
Дискретизация расчетной схемы произведена с помощью оболочечных и стержневых конечных элементов, применяемых в ПК ЛИРА САПР. На рис. 1 представлены фрагмент ячейки каркаса и расчетная конечно-элементная модель. Выпуски арматурных каркасов на рис. 1, а условно не показаны. В расчетной модели колонны напрягаемые стержни рабочей продольной арматуры выполнены универсальными пространственными стержневыми конечными элементами (КЭ 10), а плитные элементы несъемной опалубки — изгибно-плосконапряженными конечными элементами плоской оболочки (КЭ 41). Плитные элементы несъемной опалубки в процессе укладки верхнего слоя бетона омоноличивания поддерживаются специальной опорной конструкцией, состоящей из инвентарных телескопических стоек и балок, и рассматриваются на этапе монтажа как двухпролетные свободно опертые и работающие в одном направлении. Сопряжение сборных опалубочных элементов между собой осуществляется с помощью объединения перемещений и моделирования шарниров в пластинах при помощи расшивки схемы по соответствующей линии узлов.
Рис. 1. Принципиальная схема фрагмента сборно-монолитного перекрытия: а — фрагмент ячейки каркаса; б — расчетная конечно-элементная модель
Так, согласно монтажной схеме, представленной на рис. 2, опирание элементов несъемной опалубки на опорную конструкцию в виде деревянной балки (тип сопряжения А) создается с помощью объединения всех линейных и угловых перемещений за исключением угловой связи UX, что моделирует шарнир вокруг оси Х. Сопряжение плитных элементов опалубки между собой (тип сопряжения В) выполняется исключением угловой связи UY.
Рис. 2. Монтажная схема сборно-монолитного перекрытия: А, В — типы сопряжения сборных элементов опалубки
Предварительное напряжение арматуры оказывает влияние на значения как предельного изгибающего момента, т. е. на несущую способность, так и на величину прогиба несъемного элемента опалубки. Для учета этого влияния в расчетной модели создание предварительного напряжения выполнялось при помощи задания на арматурные стержни температурного воздействия, вызывающего эквивалентные деформации, равного:
, (1)
где 
— эквивалентная разница температур;
- деформации, вызванные предварительным напряжением с учетом всех потерь к моменту приложения нагрузки от бетона омоноличивания;
- коэффициент линейного расширения арматурной стали.
Принимая деформации в арматуре:
, (2)
где 
- коэффициент, учитывающий возможные отклонения предварительного напряжения;
- полные потери предварительного напряжения арматуры;
- модуль упругости арматуры,
Были определены значения эквивалентного температурного воздействия для соответствующего класса арматуры.
Для объединения перемещений стержневых элементов и элементов плоской оболочки, моделирующих опалубочный элемент, использованы абсолютно жесткие вставки, длина которых равна расстоянию от центра тяжести сечения до растянутой арматуры.
В результате приложения эквивалентного температурного воздействия моделируется растяжение стержней рабочей арматуры и внецентренное сжатие поперечных сечений опалубочного элемента, к которому после приложения внешней нагрузки добавляются изгибные напряжения. В качестве внешней нагрузки рассматривался собственный вес несъемных элементов опалубки и вес бетона омоноличивания. Результаты расчета сведены в табл. 1.
Таблица 1
Результаты расчета
| Класс бетона | Класс напрягаемой арматуры | Предварительное напряжение | Температурное воздействие | М (в пролете), кН·м | М (на опоре), кН·м |
| В20 | А600 | 396 | -180 | +2,81 | -3,60 |
| В20 | А800 | 558 | -253,6 | +2,94 | -3,72 |
| В30 | А1000 | 720 | -327,3 | +3,07 | -3,83 |
| В40 | А1000 | 720 | -327,3 | +3,1 | -3,86 |
сучетом полных потерь, МПа 
, вызывающее эквивалентные деформации от предварительного напряжения, ºС По установленным значениям изгибающих моментов может быть произведен окончательный расчет требуемого армирования и потерь предварительного напряжения из условий, приведенных в нормативной литературе [1].
Литература:1. СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52–01–2003. — М.: Минрегион России, 2012 г.
2. Богачёва С. В. Опалубочный элемент сборно-монолитного перекрытия с безригельным каркасом // Молодой ученый. — 2015. — № 18. — С. 120–123.
3. Никулин А. И. Особенности расчета сборно-монолитных железобетонных каркасов многоэтажных зданий с учетом технологии их возведения // Расчеты и проектирование пространственных конструкций с учетом физической и геометрической нелинейности: Тезисы докл. научн. сессии.– М.: МОО «Пространственные конструкции», 2004.– С. 54–55.
Основные термины (генерируются автоматически): несъемный элемент опалубки, предварительное напряжение, сборно-монолитное перекрытие, несъемная опалубка, предварительное напряжение арматуры, элемент, напрягаемая арматура, монтажная схема, минимальная толщина, внешняя нагрузка.
Ключевые слова
сборно-монолитное перекрытие, несъемный элемент опалубкиПохожие статьи
Новое решение несъемной железобетонной стеновой опалубки...
несъемный элемент опалубки, предварительное напряжение, сборно-монолитное перекрытие, несъемная опалубка, предварительное напряжение арматуры, элемент, напрягаемая арматура, монтажная схема...
Опалубочный элемент сборно-монолитного перекрытия...
сборно-монолитное перекрытие, элемент, опалубочный элемент, перекрытие, элемент армирования, стяжка пола, тавровое сечение, рабочая арматура, несъемная опалубка, плита.
Сталежелезобетонные перекрытия по профилированному...
Ключевые слова: сборно-монолитное перекрытие, несъемный элемент опалубки. Плитные элементы несъемной опалубки в процессе укладки верхнего слоя бетона омоноличивания поддерживаются специальной опорной конструкцией, состоящей из...
Проблемы использования конструкций сборно-монолитного...
Рис. 1. Принципиальная схема фрагмента сборно-монолитного перекрытия: а — фрагмент ячейки каркаса; б — расчетная конечно-элементная модель. Так, согласно монтажной схеме, представленной на рис. 2, опирание элементов несъемной опалубки на опорную...
Кессонные перекрытия как эффективный тип ребристых плит
Опалубочный элемент сборно-монолитного перекрытия с безригельным каркасом.
Особенности расчета сборно-монолитных перекрытий... Железобетонные плиты несъемной опалубки выступают составной частью сборно-монолитного перекрытия, включают в себя...
Оценка технологий возведения арматурных каркасов высотных...
Опалубочный элемент сборно-монолитного перекрытия с безригельным каркасом.
Ключевые слова: сталежелезобетонные конструкции, монолитная железобетонная плита, профилированный настил, несъемная опалубка, СПН.
Совместная работа железобетонных плит перекрытий и стальных...
Сталежелезобетонные перекрытия по профилированному... Ключевые слова: сталежелезобетонные конструкции, монолитная железобетонная плита, профилированный настил, несъемная опалубка, СПН.
Обоснование необходимости разработки актуализированного...
Железобетонные плиты несъемной опалубки выступают составной частью.
Особенности расчета сборно-монолитных перекрытий каркасных...
Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры.
Расчет сечения сборно-монолитной конструкции в стадии...
Предварительно напряженная арматура- канаты класса К-7 Rs = 1250 МПа, Rs,ser = 1400 МПа.
Сечение включает в себя: сборный преднапряженный ригель, сборную плиту-опалубку, пенобетонные блоки, монолитный бетон.
moluch.ru
