ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СБОРНО-МОНОЛИТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

1. 1 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СБОРНО-МОНОЛИТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

2. 2 ЛИТЕРАТУРА • Пособие по проектированию железобетонных сборно-монолитных конструкций. М., 1988. • Я.Г.Сунгатуллин. Особенности расчета сборно-монолитных железобетонных конструкций по первой группе предельных состояний. Казань, 1981г. • Я.Г.Сунгатуллин. Особенности проектирования сборно-монолитных железобетонных конструкций по второй группе предельных состояний. Казань, 1983 г. • В.Н.Фатхуллин В.Ш. Проектирование сборно-монолитных железобетонных изгибаемых элементов. Казань, 1992г.

3. 3 1. Общая характеристика. Примеры использования . Достоинства и недостатки. Работа кафедры в этом направлении. 2. Особенности расчета. Сведения о теории составных стержней, области применения, определение жесткости поперечных и сдвиговых связей. Класс конструкций, рассчитываемых по теории. Особенности статической работы конструкций. Выводы о работе сборно-монолитной конструкции, как составной системы. 3. Расчет сборно-монолитных конструкций по действующим СНиП и пособию. СОДЕРЖАНИЕ • Сборно-монолитные конструкции представляют собой рациональное сочетание сборного элемента неполного поперечного сечения и монолитного бетона, укладываемого на месте эксплуатации и дополняющего сечение до расчетного. • Основные преимущества: • Создание повышенной пространственной жесткости здания за счет замоноличивания узлов и сопряжений; • Возможность использования ограниченной номенклатуры сборных элементов упрощенной конструкции; • Сокращение расходов на создание базы стройиндустрии, сокращение инвестиционного цикла. • Недостатки: • Наличие мокрого процесса на строительной площадке, что ограничивает производство работ в зимнее время. • Медленный набор прочности бетона при использовании традиционных вяжущих. • Оба недостатка могут быть сняты за счет обогрева и использования быстротвердеющих цементов.

4. 4 КЛАССИФИКАЦИЯ СЕЧЕНИЙ СБОРНО-МОНОЛИТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

5. 5 РЕШЕНИЕ ПОКРЫТИЙ ЗДАНИЙ

6. 6 РЕШЕНИЯ ПЕРЕКРЫТИЙ И ПОКРЫТИЙ

7. 7 РЕШЕНИЯ ФУНДАМЕНТОВ

8. 8 РЕШЕНИЯ СТЫКОВ КОНСТРУКЦИЙ

9. 9 РЕШЕНИЯ СТЫКОВ КОНСТРУКЦИЙ

10. 10 РЕШЕНИЯ СТЫКОВ КОНСТРУКЦИЙ

11. 11 РЕШЕНИЯ СТЫКОВ КОНСТРУКЦИЙ

12. 12 РЕШЕНИЯ СТЫКОВ КОНСТРУКЦИЙ

13. 13 К ОЦЕНКЕ ПРОЧНОСТИ КОНТАКТНЫХ ШВОВ ПО ТЕОРИИ проф. А.Р.РЖАНИЦЫНА Тс – сдвигающее усилие на 1 связь; M – число связей на единицу длины шва; Г – деформации взаимного сдвига смежных волокон двух соседних стержней. S– усилие (+ или -), приходящееся на 1 связь; m – число связей на единицу длины шва; Э – поперечные деформации взаимного сдвига соседних слоев

14. 14 РАЗНОВИДНОСТИ КОНТАКТНЫХ ШВОВ

15. 15 СВЕДЕНИЯ О РАСЧЕТЕ СБОРНО-МОНОЛИТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ • Расчет ведется в две стадии. • До приобретения монолитным бетоном заданной прочности; • После приобретения монолитным бетоном заданной прочности, т.е. при совместной работе его со сборными элементами. • В обоих случаях расчет производится по действующим СНиП. • При этом в 1-й стадии расчета учитываются нагрузки, возникающие в период возведения (собственный вес сборного и монолитного бетонов, временная нагрузка, передаваемая на конструкцию во время возведения). Во 2-й стадии расчет производится на действие эксплуатационных нагрузок. • Расчет по первой группе предельных состояний. • Особенность заключается в том, что, если в сжатую зону попадают бетоны разных классов, в расчет они вводятся со своими расчетными сопротивлениями. При определении характеристик сжатой зоны по формуле • - расчетное сопротивление сжатию j-го слоя бетона соответствующего класса; • - соответственно статические моменты сопротивления j-го слоя бетона и всего сечения • относительно оси, проходящей по центру тяжести крайнего растянутого стержня арматуры.

16. 16 К ОЦЕНКЕ ПРОЧНОСТИ ПО СЕЧЕНИЯМ, НОРМАЛЬНЫМ К ПРОДОЛЬНОЙ ОСИ ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

17. 17 К ОЦЕНКЕ ПРОЧНОСТИ СЕЧЕНИЙ, НАКЛОННЫХ К ПРОДОЛЬНОЙ ОСИ ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

18. 18 РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ КОНТАКТНЫХ ШВОВ F – сдвигающее усилие в шве от внешней нагрузки; Fsh – предельное сдвигающее усилие, воспринимаемое швом. Z – плечо внутренней пары продольной силы в наклонном сечении. Принимается равным 0.9ho; М – момент от внешней нагрузки в нормальном сечении, проходящем через конец наклонного сечения у сжатой грани элемента; Мsw – момент, воспринимаемый поперечной арматурой в наклонном сечении. Rsh – суммарное расчетное сопротивление сдвигу шва;; bsh – расчетная ширина поверхности сдвига; Lsh - расчетная длина поверхности сдвига. Rshb – сопротивление шва сдвигу за счет сцепления, механического зацепления и обжатия бетона; Rshs – то же за счет работы на срез поперечной арматуры, пересекающей шов;; Rshn – сопротивление шва сдвигу за счет работы поперечных шпонок..

19. 19 ФИБРОБЕТОН – МАТЕРИАЛ XXI ВЕКА • Фибробетон, как и традиционный бетон, представляет собой композиционный материал, включающий дополнительно распределенную в объеме фибровую арматуру. • Главными показателями свойств у фибробетонов можно считать следующие: • прочность при сжатии, осевом растяжении, растяжении при изгибе; • начальный модуль деформаций; • морозостойкость; • водонепроницаемость; • истираемость; • ударную прочность (вязкость). • Установлены следующие области рационального применения фибробетонов: • монолитные конструкции и сооружения (автомобильные дороги, перекладка покрытия, промышленные полы, выравнивающие полы, мостовые настилы, ирригационные каналы, взрыво- и взломоустойчивые сооружения, водоотбойные дамбы, огнезащитная штукатурка, емкости для воды, обделки тоннелей, пространственные покрытия и сооружения, оборонные сооружения, ремонт монолитных конструкций полов, дорог и др.); • сборные элементы и конструкции (железнодорожные шпалы, трубопроводы, склепы, балки, ступени, стеновые панели, кровельные панели и черепица, модули плавающих доков, морские сооружения, взрыво- и взломоустойчивые конструкции, плиты аэродромных, дорожные, тротуарных покрытия и креплений каналов, карнизные элементы мостов, сваи, шпунт, обогревательные элементы, элементы пространственных покрытия и сооружений, уличная фурнитура. • В Москве организовано опытное производство фибры из полипропилена на Московском нефтеперерабатывающем заводе. Стальные фибры 1 –фибра ВНИИМЕТИЗ, Магнитогорск; 2 – фибра калибровочного завода г.Магнитогорск; 3 – фибра ОАО «Диона», г.Москва; 4 – фибра НПО «Волвек Плюс», г.Челябинск; 5 – фибра Dramix,Бельгия; 6 – фибра Mannesmann Handel,Германия; 7 – фибра Harex,Германия

20. 20 Литература: 1. СП 52-104-2006 «Сталефибробетонные конструкции». М., ГосСтрой России. ГУА НИИЖБ, 2006, 80 с. 2. РТМ-17-01-2002. Руководящие технические материалы по проектированию и применению сталефибробетонных строительных конструкций. М., ГосСтрой России. ГУП НИИЖБ, 2005, 73 с. 3. Рабинович Ф.Н. Композиты на основе дисперсно-армированных бетонов. М., 2004. Фибробетон - разновидность железобетона, дисперсно-армированная различными высокопрочными модифицированными волокнами (стальными и не стальными). Можно выделить три основных разновидности дисперсно-армированного бетона: - сталефибробетон (стальные фибры); - фибробетон с минеральными волокнами (стекловолокно, базальт); - фибробетон с синтетическими волокнами (полипропилен, нейлон, полиэфир, акрил, углеводные и др.) Дисперсно-армированные бетоны прочно и устойчиво завоевывают свое место в различных областях строительства (табл. 1), благодаря непревзойденным показателям по прочности, долговечности, износостойкости, водонепроницаемости, трещиностойкости, ударной вязкости, выносливости, морозостойкости. ФИБРОБЕТОН – МАТЕРИАЛ XXI ВЕКА Формы сечения и средняя длина основных типов стальных фибр

21. 21 ФИБРОБЕТОН – МАТЕРИАЛ XXI ВЕКА Область применения сталефибробетона в строительных конструкциях зданий и сооружений

22. 22 Сравнительная характеристика эксплуатационных свойств обычного бетона и фибробетона ФИБРОБЕТОН – МАТЕРИАЛ XXI ВЕКА

23. 23 ФИБРОБЕТОН – МАТЕРИАЛ XXI ВЕКА Сталефибробетон Стальную фибру производят следующими способами: - резкой из тонкой проволоки; - резкой из тонкого стального листа; - фрезированием слябов; - вытяжкой из расплава. Размеры фибры - от 0,2 мм до 2,0 мм в диаметре от 5 мм до 160 мм в длину, наиболее употребляемые 12,7 - 63,5 мм. Прочность на растяжение стальной фибры в зависимости от вида колеблется от 400 до 1360МПа. Расход стальной фибры в зависимости от толщины и назначения конструкции на 1 м3 бетона составляет от 20 до 240 кг (наиболее употребительный расход 80-120 кг, для дорожных и аэродромных покрытий - 40-120 кг/м . Объемное рациональное содержание 0,5 - 2%. Для увеличения сцепления между стальными фибрами и бетоном рекомендуются волокна периодического профиля, с рельефной и деформированной поверхностью, различной формы сечений, гнутые волокна, с отгибами на концах, с различными анкерами и т.д. Сталефибробетон по сравнению с неармированным бетоном имеет ряд преимуществ: - повышение прочности при сжатии до 25%; - повышение прочности на растяжение при изгибе до 250%; - повышение прочности при осевом растяжении до 60-80%; - повышение сопротивления удару до 10-12 раз; - повышение модуля упругости до 20%; повышение долговечности конструкций и увеличение межремонтного цикла при их эксплуатации в 1,8 - 2,0 раза; - повышается морозостойкость, водонепроницаемость, сопротивление знакопеременным температурам, сопротивление абразивному износу и др.; - фибровое армирование придает бетонной матрице пластический характер и повышенную трещиностойкость.

24. 24 Сведения о расчете (по СП-52-104-2006. Сталефибробетонные конструкции) Сталефибробетонные конструкции в зависимости от их армирования подразделяются на конструкции - только с фибровым армированием; - с комбинированным армированием фиброй в сочетании со стержневой или проволочной арматурой. Вид армирования следует принимать в соответствии с требованиями нормативов. Там же приводятся методика расчета сталефибробетонных элементов и конструкций. Приводимые расчетные схемы и подход к расчету близок к железобетону. Рассмотрим расчет изгибаемых элементов по I группе предельных состояний (по прочности сечений, нормальных к продольным). ФИБРОБЕТОН – МАТЕРИАЛ XXI ВЕКА Расчетная схема элемента с фибровым армированием . - статические: Характеристики расчетной схемы: - геометрические характеристики b, h, x, z; - физические характеристики Rfbt, Rfb; - статические

25. 25 О физико-механических характеристиках материала ФИБРОБЕТОН – МАТЕРИАЛ XXI ВЕКА и др. факторы). При выборе Rfbt, рассматриваются два возможных случая разрушения материала при растяжении. Критерием является параметрλ, характеризующий соотношение длины фибры(Lf) и ее заделки в бетон: При соотношении имеем 1-й случай: сопротивление разрушению исчерпывается из-за отрыва некоторого количества фибр и выдергивается из остальных. Тогда - коэффициент условия работы и т.д. (см. [1]). При соотношенииимеем 2-й случай, характеризующий исчерпание сопротивления растяжению фибробетона выдергиванием условно всех фибр из бетона.. . Сопротивление фибробетона сжатию определяется по формуле: Анализ формулы показывает, что сопротивления фибробетона растяжению и сжатию зависят от соответствующих прочностных характеристик бетона, сопротивления растяжению материала фибр, коэффициента армирования и др. параметров, формулы которых приводятся в СП, но объяснить физическую их суть невозможно.

26. 26 Трубобетон - разновидность железобетона, в котором в качестве арматуры используется материал трубы, увеличивающий несущую способность конструкции за счет сдерживания поперечных деформаций бетона (эффект обоймы) и работы на сжатие. Трубобетонные элементы используются в основном в конструкциях, работающих на сжатие. Передача сжимающих усилий может производиться как на бетон, так и на трубу. ТРУБОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ т.е. бетон работает в условиях всестороннего сжатия Труба, работая как обойма, в несколько ( до 5-ти) раз повышает несущую способность бетона: Оценка несущей способности трубобетонного элемента производится по зависимости где а - коэффициент использования обоймы k - эффективность обоймы. • Величина не постоянная, а зависящая от толщины стенки трубы, коэффициента армирования, диаметра и др. факторов. • Эффективность трубобетонных конструкций с использованием в качестве колонн многоэтажных каркасных зданий: • отсутствие армирования стержневой арматурой как продольного, так и поперечного направления; • прочность бетона внутри трубы повышается; • высокая скорость возведения элементов каркаса здания из трубобетона, котораяпревосходит в 3-4 раза аналогичную с применением классической щитовой опалубки (в итоге сроки строительства объекта сокращаются в 1,5-2 раза, а себестоимость на 25-30%); • стальная труба позволяет производить последующий монтаж опалубки сразу после укладки бетонной смеси без достижения бетоном прочности, необходимой для разопалубки.Возведение зданий с использованием трубобетонных конструкций относят к технологии экспресс-возведения. Безусловно, не все «безоблачно». Например, обеспечение совместной работы бетона и опалубки ( может быть напрягают не цементы?).