Отчёт по практике по дисциплине «Архитектура и строительство»

Вариант 12 Назначение объекта: кафе. План этажа представлен на рис. 12. Внутренние несущие стены (участки стен) выполнены из монолитного железобетона толщиной 180 и 200 мм, наружные — 250 мм, трубобетонные колонны — d=377 мм, Конструкцию пола выбрать в соответствии с назначением здания (помещений)

Требуется: Выполнить подбор арматуры монолитного перекрытия здания, а также определить прогиб перекрытия и ширину раскрытия трещин, сравнивая их с допустимыми значениями. Оформить пояснения к расчету с обоснованием назначения толщины и материалов для перекрытия; с описанием: построения геометрии, задания параметров жесткости и материалов, закрепления опорных узлов, определения и последовательности приложения нагрузок на плиту перекрытия, формирования таблицы РСУ (РСН). Выполнить опалубочный и арматурные чертежи с узлами армирования монолитного перекрытия. Составить спецификацию арматуры на перекрытие. Подготовить отчет по компьютерной практике. Литературный обзор выполнить по теме: «Конструктивное решение трубобетонных колонн как опор монолитного перекрытия многоэтажных зданий» (исследования, конструктивные решения, расчеты).

Трубобетон является комплексной конструкцией, состоящей из стальной оболочки и бетонного ядра, работающих совместно. Трубобетонные элементы, имеющие небольшую гибкость и малые эксцентриситеты приложения продольной силы(что характерно для вертикальных несущих элементов каркасов высотных зданий), обладают исключительно высокой несущей способностью при относительно малых поперечных сечениях, являясь примером удачного сочетания ценных свойств металла и бетона. Это дает существенную экономию стали и бетона, приводит к уменьшению размеров сечений элементов, их массы и транспортных затрат, а также сохранение всех достоинств металлических конструкций в плане монтажа [Аймагамбетова С.М. Высотное строительство с учетом применения трубобетонных конструкций Диссертация на соискание квалификации магистратехники и технологии строительства Санкт-Петербург 2013].

Этому способствует эффект обоймы, который создает стальная оболочка для бетонного ядра, выполняя одновременно функции как продольного, так и поперечного армирования. Данный эффект особенно ярко проявляется в колоннах круглого поперечного сечения. Боковое давление трубы препятствует интенсивному развитию микротрещин разрыва в бетонном сердечнике, который в условия всестороннего обжатия выдерживает напряжения, значительно превосходящие призменную прочность. Стальная обойма в свою очередь, благодаря благоприятному влиянию внутреннего давления твердой среды, предохранена от потери местной и общей устойчивости.

Трубобетонные конструкции создают условия, снижающие явление прогрессирующего обрушения при техногенных и других воздействиях. Как известно, разрушение зданий и сооружений может происходить при сильном землетрясении. И, конечно же, не только от горизонтальных сейсмических сил, как это считалось до сих пор, но и от гравитационных сил. Это вес сооружения и вертикальная составляющая землетрясения, действующие на сооружения, уже имеющие сейсмические повреждения и горизонтальные перемещения. Поэтому, преимуществом трубобетонных колонн, является их способность выдержать сейсмические воздействия в горизонтальном и вертикальном направлениях без разрушения. Трубобетонные конструкции очень надежны в эксплуатации. В предельном состоянии они не теряют несущую способность мгновенно, как железобетонные, а еще длительное время способны выдерживать нагрузку. Многочисленными опытами В.А.Долженко, В.А.Росновского, Л.И.Стороженко и др.установлено, что получая большие деформации, ТБ стержень и дальше может нести значительную нагрузку. В архитектурно-строительном деле трубобетонные конструкции насчитывают более чем полувековуюисторию своего использования. В Советском Союзе, Европе, США, Японии и других промышленно развитых странах серьезное внимание привлекли трубобетонные конструкции 80 лет тому назад и получили применение в промышленном, городском многоэтажном и высотном строительстве, в многоэстакадных уличных развязках и различных специальных сооружениях.

Широкому применению трубобетонных конструкций в России препятствует отсутствие отечественныхнормативных документовпо их расчету и проектированию не только для сейсмических районов, но и для несейсмических районов. Хотя прочность трубобетона изучалась многими исследователями на протяжении десятков лет, существующие методы расчета существенно отличаются друг от друга. В них не учитываютсяили учитываются нев комплексе свойства материалов, неполно отражаются основные особенности и специфика сопротивления трубобетона деформированию в зависимости от характера действующей нагрузки. Кроме того, открывается перспектива использования в трубобетонных колоннах высокопрочных бетонов, что так же позволит существенно снизить размеры поперечных сечений несущих конструкций, а следовательно и общие затраты на строительство.Основным моментом при возведении высотных зданий с учетом применения трубобетонных элементов является обеспечение совместной работы бетонного ядра и стальной оболочки при эксплуатационных нагрузках, что является существенным конструктивным недостатком данных конструкций. Ввиду разности начальных коэффициентов поперечной деформации бетона и стали (vb≈ 0,18, vs≈ 0,3), в процессе постепенного нагружения, ядро и обойма работают совместно только в начальный период загружения. Затем, из-за указанной разницы в деформационных свойствах и низкой прочности сцепления бетона со сталью, внешняя оболочка стремится оторваться от поверхности бетона, способствуя возникновению в нем радиальных растягивающих напряжений, что приводит к нарушению сцепления. В этот момент, естественно, никакого поперечного обжатия бетона в трубе происходить не может, и бетон работает в условиях одноосного сжатия, а труба –как продольная арматура. В связи с данным недостатком не решен вопрос моделирования трубобетонного элемента в простых вычислительных комплексах (Scad,Liraи т.п.), учитывающий в комплексе свойства материалов. При возведении зданий с ТБК следует учесть устройство стыковых соединений колонн по высоте и перекрытиям, что требует дополнительной проработке основных конструктивных узлов сопряжения с другими конструкциями здания и разработки принципиально новых конструктивно-технологических решений. При применении трубобетонных конструкций, необходим индустриальный и высокопроизводительный способ заполнения труб бетоном, обеспечивающий высокую прочность и однородность бетонного ядра.

Трубобетон –это разработка российских ученых. В 1932 году профессор А.А.Гвоздев впервые в мире опубликовал работу по методике расчета трубобетона как конструкции. С того времени опыт возведения зданий с использованием трубобетона получил распространение в США, Японии, КНР и других развитых странах. Однако эта технология в России почти не применяется в связи с возникающими проблемами. Настоящая работа посвящена анализу проблем, возникающих у специалиста на стадии расчета и проектирования высотных зданий с учетом применения ТБК, и пути их решения.

При возведении несущего каркаса здания металл и бетон являются основными строительными материалами, которые в первую очередь влияют на стоимость строительства. Замена традиционных массивных железобетонных колонн на трубобетонные элементы, позволяет не только снизить материалоемкость здания, ко также способствует сокращению технологических процессов опалубливания, армирования и выдерживания. Благодаря более высокой несущей способности по сравнению с традиционными железобетонными конструкциями появляется возможность улучшения архитектурно-планировочных решений за счет уменьшения сечения колонн или увеличения их пролета и шага.

Разработанные конструктивно-технологическиерешения позволяют создать систему «оболочка» -«ядро», при которой передача нагрузки от перекрытий осуществляется через специальные устройства, обеспечивающие их совместную работу.

Обеспечение совместной работы стальной оболочки, бетонного ядра иэлементов перекрытия достигнуто путем сопряжения трубобетонных колонн при помощи соединительных гильз, которые изготавливаются из металлических труб, меньшего диаметра по сравнению с оболочкой колонны и имеет внутренние П-образные отгибы стенки или иную анкерную систему. Гильза изготавливается в заводских условиях устанавливается во внутреннюю часть оболочки, закрепляется при помощи сварного соединения.

Конструкция переходной гильзы предусматривает возможность устройства как балочного, так и без балочного перекрытия.

При балочном перекрытии внутренние отгибы стенки гильзы одновременно выступают в роли опорных элементов для балок, распределяющих нагрузку от перекрытия на бетонное ядро. Для повышения несущей способности опорные площадки снабжаются подкосами в-виде металлических приваренных пластин.

В случае без балочного междуэтажногоперекрытия, соединительная гильза оснащается специальным «воротником» служащим опорной зоной перекрытия и размещения арматуры. Его уровень установки на высоте, совпадает с положением опорных площадок (П-образных отгибов стенки гильзы).Для без балочных перекрытий соединительная гильза вместо устройства внутренних отгибов может оснащаться цилиндрическими анкерами, снабжёнными лепестковыми муфтами, что обеспечивает закрепление анкеров стенке гильзы за счет их раскрытия. Их установка производится в заранее подготовленные отверстия, до или после монтажасоединительной гильзы.

В результате экспериментально-аналитических исследований установлено, что устройство П-образных отгибов стенки соединительной гильзы является наиболее рациональным решением, чем ее оснащение отдельными цилиндрическими анкерами, что требует дополнительных трудозатрат на их изготовление и установку, а также ограниченную область распределения нагрузки на бетонное ядро при больших диаметрах трубобетонных колонн.

Для соединения элементов колонн разного диаметра разработана переходная гильза, обладающая теми же характеристиками, что и соединительная. Для обеспеченияпроцесса наращивания, элементы переходной гильзы (верхняя и нижняя ее часта) соединяются между собой с помощью металлических пластин, являющихся ребрами жесткостям.

Для повышения уровняиндустриальности трубобетонных конструкций при их монтаже, целесообразно часть наиболее ответственных работ по оснащению остальных оболочек соединительными гильзами производить в заводских условиях. Это позволяет получить монтажный элемент с требуемыми допущенными по диаметрам для свободной установки в проектное положение. В верхней части стальной оболочки размещаются две технологическиепластины с отверстиями, обеспечивающие крепление монтажныхподкосов, что облегчает процесс выверки и временного закрпеления. Использование высокой степени заводской готовности монтажного элемента и поточной технологии производства работ, достигается снижение численного состава рабочих, трудоемкости устройства стыков иповышаются темпы возведения каркаса здания. Это также важно, когда строительство объекта в стеснённых условиях строительной площадки и не хватает площади для организации мест укрупнительной сборки.

Трубобетонные конструкции должны проектироваться преимущественно сварными, с широким применением автоматической и полуавтоматической сварки. Монтажные сварные соединения трубобетонных конструкций должны предусматриваться такими, чтобы в условиях строительства их выполнение можно было осуществить простыми средствами при обязательном удовлетворении требований по контролю качества.

Размеры трубобетонных конструкций следует назначать с учетом требований стандартизации, модульности и унификации.

Необходимо, чтобы количество применяемых в одной конструкции размеров диаметров и толщин стенок труб было минимальным. Отдельные элементы конструкций следует укрупнять настолько, насколько позволяет грузоподъемность монтажных механизмов, габариты, а такжеусловия изготовления и транспортирования.

При проектировании зданий и сооружений с несущими трубобетонными конструкциями должны приниматься четкие конструктивные схемы, обеспечивающие необходимую прочность, общую устойчивость, а также пространственную неизменяемость здания или сооружения. Прочность и устойчивость трубобетонных конструкций должна быть обеспечена как в условиях эксплуатации, так и при транспортировании и монтаже. Необходимую прочность, жесткость и устойчивость трубобетонных конструкций, а также отдельных элементов и соединений на всех стадиях эксплуатации и возведения определяют расчетом; при этом расчетные схемы должны отвечать принятым конструктивным.

Особое внимание при проектировании трубобетонных конструкций должно быть обращено на прочность, жесткость и долговечность узлов соединений элементов, обеспечивающих надежную передачу усилий. Конструктивные решения узлов могут иметь различные варианты. Сопряжения трубобетонных элементов выполняют посредством фигурного выреза , который обваривается по контуру без каких-либо дополнительных крепежных деталей. Обработка торцов труб в этом случае осуществляется на автоматических универсальных установках для фигурной резки труб.

При проектировании трубобетонных конструкций должны предусматриваться мероприятия по защите их от коррозии. Они должны предусматривать особо тщательную окраску или защиту другими покрытиями. В проектируемых конструкциях следует избегать пазух и корыт, которые задерживают влагу или затрудняют проветривание. Необходимо, чтобы все детали трубобетонных конструкций были доступны для наблюдения, очистки и окрас