 |
Дисциплина: конструкция городских зданий и сооружений
|
|
|
|
Контрольная работа
Тема: Классификация зданий и сооружений по основным признакам. Применение и конструкции железобетонных ферм
Выполнил Проверил
Студент группы ГСХз-П081 преподаватель
Хачатурян А.А. Попович И.А.
Пятигорск 2013 г.
Содержание
1. Классификация зданий и сооружений по основным признакам.
. Применение и конструкции железобетонных ферм.
. Задача.
. Список используемой литературы.
1.
Классификация зданий и сооружений по основным признакам
В практике проектирования и строительства встречаются самые разнообразные виды зданий, поэтому классифицировать их можно по большому количеству признаков. При проектировании, финансировании и планировании строительства наиболее важной является классификация по назначению и по классам капитальности сооружений. По назначению здания делятся:
) на гражданские (жилые дома, больницы, школы, театры, дворцы культуры и прочие общественные здания);
) на промышленные (заводы, фабрики, склады, ТЭЦ, котельные и др.);
) на сельскохозяйственные (птицефермы, овощехранилища, скотные дворы и т.д.).
Промышленные здания по назначению делятся:
) на здания основного производственного назначения;
) подсобно-производственные, складские и вспомогательные здания, относящиеся к объектам подсобного производственного и обслуживающего назначения (центральные лаборатории и экспериментальные цехи, склады сырья и готовых изделий, ремонтные мастерские, фабричные управления, проходные, здравпункты, столовые, бытовые помещения для рабочих и др.);
|
|
|
) здания и сооружения энергетического хозяйства (трансформаторные подстанции и линии электропередачи, котельные, холодильные, компрессорные, газогенераторные и др.);
) здания и инженерные сооружения транспортного хозяйства и связи (гаражи для электрокаров и автопогрузчиков, автоматические и телевизионные станции управления производством, телефонные и радиостанции или узлы связи);
) объекты санитарно-технического назначения (сооружения для водоснабжения, канализации, теплофикации и газификации и др.).
По капитальности здания и инженерные сооружения делятся на четыре класса в зависимости от прочности, капитальности, наружной и внутренней отделки, внешнего архитектурно-художественного оформления и внутреннего благоустройства, а также эксплуатационных требований к ним. Прочность здания зависит от физико-механических свойств ограждающих и несущих нагрузку конструктивных элементов и отдельных частей, из которых оно состоит, от надежности их связей между собой, которые должны обеспечивать зданию пространственную жесткость, а, следовательно, неизменяемость под воздействием расчетных нагрузок и устойчивость в течение заданного срока службы. Капитальность здания определяется степенью огнестойкости и степенью долговечности его в заданных условиях эксплуатации. Под долговечностью зданий и сооружений понимается срок их службы, т.е. способность в течение этого времени сохранять прочность и устойчивость основных конструкций (фундаментов, наружных и внутренних стен, колонн, перекрытий и покрытий, лестничных клеток) и возможность нормальной эксплуатации их. Долговечность сооружений в свою очередь зависит от долговечности строительных материалов, из которых изготовлены их конструктивные элементы. Строительными нормами установлены три степени долговечности зданий и инженерных сооружений:
|
|
|
I степень с ориентировочным сроком службы более 100 лет;
II - 50... 100 лет;
III - 20... 50 лет.
Конструкции со сроком службы менее 20 лет применяются только для временных сооружений. Согласно противопожарным требованиям здания и инженерные сооружения по огнестойкости подразделяются на пять степеней.
Класс зданий и сооружений определяется в зависимости от значения и мощности предприятия в целом и от назначения каждого из зданий в комплексе этого предприятия, от градостроительных требований, от концентрации материальных ценностей и уникальности оборудования, устанавливаемого в этих сооружениях, а, следовательно, и от запаса сырьевых ресурсов, от фактора нормальной амортизации сооружений.
К I классу относятся здания и сооружения, имеющие важнейшую хозяйственную значимость (здания с непрерывным производством большой мощности, государственные электростанции, метрополитены, большие мосты и др.). К ним предъявляются повышенные требования и проектируют их по индивидуальным техническим условиям и нормам, огнестойкостью не ниже II степени и долговечности не ниже I степени.
Ко II классу относится большинство зданий основного и подсобно-вспомогательного производственного назначения (склады с ценным сырьем, готовых изделий и оборудования). К ним предъявляются следующие требования: огнестойкость не ниже III степени, долговечность - не ниже II степени. Для их проектирования и строительства действуют Строительные Нормы и Правила (СНиП). Производственные здания предприятий, как правило, относятся ко II классу. Но практически все они строятся огнестойкостью не ниже II степени, так как часто в них производится продукция из сгораемых материалов и установлено современное дорогостоящее технологическое оборудование, превышающее во много раз стоимость самих зданий.
К III классу относятся сооружения с пониженными требованиями качества - производственные здания малой мощности с недорогим оборудованием, здания складов с малоценным сырьем и все деревянные сооружения. Долговечность их должна быть не ниже III степени, огнестойкость не нормируется.
К IV классу относятся все сооружения, к которым не предъявляются требования долговечности и огнестойкости.
|
|
|
Класс зданий или основной группы их в предприятии назначается организацией (заказчиком), выдающей задание на проектирование.
.
. Применение и конструкции железобетонных ферм
Железобетонные конструкции - элементы зданий и сооружений из железобетона и их сочетания. Широко применяются во многих областях строительства, в ряде случаев более целесообразны и экономичны, чем конструкции из других материалов.
Железобетонные конструкции - основной вид конструкций при строительстве промышленных и складских зданий, силосов, бункеров и резервуаров, водопроводных и канализационных сооружений, эстакад, фундаментов под прокатные станы и машины с динамическими нагрузками, высоких дымовых труб, подпорных стен и др. Широкое применение железобетонных конструкций находят в строительстве мостов, гидротехнических сооружений, тепловых электростанций, при подземных работах, постройке аэродромов, дорог, опор и столбов для линий электропередачи, связи, освещения, подвесных дорог и пр. В строительстве жилых и обществ, зданий все чаще используются железобетонные элементы заводского изготовления, в том числе крупнопанельные. Значительные успехи достигнуты в строительстве железобетонных плавучих доков и судов. На атомных электростанциях устраиваются железобетонные ограждения против радиации.
Современные железобетонные конструкции весьма разнообразны. В соответствии с двумя основными видами железобетона различают железобетонные конструкции из обычного и предварительно напряженного железобетона. Обычные железобетонные конструкции классифицируют по трем признакам - методу выполнения, виду арматуры и виду бетона; кроме того, все железобетонные конструкции различаются по виду напряженного состояния.
Монолитные железобетонные конструкции, выполняемые непосредственно на строительной площадке, во многих случаях уступили место более индустриальным сборным железобетонным конструкциям заводского изготовления. Монолитные конструкции применяются при нестандартности и малой повторяемости элементов, при особенно больших нагрузках, а также в сооружениях, трудно поддающихся членению (бассейны для плавания, фундаменты под прокатное оборудование и др.). Наконец, они целесообразны, когда могут выполняться индустриальными методами с использованием инвентарных опалубок - скользящей, переставной (силосы, заводские трубы и др.), передвижной (некоторые оболочки) и др.
|
|
|
Сборные железобетонные конструкции все шире используются в строительстве, особенно жилищно-гражданском и промышленном. На конструирование сборных железобетонных элементов существенно влияют методы их изготовления и монтажа. Значительное развитие получает производство железобетонных элементов заводским путем - в кассетных формах, методом вибропроката, виброштампования и пр., при которых достигаются большая скорость изготовления и снижение их веса. Сборно-монолитные железобетонные конструкции представляют собой сочетание сборных элементов с монолитным бетоном, обеспечивающее надежную связь между ними. Обычные железобетонные конструкции выполняются главным образом с гибкой арматурой в виде отдельных стержней или сварных сеток и каркасов. Сварная арматура благодаря ее лучшему заанкерованию позволяет применять сталь более высокой прочности; этот метод армирования является более индустриальным, железобетонные конструкции с несущей арматурой (профильный прокат или пространственные сварные каркасы) применяются сравнительно редко и только в монолитном железобетоне. В этом случае бетонирование производится в подвесной опалубке с использованием арматуры как несущей конструкции; требуется повышенный расход стали.
Тяжелый бетон (объемный вес более 1800 кг/м3) широко применяется в монолитных и сборных железобетонных конструкциях цементно-песчаный бетон, приготовляемый способом виброперемешивания, используется для тонко стенных конструкций. Железобетонные конструкции из легкого и ячеистого бетонов применяются главным образом с целью получения облегченных конструкций, а в жилищно-гражданском (и промышленном) строительстве большое значение приобретают их теплозащитные свойства. Железобетонные конструкции из жаростойкого бетона все шире внедряются в строительство сооружений металлургической, нефтяной и химической промышленности; их применение дает существенную экономию металла, упрощает способы возведения и позволяет отказаться от дорогостоящих огнеупоров. В железобетонных конструкциях арматура обычно служит для восприятия растягивающих усилий, по направлению которых и располагаются арматурные стержни, но в некоторых конструкциях арматура воспринимает сжимающие усилия совместно с бетоном. Простейшие железобетонные конструкции, в которых при изгибе возникают растягивающие усилия - плита и балка прямоугольного сечения. В балках опоры расположены по одной линии вдоль оси, в плитах - по всей ширине, а нередко и по всему контуру. При отношении сторон больше чем 2: 1 плита называется балочной, при отношении меньше чем 2: 1 и опорах по всему периметру - плитой, опертой по контуру. Плиты и балки могут быть свободно опертые, с заделанными опорами, неразрезные, консольные. В плите (балке), свободно лежащей на двух опорах и равномерно нагруженной, изгибающие моменты, равные на опорах нулю, постепенно возрастают к середине, достигая там максимума; при этом увеличиваются к середине и растягивающие напряжения в нижней зоне плиты. Во избежание разрушения плиты из-за малого сопротивления бетона растяжению арматура располагается в зоне растяжения, близ нижней поверхности плиты. Плита (балка) с заделанными концами при прочих равных условиях может иметь меньшее сечение, чем свободно опертая. В соответствии с эпюрой изгибающих моментов в средней части такой плиты нижние волокна подвержены растяжению, а верхние - сжатию; в местах заделки, наоборот, растягивающие напряжения действуют в верхней зоне, а напряжения сжатия - в нижней. Поэтому в плите с заделанными концами арматурные стержни располагаются как внизу, так и вверху. Практически здесь наиболее целесообразна изогнутая арматура, воспринимающая растягивающие напряжения и в нижней и в верхней зонах. В многопролетных неразрезных плитах и балках арматура располагается в соответствии с эпюрой наибольших положительных и отрицательных моментов. В консольной плите (балке) растягивающие усилия возникают в верхней части сечения, где и помещается арматура. В соответствии с увеличением момента плиту у опоры обычно делают толще. Арматурные стержни, воспринимающие основные усилия, называются рабочими. В балочных плитах имеются также распределительные стержни, необходимые для удержания рабочих стержней на определенном расстоянии, для противодействия образованию трещин при усадке бетона и колебаниях температуры и для лучшего распределения нагрузки (сосредоточенной). Арматура, предназначенная для восприятия сжимающих усилий, может быть расположена двумя способами. В первом случае рабочие стержни располагаются по направлению сжимающих усилий. Эта арматура работает совместно с бетоном непосредственно на сжатие. В балках сжатая арматура применяется, когда ограничены размеры поперечного сечения. В колоннах и стойках такое расположение арматуры обычно; кроме продольных стержней, в них устанавливаются поперечные связи - хомуты, которые препятствуют выпучиванию продольных стержней при сжатии и этим повышают общее сопротивление элемента сжатию. По второму способу арматура для усиления сжатого бетона располагается перпендикулярно направлению сжимающей силы. Такая арматура препятствует поперечному расширению бетона и тем самым заставляет его работать в условиях всестороннего сжатия, когда сопротивление бетона сжатию сильно повышается. Поперечная арматура, называемая также косвенной, укладывается в виде спирали из круглой стали или отдельными кольцами. Во внецентренно сжатых элементах (стойках рам, арках, сводах и др.) арматура с одной стороны сечения работает на растяжение, с другой - на сжатие, но нередко арматура работает на сжатие с обеих сторон сечения.
|
|
|
Применяются две схемы зданий - с шагом колонн 6 м и 12 м при пролетах от 6 до 36 м. Железобетонные стойки бывают прямоугольного и двутаврового сечения, а при особенно большой высоте - двухветвенные (спаренные). Фундаменты под сборные стойки устраивают железобетонные ступенчатые - монолитные или сборные стаканного типа. В качестве поперечных несущих конструкций при пролетах от 12 до 24 м чаще всего используются железобетонные предварительно напряженные двускатные балки, а при пролетах до 36 м - железобетонные фермы. Большее распространение получили сегментные фермы с предварительно напряженным нижним поясом. Для зданий с плоской кровлей используются железобетонные фермы с параллельными поясами, в которых предварительному напряжению подвергаются нижний пояс и растянутые элементы решетки. По балкам или фермам укладываются предварительно напряженные ребристые панели размером (3 и 1,5) м X 6 м и (3 и 1,5) м Х12 м или двухконсольные панели 3 м Х12 м. При шаге колонн 12 м нередко в продольном направлении устанавливают железобетонные подстропильные конструкции для опирания на них промежуточных поперечных несущих ферм.
Наряду с плоскостными системами покрытий применяются выгодные в технико-экономическом отношении пространственные тонкостенные системы - разного рода оболочки и складки, сборные или сборно-монолитные. Главная особенность этих оболочек - сборные элементы (плоские или криволинейные) заводского изготовления, из которых покрытия собираются на месте. Кроме большепролетных оболочек, разрабатываются и внедряются сборные и сборно-монолитные оболочки различных размеров - цилиндрические длинные и короткие, оболочки в виде гиперболических параболоидов, волнистые из армоцемента и др. Для наружных стен при шаге колонн 6 м применяются панели размером 6 м X 1,2 и 6 м X 1,8 м; при шаге 12 м целесообразно устанавливать предварительно напряженные панели длиной 12 м. В зданиях с мостовыми кранами грузоподъемностью от 5 до 30 т используются железобетонные предварительно напряженные подкрановые балки пролетом 6 ж или 12 м.
В сборных многоэтажных промышленных зданиях, в зависимости от характера производства, нагрузок и условий изготовления конструкций, применяют балочную или безбалочную схему перекрытий. Для большинства производственных зданий установлена сетка колонн 6мХ6м и 9мХ6м; при этом при нагрузке до 1000 кг/м2 рекомендуется преимущественное применение сетки 9 м X 6 м; при нагрузках 2000 и 2500 кг/м2- 6 м Х 6 м.
В зданиях балочной схемы с железобетонным каркасом и самонесущими стенами фундаменты, как правило, бывают железобетонные монолитные трехступенчатые, колонны - квадратного или прямоугольного сечения с консолями, на которые укладывают сборные прогоны таврового сечения или, для лучшего использования высоты этажей, прямоугольного сечения с боковыми полочками; по прогонам укладывают ребристые или многопустотные настилы. В зданиях безбалочной схемы на колонны прямоугольного (или круглого) сечения с небольшими консолями устанавливают квадратные капители, на которые с четырех сторон укладывают надколонные плиты-балки с четвертями, а на них - средние квадратные плиты. Плиты- балки и квадратные плиты - сплошного сечения или многопустотные. Вес отдельных элементов до 5 т. На время монтажа капители соединяются с колоннами при помощи сварки закладных деталей. Омоноличивание бетоном обеспечивает надежное их соединение. Плиты-балки соединяются с капителями при помощи сварки стальных деталей.
Сборно-монолитные железобетонные конструкции менее индустриальные, чем сборные. Применять их целесообразно при больших динамических воздействиях от установок, при необходимости членения сооружения на крупные элементы, если при этом использование мощных кранов невыгодно, при наличии в перекрытиях многих проемов и отверстий, затрудняющих применение типовых сборных элементов, и в ряде др. случаев. Часто в сборно-монолитных железобетонных конструкциях растянутую зону образуют сборные элементы, служащие опалубкой, а сжатую зону - обычный монолитный бетон или железобетон. Зимой бетонирование сборно-монолитных железобетонных конструкций, как и монолитных, связано с некоторыми трудностями. Пример сборно-монолитного междуэтажного перекрытия. Из сборного таврового ирогона перекрытия выпускают к верху хомуты и после укладки сборных ребристых настилов и дополнительных стержней предельных состояния: по несущей способности (прочности или устойчивости), по деформациям (жесткости) и по образованию трещин или предельному их раскрытию. Задача расчета сводится к обеспечению для данной конструкции гарантий против наступления в ней того или иного расчетного предельного состояния в период эксплуатации.
В связи с новыми воззрениями на прочность конструкций и их предельное состояние и необходимостью унифицировать методы расчета конструкций из разных материалов метод расчета железобетонных конструкций в СССР был пересмотрен. При действовавшем ранее методе расчета по стадии разрушения с единым общим коэффициентом запаса не могли быть учтены возможные колебания фактических нагрузок, прочностных характеристик материалов, размеров сечений и пр. Более правильно оцениваются эти отклонения, а, следовательно, и несущая способность конструкции при расчете по предельным состояниям. Различают три противления, представляющие собой нормативные сопротивления, умноженные на соответствующие коэффициенты однородности материалов и коэффициенты условий работы бетона и арматуры, а также коэффициент условий работы конструкции и геометрической характеристики сечения S. При расчете по несущей способности предельное состояние, например, изгибаемых элементов характеризуется восприятием полного усилия растянутой арматурой при полном использовании сопротивлений бетона и арматуры сжатой зоны. Эпюра сжимающих напряжений в бетоне принимается прямоугольной при напряжениях, равных расчетному сопротивлению бетона сжатию при изгибе RK и напряжению в арматуре, равному ее расчетному сопротивлению. Величины расчетных усилий (М, N и Q) в прочностных характеристик материалов (Ra и i?a). Величину расчетных усилий в сечениях элементов в большинстве случаев следовало бы определять с учетом пластических деформаций. Однако применение этого расчета пока ограничено и во многих случаях статических расчет производят, предполагая упругую работу конструкции. За рубежом расчет железобетонных конструкций производится обычно по методу «упругого железобетона», т. е. по допускаемым напряжениям. Однако в социалистических странах и в некоторых капиталистических (Австрия, Англия, Бразилия, США) в ряде случаев применяют также расчет по стадии разрушения. Метод расчета по предельным состояниям введен, например, в Венгрии.
. Задача
здание железобетонный колонна сооружение
Определить нагрузку от собственного веса железобетонной колонны по следующим данным: сечение колонны bхh= 300x300 мм, высота l=4,5 м.
Плотность железобетона р = 2500 кг/м3, определить удельный вес железобетона.
Решение.
. Вычисляем удельный вес железобетона у = 2500-10 = 25000 Н/м3 = 25 кН/м3.
Определить нагрузку от собственного веса железобетонной колонны по следующим данным: сечение колонны = 300x300 мм, высота /=4,5 м.
Решение.
. Находим объем колонны У= 0,3 • 0,3 • 4,5 = 0,405 м3.
. Находим нормативную нагрузку от собственного веса колонны ЛГ„ = Уу= 0,405 * 25 = 10,125 кН.
. Определяем расчетную нагрузку от собственного веса колонны, принимая коэффициент надежности по нагрузке уг= 1,1 (табл. 1 СНиП 2.01.07-85*), И=Мпуг= 10,125-1,1 = 11,138 кН.
Список использованной литературы
1. «Технология возведения зданий и сооружений» В.И.Теличенко, О.М.Терентьев, А.А.Лапидус, Москва, «Высшая школа». 2004 г.
. Владимир Иванович РИМШИН, Железобетонные и каменные конструкции (учебник). - М. «Высшая школа», 2002.
. Владимир Иванович РИМШИН, Примеры расчета железобетонных и каменных конструкций (учебное пособие). - М., «Высшая школа». 2006.
. Владимир Иванович РИМШИН, Обследование и испытание зданий и сооружений (учебник). 3 издание. - М., «Высшая школа», 2007
Техническая эксплуатация жилых зданий (учебник). - М., «Высшая школа», 2008 г.
. Владимир Иванович РИМШИН, Примеры расчета железобетонных и каменных конструкций (учебное пособие). 3 издание. - М., «Высшая школа», 2009
|
|
|
