Шандрук
ПЕРЕДМОВА
Зміст даного навчального посібника відповідає програмам дисципліни "Залізобетонні і кам'яні конструкції", що викладаються у будівельних вузах для студентів спеціальності 7.092101 "Промислове та цивільне будівництво".
У навчальному посібнику систематизовано, досить докладно розглянуто сучасні збірні залізобетонні конструкції багатоповерхових каркасних будинків, які проектуються і будуються нині за типовими серіями, та викладено принципи розрахунку і конструювання найпоширеніших елементів несучих конструкцій будинків і споруд -- ригелів та позацентрово стиснених колон. У методичному відношенні поглиблене вивчення роботи саме цих елементів дає змогу студентам оволодіти загальними принципами проектування збірних залізобетонних конструкцій. Наведено розрахунок зусиль у поперечній рамі каркасного чотириповерхового будинку з трьома прогонами вручну та з використанням ПЕОМ за ПК "Міраж" та програмою РАМА.Посібник побудовано так, що поруч з викладеним теоретичним матеріалом наводяться розрахунки конкретних залізобетонних конструкцій та їх конструювання.
Викладений матеріал відповідає вимогам СНиП 2.03.01-84* (зі змінами і доповненнями), а також діючим інструктивно-нормативним документам. Система позначень і індексів в основному базується на СТ СЕВ 1565-79 "Нормативно-техническая документация в строительстве. Буквенные обозначения."
Викладений матеріал супроводжується необхідними розрахунками та ілюстраціями в обсязі, необхідному для виконання курсового проекту №2 "Проектування каркасних будинків" і окремих розділів дипломного проекту.
Розд. 1, 5 підготував Шандрук П.П., а розд. 2, 3, 4 -- Гусениця А.П.
1. Конструктивні системи та конструкції
1.1. Загальні відомості. Конструктивні системи багатоповерхових каркасних будинків
Багатоповерхові каркасні будинки служать для розміщення різних виробництв легкого машинобудування, приладобудування, цехів хімічної, радіотехнічної, електротехнічної та харчової промисловості й т. ін. або для базових сховищ холодильників м'ясокомбінатів, гаражів тощо. У цивільному будівництві -- це готелі, лікувальні установи, банки, офіси та житлові будинки. Близько 40% всіх промислових будинків займають багатоповерхові, з них 80% - промислового і 20% - адміністративно-побутового призначення.
Каркасні будинки мають ряд суттєвих переваг у порівнянні з іншими:
- мінімальна вага конструкції, віднесена до якого-небудь відносного показника будівлі (наприклад на
- скорочення інженерних та технологічних телекомунікацій;
- економія земельної площі;
- збільшена можливість створення різноманітних об'ємно-розпланувальних рішень на основі мінімального набору конструктивних елементів;
- практична можливість здійснення трансформації внутрішніх приміщень в процесі експлуатації (зміна технології, перепланування для громадських та торговельних будинків);
- найбільш ефективне застосування високоміцних та прогресивних конструкцій;
- практично не обмежується кількість поверхів (так переважна більшість висотних будинків збудована за каркасними схемами).
Багатоповерхові каркасні будинки можуть бути виконані в збірному, монолітному та збірно-монолітному залізобетоні. Донедавна найбільш поширені каркасні будинки зводились із збірних залізобетонних конструкцій, виконаних відповідно до уніфікованих конструктивних схем із типових залізобетонних елементів [6 - 9]. Однак в сучасних умовах будівництво багатоповерхових будинків ведуть в монолітному та монолітно-збірному залізобетоні. Це пов'язано із значною енергоємністю і вищою вартістю будівництва із збірних конструкцій.
Однак нині збудовано велику кількість каркасних будинків із збірних залізобетонних елементів і при переобладнанні їх на нові технології і навантаження безумовно необхідно знати їхні конструкції і несучу здатність. Тому далі розглядаємо лише каркасні будинки із збірних залізобетонних конструкцій існуючих типових серій.
В каркасних будинках основні несучі елементи -- залізобетонні рами. Ці будинки можуть бути з повним каркасом при навісних чи самонесучих стінах із залізобетонних панелей і рідше з неповним каркасом, коли перекриття опираються на середні ряди колон і зовнішні несучі стіни, викладені з цегли. Більш детально відомості про багатоповерхові будинки наведені в підручниках [3, 4].
У каркасних будинках вертикальні навантаження переважно сприймають рами каркасу, а горизонтальні -- каркас будинку або діафрагми жорсткості, в залежності від прийнятої конструктивної системи.
Конструктивна система будинку -- це сукупність вертикальних і горизонтальних несучих конструкцій, що забезпечують її міцність, жорсткість та стійкість. У практиці будівництва розрізняють такі конструктивні системи багатоповерхових каркасних будинків: рамні, в'язеві, рамно-в'язеві та інші.
В разі застосування рамної системи каркас будинку являє собою систему поперечних і поздовжніх рам з жорсткими вузлами, які сприймають як вертикальні навантаження, так і горизонтальні від вітру, що передаються через стіни та перекриття.
Рамні системи використовують у будівництві промислових та громадських будинків. Достойністю рамних каркасів є чіткість роботи всіх конструктивних елементів, рівномірність деформацій усіх рам у загальній системі каркасу, зручність розміщення технологічного устаткування в зв'язку з відсутністю поперечних діафрагм жорсткості. Недоліками рамних каркасів є складність і трудомісткість виконання жорстких вузлів.
В'язеві каркасні системи застосовують як у промисловому, так і в цивільному будівництві, але частіше під час зведення цивільних будинків. У в'язевих каркасах основні несучі елементи -- це ригельні або безригельні рами з шарнірними вузлами та системи діафрагм жорсткості. В таких системах усі вертикальні навантаження сприймають рами каркасу, а горизонтальні (вітрові) -- системи діафрагм жорсткості, об'єднані дисками перекриттів. Більш детально конструкції в'язевих каркасів в п.12.1 підручника [3].
Переваги в'язевих каркасів над іншими - це більш прості шарнірні вузли спряження ригелів з колонами, які спрощують і прискорюють монтаж будинків, а також зумовлюють однакові типорозміри ригелів і конструкції з'єднань з колонами.
Загальні витрати сталі у в'язевих каркасах більші, ніж у рамних. В рамно-в'язевих каркасних системах вертикальні навантаження сприймає каркас із рам, а горизонтальні (вітрові) -- каркас і діафрагми, при чому розподіляються вони пропорційно їхній жорсткості. Жорсткість діафрагм в таких системах можна зменшувати, оскільки частину навантаження від вітру сприймає каркас.
Конструктивні системи каркасних будинків можуть бути різними в поперечному і в поздовжньому напрямках. Наприклад, при поперечних рамах і поздовжніх в'язевих діафрагмах конструктивна система в поперечному напрямку - рамна, а в поздовжньому - рамно-в'язева. При зовнішніх несучих стінах будинки зводять за в'язевою системою.
Існують й інші конструктивні системи: каркасно-ствольні, ствольні, каркасно-блокові, каркасно-панельні й т. ін., що розглянуто в підручнику [3].
...