ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СБОРНО-МОНОЛИТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ 1

ЛИТЕРАТУРА 1.Пособие по проектированию железобетонных сборно-монолитных конструкций. М., Я.Г.Сунгатуллин. Особенности расчета сборно-монолитных железобетонных конструкций по первой группе предельных состояний. Казань, 1981г. 3.Я.Г.Сунгатуллин. Особенности проектирования сборно-монолитных железобетонных конструкций по второй группе предельных состояний. Казань, 1983 г. 4.В.Н.Фатхуллин В.Ш. Проектирование сборно-монолитных железобетонных изгибаемых элементов. Казань, 1992г. 2

СОДЕРЖАНИЕ 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. 3 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.

КЛАССИФИКАЦИЯ СЕЧЕНИЙ СБОРНО-МОНОЛИТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ 4

РЕШЕНИЕ ПОКРЫТИЙ ЗДАНИЙ 5

РЕШЕНИЯ ПЕРЕКРЫТИЙ И ПОКРЫТИЙ 6

РЕШЕНИЯ ФУНДАМЕНТОВ 7

РЕШЕНИЯ СТЫКОВ КОНСТРУКЦИЙ 8

9

10

РЕШЕНИЯ СТЫКОВ КОНСТРУКЦИЙ 11

РЕШЕНИЯ СТЫКОВ КОНСТРУКЦИЙ 12

К ОЦЕНКЕ ПРОЧНОСТИ КОНТАКТНЫХ ШВОВ ПО ТЕОРИИ проф. А.Р.РЖАНИЦЫНА Т с – 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 13

РАЗНОВИДНОСТИ КОНТАКТНЫХ ШВОВ 14

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. 15

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

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

РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ КОНТАКТНЫХ ШВОВ 18 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. F – сдвигающее усилие в шве от внешней нагрузки; Fsh – предельное сдвигающее усилие, воспринимаемое швом. 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..

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 19

ФИБРОБЕТОН – МАТЕРИАЛ XXI ВЕКА 20 Литература: 1. СП «Сталефибробетонные конструкции». М., ГосСтрой России. ГУА НИИЖБ, 2006, 80 с. 2. РТМ 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., 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. Формы сечения и средняя длина основных типов стальных фибр

ФИБРОБЕТОН – МАТЕРИАЛ XXI ВЕКА 21 Монолитные конструкции и сооруженияСборные элементы и конструкции Автомобильные дорогиЖелезнодорожные шпалы Перекладка покрытияЭлементы труб Промышленные полыСклепы Выравнивающие полыБалки Мостовые настилыСтупени Ирригационные каналыСтеновые панели Взрыво- и взломоустойчивые сооруженияКровельные панели и черепица Водоотбойные дамбыМодули плавающих доков Огнезащитная штукатуркаМорские сооружения Емкости для воды и др. жидкостейВзрыво- и взломоустойчивые конструкции Обделки тоннелейПлиты аэродромных, дорожных, тротуарных покрытий и креплений каналов Пространственные покрытия и сооруженияКарнизные элементы мостов Оборонные сооруженияСваи, шпунт Малоэтажные жилые зданияОбогревательные элементы Каркас и элемент зданийЭлементы пространственных покрытий и сооружений Уличная фурнитура Область применения сталефибробетона в строительных конструкциях зданий и сооружений

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

ФИБРОБЕТОН – МАТЕРИАЛ XXI ВЕКА 23 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 кг, для дорожных и аэродромных покрытий 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 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.

ФИБРОБЕТОН – МАТЕРИАЛ XXI ВЕКА 24 Сведения о расчете (по СП 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). Расчетная схема элемента с фибровым армированием Характеристики расчетной схемы: - геометрические характеристики b, h, x, z; - физические характеристики R fbt, R fb ; - статические. - статические:

ФИБРОБЕТОН – МАТЕРИАЛ XXI ВЕКА 25 О физико-механических характеристиках материала и др. факторы). При выборе R fbt, рассматриваются два возможных случая разрушения материала при растяжении. Критерием является параметр λ, характеризующий соотношение длины фибры ( L f) 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 соотношении имеем 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.

ТРУБОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ 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. Труба, работая как обойма, в несколько ( до 5-ти) раз повышает несущую способность бетона: т.е. бетон работает в условиях всестороннего сжатия Оценка несущей способности трубобетонного элемента производится по зависимости 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, которая превосходит 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?). где а - коэффициент использования обоймы k - эффективность обоймы.