Гибкая конструктивная схема здания это

30. Конструктивные схемы каменных зданий и особенности их расчета

В зависимости от конструктивной схемы здания каменные стены делятся на: несущие, воспринимающие кроме нагрузок от собственного веса нагрузки от покрытий, перекрытий, кранов и т. п.; самонесущие, воспринимающие нагрузку толь­ко от собственного веса стен всех этажей здания и ветровую на­грузку; ненесущие (в том числе навесные), воспринимающие только нагрузку от собственного веса и ветра в пределах одного этажа или одной панели каркасных зданий при высоте этажа не более 6 м; при большей высоте этажа стены этого типа отно­сятся к самонесущим.

По степени пространственной жесткости различа­ют здания с жесткой конструктивной схемой и здания с упругой конструктивной схемой.

Конструктивная схема определяется расстоянием l_ст между поперечными вертикальными устойчивыми конструкциями и жесткостью (неподвижностью) горизонтальных опор.

К зданиям с жесткой конструктивной схемой относятся в большинстве случаев гражданские здания, в которых при расчете на горизонтальные нагрузки, внецентренное и центральное сжа­тие несущие каменные стены и столбы рассчитывают как верти­кальные балки, опирающиеся в горизонтальном направлении на жесткие опоры (покрытия и междуэтажные перекрытия) при расстоянии между поперечными устойчивыми конструкциями.

Жесткими (неподвижными) горизонтальными опорами могут служить пояса, фермы, связи и железобетонные обвязки, рассчи­танные по прочности и по деформациям на восприятие горизон­тальной (ветровой) нагрузки, передающейся от стен.

Жесткими вертикальными опорами являются поперечные устойчивые конструкции (каменные и бетонные стены толщиной не менее 12 см, железобетонные — толщиной не менее 6 см, контрфорсы, поперечные рамы с жесткими узлами и другие кон­струкции, рассчитанные на восприятие горизонтальной нагрузки от примыкающих к ним стен).

Расчет на внецентренное сжатие и изгиб из плоскости. В зда­ниях с жесткой конструктивной схемой стены и столбы рассчиты­вают на вертикальные и горизонтальные ветровые нагрузки с учетом их возможного сочетания как вертикальные неразрезные многопролетные балки, опертые на неподвижные опоры — пере­крытия (рис. 72, а). Нагрузки в пределах рассматриваемого этажа считаются приложенными с фактическими эксцентрисите­тами относительно центра тяжести сечения стены или столба с учетом изменения сечения стены в пределах этажа и ослабления горизонтальными и наклонными бороздами.

Изгибающие моменты учитываются от вертикальных и гори­зонтальных (ветровых) нагрузок, приложенных в пределах рас­сматриваемого этажа, а также от вертикальных нагрузок выше­расположенных этажей, если сечение стены изменяется в уровне перекрытий над данным этажом или в пределах рассчитываемого этажа.

Основные расчетные формулы для определения в сечении стен (столбов) нормальных сил и изгибающих моментов при при­нятой (рис. 72, б) расчетной схеме от вертикальных нагрузок приведены в табл.20.

Изгибающие моменты в сечении наружной стены от горизон­тальной ветровой нагрузки (рис. 72, в) определяются в пределах каждого этажа (за исключением верхнего) как для балки с заде­ланными концами по формуле

где q — ветровая равномерно распределенная в пределах рас­сматриваемого этажа нагрузка, приходящаяся на 1 м высоты стены; Hэт — высота этажа (пролет балки). Для верхнего этажа верхнюю опору балки считают шарнирной.

Расчет стен или столбов обычно начинают с верхнего этажа. При определении усилий, действующих на стену в пределах рас­сматриваемого этажа, учитывают: расчетное опорное давление перекрытия над рассматриваемым этажом Р₁, приложенное в уровне низа этого перекрытия с эксцентриситетом е₁ относитель­но центра тяжести сечения стены; сумму всех расчетных нагру­зок N на стену, расположенных выше рассматриваемого этажа, с включением продольного усилия от действия ветровой нагруз­ки (если она учитывается в расчете), приложенную в уровне ни­за перекрытия над рассматриваемым этажом с эксцентриситетом е₂ относительно центра тяжести сечения стены; расчетный соб­ственный вес участка стены между рассматриваемым сечением и первым расположенным выше этажом Рс.в, приложенный в цен­тре тяжести этого участка стены (см. рис. 73 и табл. 20).

Изгибающие моменты М в рассчитываемых сечениях стены изменяются от максимального значения на уровне низа верхнего перекрытия до нуля на уровне низа нижнего перекрытия и опре­деляются по принятой статической схеме (рис. 72, б).

Несущая способность стены в пределах этажа должна опре­деляться для сечения под балкой (прогоном) верхнего перекры­тия, где изгибающий момент обычно наибольший, а влияние про­дольного изгиба не сказывается — в этом сечении, как опорном, коэффициент продольного изгиба равен 1.

При статическом расчете каменных стен и столбов зданий с упругой конструктивной схемой выделяют один ряд поперечных конструкций между средними осями пролетов зданий и рассмат­ривают рамную систему. Стойками рамы являются стены и стол­бы, которые принимаются заделанными в грунт в уровне пола здания (при наличии бетонного подстилающего слоя под полы и отмостки), а конструкция покрытия (ферма, прогон) —ригелем, шарнирно связанным со стойками (рис. 77).

Стены и столбы зданий с упругой конструктивной схемой рас­считывают с учетом разных условий их работы, соответствующих двум стадиям готовности здания.

В первой стадии, когда стены и столбы возведены, а перекрытия или покрытия еще не установлены, расчет выполня­ется с целью определения необходимости установки временных креплений, чтобы не увеличивать сечений стен и столбов сверх требуемых для законченного здания. При этом изгибающие мо­менты М и продольные силы N в опасных сечениях определяют, как для консольных стоек, заделанных в грунт, на которые дей­ствуют собственный вес, ветровые нагрузки, вес некоторых видов -оборудования (рис. 78,a).

Опасными сечениями обычно являются верхние и нижние се­чения каждой ступени стойки сечения (/—/, //—//, ///—/// стен, конструкция которых показана на рис. 78, а). При действии соб­ственного веса и равномерно распределенной ветровой нагрузки изгибающие моменты и продольные силы в опасных сечениях определяются по формулам:

в сечениях I—I и //—//

где Q_H и Q_П — соответственно вес надкрановой (выше сечения II—II) и подкрановой (между сечениями Ш—/// и //—//) части стены; h3 и Н — соответственно высота надкрановой части стены и всей стены; е — расстояние между центрами тяжести верхнего и нижнего сечений стойки; q — ветровая нагрузка (напор или от­сос) на 1 погонный метр стоек поперечной рамы, собранная с ши­рины стены, равной шагу поперечных конструкций.

Ветровую нагрузку q принимают равномерно распределенной для стоек высотой до 10 м.

Подсчитав для каждого сечения продольную силу и изгибаю­щий момент от всех нагрузок, определяют суммарные усилия М и N, опасные для прочности рассматриваемого сечения, т. е. со­ставляют основные или особые сочетания следующих усилий:

1) наибольший положительный момент Ммакс и соответствую­щее ему продольное усилие N_COOТ;

2) наибольший отрицательный момент М_Мин и соответствую­щее ему значение N_Cooт,

3)наибольшая нормальная сила N_макс и соответствующее ей значение М_СООт.

Получив в сечении момент и соответствующую этому моменту нормальную силу в зависимости от эксцентриситета е₀, проверя­ют его несущую способность, учитывая длительное действие на­грузки.

Заметки инженера-строителя
Блог проектировщика

По виду конструктивной схемы (гибкая/жесткая) здания и сооружения условно подразделяются на:

— абсолютно жесткие сооружения

Абсолютно жесткие сооружения обладают такой вертикальной жесткостью, при которой они не изгибаются при приложении нагрузок, а дают осадку как единый массив, и плоская подошва такого сооружения после деформации основания остается плоской, возможны лишь вертикальные оседания и наклон сооружений.

Осадка таких сооружений может быть равномерной, оцениваемой размерами абсолютной осадки или неравномерной, оцениваемой средней осадкой и креном сооружения в одном или в двух направлениях.

Равномерной осадка абсолютно жесткого сооружения будет при симметричной нагрузке и однородном основании или слоистом основании с согласным залеганием пластов (согласованном напластовании). При этом фундамент встретит значительное сопротивление от грунта в краевых зонах, т.е. возникнет более интенсивное давление на этих участках.

В слоистом основании с выклинивающимися слоями различной сжимаемости внецентренно приложенная нагрузка может увеличить или уменьшить крен.

При не симметричном залегании грунтов и/или нагружении соседних площадей, вследствие перераспределения контактных напряжений (давлений) по подошве фундамента и возникновения дополнительных усилий, возможны крены жестких сооружений. В конструкциях таких сооружений возможны и деформации — косые трещины в углах (В углах возникают относительно большие напряжения).

При прочих равных условиях, чем жёстче сооружение, тем больше отличия в его деформации от деформаций основания (меньше следуют вслед за ними) и тем большие усилия в нём возникают при осадке.

Примеры зданий и сооружений с жесткой конструктивной схемой:

Сооружения типа башен (водонапорные башни со сплошными стволами), силосных корпусов (силосы), дымовых труб, домен (доменные печи), элеваторы, массивные мостовые опоры, здания панельные, блочные и кирпичные, в которых междуэтажные перекрытия опираются по всему контуру на поперечные и продольные стены или только на поперечные несущие стены при малом их шаге, сооружения, конструкции которых специально приспособлены к восприятию усилий от деформации основания и др.

— сооружения конечной жесткости

Сооружения конечной жесткости в процессе развития неравномерных деформаций получают искривления.

При расчете сооружений конечной жесткости учитывается не только жесткость фундамента, но и всего сооружения в целом. Для сооружений конечной жесткости приходится регламентировать не только величины осадок, но и их неравномерность, так как при неравномерных осадках в несущих конструкциях данного класса сооружений возникают дополнительные усилия, которые могут нарушить их прочность.

Относительно жесткие сооружения, деформируясь вместе с основаниями, оказывают влияние на величину осадок и частично их выравнивают. В конструкциях происходит перераспределение напряжений и изменение усилий, действующих на основание.

Подавляющее число сооружений современного строительства обладает конечной жесткостью. Совместную работу основания и сооружения, обладающего конечной жесткостью, возможно учесть, используя схему с упругооседающими опорами.

К относительно жестким сооружениям могут относиться здания и сооружения с несущими стенами и железобетонными перекрытиями, кирпичные, крупноблочные и крупнопанельные здания.

— гибкие сооружения (абсолютно гибкие)

Абсолютно гибкие сооружения, передавая нагрузку на основания, во всех точках контакта с поверхностью, следуют за перемещением (осадкой, деформацией) грунтов основания, которое может быть различным в разных точках основания.

При этом (при таком деформировании) в случае возникновения неравномерных осадок в конструкциях гибких сооружений практически не возникает никаких (значительных) дополнительных усилий (напряжений). Как правило, конструкции таких зданий имеют статически определимую схему.

В «абсолютно» гибких сооружениях нагрузки, передающиеся основанию, считаются неизменными при деформировании основания, и совместная работа основания и сооружения оценивается лишь предельными значениями средних осадок и их неравномерности (относительной разности).

Предельные деформации гибких сооружений назначают исходя из требований нормальной эксплуатации.

Одноэтажные промышленные здания с разрезными балками по колоннам относятся к практически гибким.

Земляные насыпи, дамбы, гибкие днища резервуаров, сооружения со статически определимой схемой несущих конструкций (эстакады с разрезными пролетными строениями), покрытия дорог и аэродромов.

Определение и какие сооружения относятся к гибкой конструктивной схеме здания?

Добрый день, дорогие форумчане.
Подскажите, где в нормах можно найти определение и какие сооружения относятся к гибкой конструктивной схеме здания?

P.S. Есть мачта осветительная, высотой 20, 25 и 30м, при расчете в Фундаменте задаю гибкая конструктивная схема. Но надо для уточнения понимать, где я могу это взять и быть спокойной.
Заранее спасибо, за помощь.

Просмотров: 10096

ТехЛиб СПБ УВТ

В зависимости от вида несущего остова различают две основны конструктивные схемы зданий и сооружений — каркасную и бескаркасную.

Каркасные здания и сооружения делят на полнокаркасные и неполнокаркасные.

В полнокаркасных зданиях все нагрузки передаются на каркас, т. е. на систему связанных между собой вертикальных колонн и горизонтальных балок (ригелей). В этих зданиях колонны каркаса располагают как по периметру наружных стен, так и внутри здания.

Полнокаркасные здания и сооружения проектируют главным образом в случаях, когда имеют место значительные нагрузки (тяжелое технологическое оборудование, мостовые краны). Промышленные здания, как одноэтажные, так и многоэтажные, проектируют преимущественно с полным каркасом.

Рис. 1. Конструктивные схемы каркасных зданий: а — с продольным расположением ригелей; б — то же, с поперечным; в — то же, с перекрестным; г — безригельное решение

В индустриальном строительстве в основном используются железобетонные каркасы, поскольку металлические каркасы имеют ограничения по огнестойкости и теплопроводности. Рассмотрим узлы каркасов, в которых восприятие горизонтальных усилий и общая устойчивость конструктивной системы обеспечиваются рамами двух направлений (рис. 1, в). Указанное обстоятельство требует решения узлов соединения колонны и ригеля (распорной плиты) как жестких, способных воспринимать возникающие в несущей системе опорные моменты ригелей.

Элементы и узлы рамной системы трудно поддаются унификации, что связано со значительным изменением внутренних усилий по высоте каркаса. Вместе с тем рамная система обеспечивает равномерную передачу нагрузок на фундамент и хорошо согласуется с архитектурно-планировочными требованиями.

Элементы рамных каркасов те же, что и связевых (кроме диафрагм жесткости, которые в рамных каркасах не применяются), но у них иное конструктивное решение, связанное с восприятием ригелями значительных опорных моментов и участием колонн в восприятии горизонтальных нагрузок и моментов защемления ригелей. Рамные каркасы применяются для формирования несущей системы зданий различного назначения (торговых, производственных, учебных, лечебных и т. д.), в которых по каким-либо причинам затруднено устройство вертикальных диафрагм жесткости (требуются большие свободные пространства), а также для зданий, строящихся в сейсмических районах (при необходимости иметь относительно гибкую несущую систему, способную воспринимать динамические нагрузки).

Рис. 2. Каркасы с нарезкой на нелинейные элементы: а – типы нелинейных элементов; б – формирование несущего остова сооружения из Н-образных элементов; в – формирование несущей системы из крестообразных элементов

Но видам разрезки на конструктивные элементы рамные каркасы подразделяют на каркасы с нелинейной и линейной разрезкой (разрезка аналогична принятой в связевых каркасах); по типу применяемых сборных железобетонных элементов и способов формирования несущей системы — на предварительно напряженные (в процессе строительства) и ненапряженные; по условиям замоноличивания конструкций — на сборные и сборно-монолитные.

Рис. 3. Узлы соединения ригелей продольного и поперечного направлений с колонной: а- с плоскими ригелями; б – с ригелями таврового профиля	Рис. 4. Стык крестообразных элементов двух направлений: 1 – крестообразные элементы; 2 – ригеля с перпендикулярным направлением; 3 – настил; 4 – стык крестообразных элементов; 5 – стык крестообразных элементов перпендикулярного направления

В каркасах с нелинейными элементами последние выполняют высотой в этаж при длине элемента до 12 м. Стыки элементов каркаса решаются с применением сварки арматурных выпусков с последующим замоноличиванием. Каркасы с нелинейной разрезкой собирают из различных по форме элементов, которые образуют поперечные рамы. В продольном направлении рамы соединяют ригелями таврового (высотой 45… 60 см) или прямоугольного поперечного сечения (высотой 25…45 см).

К каркасам с нелинейной разрезкой относятся каркасы из крестообразных элементов, образующих трехпролетные рамы (с пролетами 4,2+4,2+4,2 м) с шагом 6,4 м в продольном направлении, и соединяемые продольными ригелями. Стык стоек крестообразных элементов располагается посередине высоты этажа, а ригелей — в середине пролетов поперечных рам.

Рис.5. Стык колонны с ригелями и панелями вставками для малоэтажного строительства: 1 – колонна; 2 – балка основная; 3 – межколонная панель-вставка

Для зданий малой этажности (до 4 этажей) применяют полносборный рамный каркас линейной разрезки, включающий колонны на всю высоту здания и однопролетные балки. Жесткость каркаса в основном направлении обеспечивается жесткостью узла соединения колонны с, ригелями; в перпендикулярном направлении — конструкцией стыка колонны с межколонной панелью-вставкой или жесткостью стыка колонны с ригелем второго направления.

К каркасам с линейной разрезкой относится также каркас с увеличенным (против аналогичного связевого каркаса) сечением колонн и ригелей, имеющий узел сопряжения основных конструктивных элементов.

Для использования бортоснастки для производства элементов конструктивной системы связевого каркаса для создания рамного (с линейными элементами) применяют жесткий стык ригеля с колонной. В этом узле усилие растяжения воспринимается арматурой из стали класса А-Ш, состоящей из трех пар стержней (диаметром 36 мм), соединяемых при монтаже ванной сваркой.

Рис. 7. Стык ригеля с колонной со сваркой выпусков араматуры и ригеля колонны: 1 – накладная пластина соединения в нижней зоне стыка; 2 – сварной шов; 3 – сварка спаренные арматурных выпусков: 4 – колонна; 5- ригель

Рис. 8. Преднапряженный узел поперечной рамы каркаса: 1 – колонна; 2 – ригель; 3 – напрягаемая арматура; 4 – зона замоноличивания

Для передачи сжимающего усилия от опорного момента к стальным закладным деталям консоли колонны и ригеля приваривают стальные накладки, упирающиеся в торец консоли.

При этом сечение накладок подбирается исходя из предположения, что усилие сжатия передается по центру сечения накладок. В предварительно напряженных каркасах из линейных элементов соединение ригеля с колонной выполняется с помощью «скользящих» стыков (без закладных деталей и выпусков арматуры) путем натяжения (на бетон) арматуры, располагаемой в открытых каналах с последующим их замоноличиванием.

Аналогично осуществляется поперечное соединение панелей перекрытия с помощью арматуры, расположенной поверху конструкции с анкеровкой в середине пролетов.

В зданиях и сооружениях с неполным каркасом (внутренним) все возникающие в них нагрузки передаются на внутренний каркас и наружные стены. Неполный каркас чаще проектируют для жилых и общественных гражданских зданий. В зданиях с полным и неполным каркасом ригели могут иметь продольное, поперечное или перекрестное расположение.

Рис. 9. Конструктивные схемы зданий с неполным каркасом: а — с продольным расположением ригелей; б — то же, с поперечным; в — безригельное решение

В бескаркасных зданиях и сооружениях (рис. 9) все нагрузки от перекрытий и крыши воспринимаются стенами. Несущими могут быть стены: наружные и внутренние, продольные и поперечные, а также одновременно продольные и поперечные. Наиболее эффективной конструктивной схемой бескаркасных зданий является схема зданий с внутренними поперечными несущими стенами. Эта схема наиболее распространена в крупнопанельном домостроении.

По долговечности ограждающих конструкций здания подразделяют на три степени: I; II и III. К I степени относятся здания со сроком службы не менее 100 лет, ко II — со сроком службы не менее 50 лет, к III — со сроком службы не менее 20 лет. По капитальности здания делят на четыре класса: I, II, III и IV. К I классу относятся здания, к которым предъявляются повышенные требования, а к IV — здания, удовлетворяющие минимальным требованиям. Капитальность зданий определяется исходя из совокупности требований к огнестойкости, долговечности основных конструктивных элементов, а также эксплуатационных качеств здания (внутренняя отделка, техническое оборудование, планировка).

В зависимости от качественных показателей здания различных конструктивных схем подразделяют на степени или классы. К важнейшим качественным показателям относятся: огнестойкость, долговечность, капитальность. По огнестойкости здания делятся на пять степеней: I, II, III, IV, V. К I, II и III степеням относятся каменные оштукатуренные.