Файл: Проектирование железобетонных сводчатых панелейоболочек типа кжс.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.12.2023

Просмотров: 232

Скачиваний: 14

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН МЕЖДУНАРОДНАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ КОРПОРАЦИЯ СРС 13 по дисциплине «Проектирование и расчет железобетонных и каменных конструкций II» на тему: Проектирование железобетонных сводчатых панелей-оболочек типа КЖС. Выполнил(а): студент гр. РПЗС 20-11*Әбдінағи Ж.Б.Проверил(а):Ажгалиева Б.А. Алматы, 2023Изобретение относится к строительству, в частности к панелям-оболочкам в сборных железобетонных покрытиях. Технический результат изобретения заключается в снижении материалоемкости конструкции при одновременном повышении жесткости и несущей способности. Панель-оболочка состоит из среднего криволинейного ребра, очерченного по радиусу окружности, и поперечных ребер с двухсторонним уклоном от их середины к концам, размещенным по пролету панели, в границах светопроема. Поперечное сечение среднего криволинейного ребра состоит: из удваивающей его высоту верхней части с двухсторонними торцовыми напусками на участки двухгранной полки для жесткой связи с ними по их верху; верхушки верхней части, верх которой очерчен по тому же радиусу окружности, что и верх напусков, двухстороннего бокового уширения, верхних частей среднего криволинейного ребра, которое постепенно возрастает от начала напусков, к середине светопроема и от низа к верху. Образовавшаяся структура обеспечивает светопропускную способность двухгранной полки, восстанавливает у нее функцию двухгранного свода, повышает жесткость формы поперечного сечения панели-оболочки. Основным конструктивным элементом железобетонной панели-оболочки является бетонная полка, работающая вдоль пролета как свод, на сжатие, безмоментно благодаря распору, гасящему балочный момент, который воспринимается арматурой нижних поясов ребер-диафрагм. Назначение ребер-диафрагм состоит в обеспечении сохранности полки-свода на стадиях ее изготовления и монтажа. Достоинством этого технического решения является экономичность расхода материала, индустриальность изготовления и монтажа. Недостатком является то, что сводчатая полка не обладает светопропускной способностью. Достоинство этого устройства состоит в наличии светопроема в средней трети длины пролета панели-оболочки, позволяющего устраивать прямоугольные светоаэрационные фонари на сборных покрытиях. К недостаткам этого технического решения можно отнести то, что образование светопроема на ширину полки сводчатого очертания протяженностью в одну треть длины пролета панели-оболочки в средней ее зоне приводит к потере способности полки выполнять функцию свода, т.е. способности работать на сжатие вдоль пролета панели-оболочки с проявлением распора, для восприятия которого уже имеется арматура в нижних поясах ребер-диафрагм. Следствием этого является ухудшение условий работы верхних поясов ребердиафрагм из-за повышения гибкости из плоскости их работы на протяжении длины светопроема и, главным образом, снижение несущей способности панели-оболочки в целом. Пропала пространственность работы панели оболочки, возникла необходимость ее усиления. Согласно рекомендациям упомянутого Руководства панель-оболочка подлежит в этом случае усилению по рамному принципу: весь материал полки, высвобождающийся в связи с образованием в ней светопроема, распределяется по его периметру сверху, со стороны действия внешней равномерно распределенной нагрузки. Так это устройство и законструировано: полка панели-оболочки по краям светопроема утолщается, а верхние пояса ребер-диафрагм наращиваются соответственно вверх, с постановкой в этой части дополнительно арматуры с учетом ее работы на сжатие, площадь которой устанавливается по расчету из условия компенсации возникшего ослабления, определяемого прочностью удаленного участка бетонной полки. В результате изменения конструктивной схемы полки в составе панели-оболочки изменились и условия ее действительной работы. Она в крайних долях пролета панели-оболочки стала работать на изгиб под действием внешней нагрузки в направлении ширины панели, т.е. на растяжение, что не соответствует характеру свойств материала, из которого она состоит, бетона.

Наличие утолщения участков полки, сверху ее, по краям светопроема, не меняет схему ее работы. Полка, прогибаясь под действием внешней нагрузки относительно верхних поясов ребер-диафрагм, создает предпосылки к их западанию внутрь исходного плана конструкции по длине светопроема, провоцируя возникновение предпосылок к потере их устойчивости из плоскости.

Достоинство этого технического решения состоит в том, что полка работает на сжатие как двухгранный свод, в двух направлениях: вдоль пролета панелиоболочки и вдоль образующих, в направлении ширины. При этом распор в продольном направлении воспринимается арматурой нижних поясов ребердиафрагм, а в поперечном направлении - смежными панелями, с которыми взаимодействует панель-оболочка по продольным сторонам в системе сборного покрытия.

Недостаток этого технического решения заключается в отсутствии светопропускающей способности полки, что приводит к перерасходу энергии на создание освещенности должного уровня рабочих мест в большепролетных и многопролетных одноэтажных производственных зданий.

Устранить этот недостаток можно известным путем, как отмечено выше, образованием светопроема на ширину полки и на треть длины пролета панели оболочки в средней ее зоне, с применением того же рамного принципа усиления: наращиванием высоты верхних поясов ребер-диафрагм и краев граней полки с разравниванием оставшегося бетона по верху граней двухгранной полки и усилением дополнительной арматурой верхних поясов ребер-диафрагм в пределах длины светопроема, устанавливаемой по расчету.

Но в этом случае опять-таки будет потеряна двухгранной полкой функция свода. В результате ухудшатся условия работы участков двухгранной полки в крайних долях пролета панели-оболочки, которые окажутся опертыми лишь по трем сторонам. При этом полка панели за пределами светопроема будет работать на изгиб в коротком направлении, вызывая распор наружу, создавая предпосылки к потере устойчивости верхних поясов ребер-диафрагм из их плоскости в пределах длины светопроема в системе покрытия.

Цель изобретения состоит в создании светопропускной способности двухгранной сводчатой полки панели-оболочки путем реализации принципа предельно целесообразного и рационального использования материала двухгранной полки, высвобождаемого при образовании светопроема

, идущего на восстановление у нее функции - двухгранного свода, которая обеспечивает снижение материалоемкости при одновременном повышении жесткости, несущей способности, улучшении условия работы панели-оболочки.

Цель достигается тем, что железобетонная панель-оболочка на пролет, включающая ребра-диафрагмы сегментного очертания с верхним поясом криволинейным, стенкой, прямолинейным нижним поясом и двухгранную полку с ребром в узле монолитного сопряжения граней, жестко соединенную по продольным краям с верхними поясами ребер-диафрагм, а торцами - с опорной частью, ее светопропускная способность обеспечивается образованием светопроема в средней зоне удалением материала двухгранной полки на ее ширину и треть длины пролета панели-оболочки и она снабжена средним криволинейным ребром, соединяющим жестко узлы монолитного спряжения граней участков двухгранной полки с подкрепляющим их ребром, отделенных друг от друга светопроемом, поперечными ребрами с уклоном, равным уклону граней двухгранной полки, примыкающими жестко с двух сторон к среднему криволинейному ребру и к верхним поясам ребердиафрагм; при этом среднее криволинейное ребро постоянной высоты сечения очерчено по длине светопроема по радиусу Rо окружности, а жесткое соединение его концов с узлами монолитного сопряжения граней участков двухгранной полки панели-оболочки опосредствуется крайними поперечными ребрами, которые жестко присоединены по своему верху к граням двухгранной полки заподлицо с их наружной поверхностью и ось симметрии поперечного сечения которых принимается за края участка двухгранной полки, причем расстояние между всеми поперечными ребрами в осях их симметрии равно половине ширины панели оболочки. Среднее криволинейное ребро по форме поперечного сечения равновелико ребру в узле монолитного сопряжения граней участков двухгранной полки с учетом толщины грани полки над ним. Габаритные размеры поперечных сечений среднего криволинейного ребра и ребер поперечных (высота, ширина поверху) составляют десятую долю от шага поперечных ребер в осях их симметрии, поэтому элементы этих признаков являются жесткими стержневыми элементами, как и элементы верхних поясов ребер-диафрагм, определяемые расстоянием между узлами их сопряжения с поперечными ребрами. Особенность новых конструктивных признаков - среднего криволинейного ребра, очерченного по радиусу окружности Rо вдоль светопроема, и ребер поперечных с уклоном, равным уклону граней двухгранной полки, примыкающих жестко с двух сторон к среднему криволинейному ребру и к верхним поясам ребер-диафрагм, размещенных по длине конструкции в границах светопроема с шагом в половину ширины панели-оболочки, состоит в том, что они по отдельности не смогли бы выполнить возложенных на них функций (жестких) связей соответственно между узлами монолитного сопряжения граней участков двухгранной полки с подкрепляющим их ребром, разъединенных светопроемом, и между верхними поясами ребер-диафрагм по длине конструкции в границах светопроема, вследствие их непрямолинейности и малости размеров поперечных сечений, которые не превышают 5% от размера ширины панели-оболочки. Но именно указанные особенности формы и пространственного расположения новых конструктивных признаков позволяют достичь этого, при обеспечении их взаимосвязи. Очертание среднего криволинейного ребра по радиусу Rо окружности верхней поверхности двухгранной полки-прототипа определяется простотой изготовления опалубки при обеспечении соответствия его очертания очертаниям свода, простотой раскроя элементов металлической опалубки на стадии ее изготовления, а двухсторонность уклона верха поперечных ребер, равного уклону граней двухгранной полки, с их шагом в половину ширины панели-оболочки обеспечивает возможность их жесткого сопряжения в их середине со средним криволинейным ребром всей площадью их поперечных сечений и с верхними поясами ребер-диафрагм. Таким образом, жесткое взаимное сопряжение

новых разноименных признаков между собой, среднего криволинейного ребра и ребер поперечных с двухсторонним уклоном и каждым из них - с соответствующими признаками прототипа обеспечивает уменьшение расчетных длин их участков, работающих на сжатие: ребер поперечных с уклоном, равным уклону граней двухгранной полки. Это позволяет увеличить критическую силу сжатия по Эйлеру в квадрате от количества расчетных участков: для поперечных ребер - не менее чем в четыре раза, для среднего криволинейного ребра и верхних поясов ребер-диафрагм - не менее 16-ти раз. При этом жесткость среднего криволинейного ребра возрастает в плоскости и из плоскости, а верхних поясов ребер-диафрагм - только из плоскости их работы.

Так, при жестком сопряжении концов среднего криволинейного ребра с узлами монолитного сопряжения граней с подкрепляющим их ребром, которое опосредствуется крайними поперечными ребрами с уклоном, равным уклону граней полки, при их монолитном присоединении поверху к граням двухгранной полки заподлицо с их наружной поверхностью, в границах светопроема сформирована выпуклая вверх против действия внешней нагрузки, пространственная жесткостержневая структура, восстанавливающая функцию сводчатой двухгранной полки панели-оболочки, при равнопрочности составляющих ее конструктивных элементов, включая и элементы верхних поясов ребер-диафрагм, относящихся к признакам прототипа. Верх элементов пространственно-выпуклой, жестко-стержневой структуры в границах светопроема соответствует верху, точнее, лежит на верхней поверхности прототипа, а сами элементы структуры - ниже ее. Оставшаяся часть материала полки, высвободившаяся при образовании светопроема, идет на развитие формы поперечного сечения вверх и по длине основного признака, среднего криволинейного ребра. Этапы развития представлены ниже.


  • Та же железобетонная панель-оболочка, но характеризуется тем, что среднее криволинейное ребро имеет верхнюю часть поперечного сечения постоянной высоты в пределах длины светопроема, верх которой выступает над верхом узлов монолитного сопряжения граней участков двухгранной полки на высоту сечения основного ребра с торцовыми напусками вглубь участков двухгранной полки, отделенных друг от друга светопроемом, для жесткости связи с ними по их верху.

  • Та же железобетонная панель-оболочка, но характеризуется тем, что верхняя часть сечения среднего криволинейного ребра имеет верхушку, которая обеспечивает постепенное возрастание высоты ее поперечного сечения от краев светопроема к его середине, при этом верхняя поверхность верхушки и двухсторонних торцовых напусков верхней части среднего криволинейного ребра вглубь участков двухгранной полки от краев светопроема очерчена по одному радиусу R1 окружности, который обеспечивает приращение высоты сечений верхушки в середине светопроема в 1/60 его длины.

  • Та же железобетонная панель-оболочка, но отличается тем, что верхняя часть сечения среднего криволинейного ребра вместе с верхушкой и напусками имеет двухстороннее плавное боковое уширение от начала напусков на участках двухгранной полки к середине пролета панели-оболочки при одновременном уширении от низа к верху, с отклонением верха боковых поверхностей от вертикали наружу на величину угла, равного углу наклона граней участков двухгранной полки к горизонту.
В заявленном устройстве используется новый принцип распределения материала, высвобождающегося при образовании светопроема удалением двухгранной полки на треть длины пролета панели-оболочки, кратных половине ее ширины, при котором обеспечивается более целесообразное и рациональное использование материала, восстанавливается функция двухгранного свода двухгранной полки с обеспечением ее светопропускной способности. Линейные размеры новых признаков, ребер поперечных с двухсторонним уклоном их верха и среднего криволинейного ребра с его параметрами развития, определяются ограниченностью объема высвобождающегося при образовании светопроема материала двухгранной полки. Исключается необходимость постановки дифицитной арматуры в сжатой зоне панели-оболочки, объем расхода которой в аналогах со светопроемом определяется расчетом из условия ослабленно поперечного сечения панели-оболочки. Поэтому заявленное решение удовлетворяет критериям "новизна" и "новый уровень техники", обеспечивает достижение поставленной цели. К недостатку заявленного решения можно отнести уменьшение площади светопроема чуть больше 11% от общей его площади. Этот недостаток легко устраняется возможностью увеличения площади светопроема на шаг поперечных ребер. Оно предполагает необходимость нового технического решения, средства в форме металлической опалубки, заявка на которую будет отправлена позднее. Свойства, которые проявились в техническом решении совокупностью новых признаков вместе с признаками прототипа, новы, ранее не были известны и не следуют явным образом из уровня техники. Аналоги не могут их проявить принципиально, из-за отсутствия двухгранности сводчатой полки.

Список литературы


  1. Долгун А.И. Строительные конструкции: учебник для студентов. – М.: изд. центр «Академия», 2013. – 432 с.

  2. Добромыслов А.Н. Железобетонные конструкции.- М.: Изд-во АСВ, 2012.- 464 с.

  3. Федоров В.С. Строительные конструкции: учебник/ В.С. Федоров, Я.И. Швидко, В.Е. Левитский. – Москва: Изд. КНОРУС, 2020 - 396с.

Смотрите также файлы