Особенности напряженно-деформированного состояния формообразующего каркаса и его элементов
ВВЕДЕНИЕ
Во многих городах России на сегодняшний день возрастает объем каркасно-монолитного домостроения. Основным и важным фактором для крупных городов, таких как Ставрополь, является увеличение этажности жилых и гражданских зданий, что приводит к увеличению требований к надежности и долговечности таких зданий. Объем строительства такого жилья с каждым годом возрастает и стремится достичь известного международного стандарта - строительства 1 м2 в год на 1 жителя города. В пересчете на одного жителя показатель годового объема монолитного домостроения составляет 0,8...2 м за рубежом, и этот же показатель в России составляет 0,2 м2. Обосновывается подобная тенденция возможностью быстрого изменения объемнопланировочных решений при строительстве и реконструкции зданий, а также необходимость экономичного и высокотехнологичного проектирования.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение…………………………………………………………………...6
Глава 1. Современное состояние проектирования и строительства многоэтажных гражданских зданий из железобетона………………………..11
1.1. Существующие типы железобетонных каркасов, применяемые при возведении многоэтажных зданий …………………………………………….11
1.1.1. Сборные железобетонные каркасы ………………………………11
1.1.2. Монолитные железобетонные каркасы ………………………….13
1.1.3. Сборно-монолитные железобетонные каркасы……………….....13
1.1.4. Зарубежный опыт………………………………………………….15
1.1.5. Отечественный опыт ……………………………………………...17
1.2. Выводы по главе 1……………………………………………………37
Глава 2. Конструирование и метод расчета элементов нового железобетонного каркаса с учетом формообразующих металлических конструкций ………………………. …………………………………...……….39
2.1. Конструкция сталежелезобетонного каркаса для многоэтажных зданий. Постановка задачи …………………………………………………..…39
2.2. Численный анализ моделей узла сопряжения колонны с внутренней обоймой и плиты перекрытия…………………………………………..………46
2.3. Инженерная методика расчета железобетонных колонн сталежелезобетонного каркаса с внутренней обоймой (металлический формообразующий элемент) …………………………………………………...55
2.4. Анализ влияния различных параметров на эффективность
применения обоймы ……………………………………………………...63
2.5 . Выводы по главе 2 …………………………………………………..66
Глава 3. Сравнение результатов расчета железобетонных колонн с внедрением формообрразующих каркасов, с колоннами армированными продольными
стержнями…………………………………………………….…67
3.1. Материалы и методы исследования………………………………...67
3.2. Конструктивные решения проектируемого
объекта ……………………………………………………………………68
3.3. Создание конечно-элементной модели и сбор нагрузок на конструируемое здание.…………………………………………………..…….71
3.4 Результаты исследований……………………………………………74
3.5 Сравнение технико-экономических показателей двух вариантов армирования железобетонных колонн………………………………………....78
3.6. Выводы по главе 3 ………………………………………………..…79
Заключение …………………………………………………………….…80
Список испоьзованных источников………………………………….….81
Список использованных источников
1. Абрамов Н.М. Изучение свойств бетона в обойме. Механич. лаборатория Ин-та инж. путей сообщения, СПб, 1907.
2. Александровский СВ., Бакума П.Ф., Михайлов В.В., Маркаров Н.А. Предварительно-напряженный и самонапряженный железобетон в США. Стройиздат, 1974.
3. Амельянович К.К. Исследование прочности и деформативности бетона при простом и всестороннем сжатии // Строительные конструкции. Вып. У П. - Киев, 1968.-С. 26-29.
4. Аржановский СИ., Маилян Д.Р. Изменение деформативных свойств высокопрочного бетона после длительного обжатия // Вопрося прочности, деформативности и трешеностойкости бетона. -Ростов н/Д.: РИСИ, 1979. - С. 83-86.
5. Артюшин Д.В., Коротков А.В. Развитие методов расчета монолитных узлов сопряжения железобетонных каркасов зданий. Города России: система взаимодействия человек - здания и сооружения (Проблемы проектирования, возведения, эксплуатации зданий и сооружений. Обеспечение комфортной среды обитания): Сборник статей Международной научно-практической конференции / МНИЦ ПГСХА. - Пенза: РИО ПГСХА, 2009. - 132 с.
6. Бабич В.И., Панчук Ю.Н., Жук СР. Исследование модуля деформации бетона при внецентренном сжатии // Изв. вузов. Сер. строительство и архитектура. - 1986. - №5. - С. 11-14.
7. Байков В.Н., Горбатов СВ. Определение предельного состояния внецентренно сжатых элементов по неупругим зависимостям напряжения деформации бетона и арматуры // Бетон и железобетон. - 1985. - №6. - С. 13-14.
8. Байков В.Н., Горбатов СВ., Димитров З.А. Построение зависимости между напряжениями и деформациями сжатого бетона по системе 154 нормируемых показателей // Известия вузов. Строительство и архитектура. - 1977. - №6. -С . 15-18.
9. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс М.: Стройиздат, 1991. - 767 с.
10. Байков, В.Н. Взаимосвязь диаграммы прочности двухосно сжатого бетона и характеристик о-е при одноосном сжатии и растяжении [Текст] / В.Н. Байков // Бетон и железобетон. - 1991. - № 11. С. 24-26.
11. Бакиров К.К. Несущая способность сжатых железобетонных элементов прямоугольного сечения с косвенным армированием в виде сеток (при кратковременном действии нагрузки): Дис. ... канд. техн.наук/НИИЖБ. М., 1976. - 198 с.
12. Бамбура А.Н. Диаграмма "напряжения-деформации " для бетона при центральном сжатии // Вопросы прочности, деформативности и трещеностойкости железобетона. - Ростов н/Д.: РИСИ, 1980. - С. 19-22
13. Баранова Т.И., Залесов А.С. Каркасно-стержневые расчетные модели и инженерные методы расчета железобетонных конструкций. - М.: Издво Ассоциации строительных вузов, 2003.
14. Баранова Т.И., Новиков В.А., Артюшин Д.В. Развитие экспериментальной базы аналоговых моделей узлов сопряжения колонн и балок монолитных каркасов. Вестник отделения строительных наук II. Вып. 9 - Белгород: РААСН, 2005.
15. Бачинский В.Я., Бамбура А.Н., Ватагин С.С. Связь между напряжениями и деформациями бетона при кратковременном неоднородном сжатии // Бетон и железобетон. - 1984. - №10. - С. 18-19 155
16. Вениаминов И.К. Уравнения ползучести и длительной прочности бетонов и горных пород при одноосном сжатии // Строительная механика и расчет сооружений. - 1984. - №6. - С. 23-26.
17. Берг О.Я. Физические основы теории прочности бетона и железобетона. - М.: Госстройиздат, 1961. - 96 с.
18. Берг О.Я., Соломенцев Г.Г. Исследование напряженного и деформированного состояния бетона при трехосном сжатии: Сборник трудов/ЦНИИС, № 70, 1969.
19. Берг О.Я., Щербаков Е.Н., Писанко Г.Н. Высокопрочный бетон. - М: Стройиздат, 1971.-208 с.
20. Бондаренко В. М. Фактор времени при учете ниспадающей ветви диаграммы бетона при сжатии // Вопросы прочности, деформативности и трещеностойкости железобетона. - Ростов н/Д.: РИСИ, 1980. - С. 12-18.
21. Бондаренко В.М., Наумов O.K. Феноменологические гипотезы в задачах о механическом сопротивлении бетона // Изв. вузов. Сер. Строительство и архитектура. - 1985. - № 2. - С. 1-7.
22. Броуде Б. Об устойчивости труб круглого сечения, заполненных бетоном, при центральном сжатии. Металлические конструкции. - Сб. статей. Госстройиздат, 1934.
23. Васильев А.П. Прочность и деформативность сжатых элементов с косвенным армированием [Текст] / А.П. Васильев, Н.Г. Матков, Б.Н. Филиппов / / Бетон и железобетон. - 1973. - № 4. С. 17-19.
24. Вахненко П.Ф. О степени использования высокопрочной продольной арматуры при косом внецентренном сжатии [Текст] / П.Ф. Вахненко, В.Н. Кондель / / Изв. Вузов. Строительство и архитектура. - 1989. - № 8. С. 1-5. 156
25. Вейглер Н., Хенсель И. Исследование армирования, эквивалентного спиральному. - "Die Bautechnik", т.З, 1961.
26. Виноградова О.Ф. Экспериментальные исследования центрально сжатых железобетонных элементов с косвенным армированием сетками нового типа. - Сб. трудов ЛИИЖТ, вып. 350, 1973.
27. Габрусенко В.В. Аварии, дефекты и усиление железобетонных и каменных конструкций [Текст]// Проектирование и строительство Сибири. - 2004.-№1-6.
28. Габрусенко В.В. Ригели серии ИИ-04: дефекты изготовления и способы усиления [Текст]// Проектирование и строительство Сибири. - 2008. - №4. С. 43-45.
При этом при расчете на сейсмические нагрузки требуется максимальная площадь продольного армирования колонн в местах сопряжения их с плитами перекрытия и покрытия, а также в нижних опорных узлах, что объясняется активным включением этих участков колонн в работу при горизонтальных колебательных движениях плит перекрытий и покрытия. Последнее, наряду с удаленностью наружной грани здания от его геометрического центра, определяет различие величин выбранной арматуры для колонн разного расположения: крайних неугловых, крайних угловых и центральных. В связи с этим данные типы колонок в дальнейшем будут рассматриваться отдельно. Также для дальнейшего анализа результатов выбранной арматуры было принято, что для каждого из расчетных случаев площадь продольной арматуры колонн в пределах одного этажа принимается постоянной и равной максимальному полученному значению. Это обстоятельство объясняется тем, что для условий статической работы каркаса полученные значения выделенной площади для разных сечений колонн по высоте в пределах этажа фактически одинаковы, а для условий при динамической эксплуатации каркаса (с учетом сейсмичности) целесообразно предусмотреть возможно меньшее количество сварных стыков арматуры.