Дипломная работа: Проектування монолітного п’ятнадцятиповерхового будинку

6.1 Об'ємно-просторові покриття

Цей клас конструкцій залучив до себе пильну увагу фахівців з будівельних металевих конструкцій наприкінці 50-х - початку 60-х років минулого сторіччя, хоча ідея побудови просторових конструкцій кристалічної будівлі була відома давно, ще в 30-ті роки. М. Белл застосував тоді такі конструкції для каркасів літальних апаратів. Французьким вченим Р. Ле Ріколе встановлена подібність регулярних структур з міцними утвореннями органічної природи, тобто показана біонічна суть конструкторської ідеї. Їм же вперше досліджені ортогональні структури, складені з тетраедрів і октаедрів, і втілені в конструкції покриття з дерева. Потім з'явилися стержневі системи С. Дю Шато, И. Фридмана (Франція), Р. Б. Фуллера, К. Ваксмана (США).

Раціональніші такі объемно-просторові покриття, в яких суміщені несучы та огороджуючі функції, завдяки чому витрата матеріалів на їх влаштування виходить найменшою.

Просторові покриття виконують з плоских ферм і скляних панелей, зв'язаних між собою і працюючих як єдине ціле — у вигляді оболонок одинарної або двоякої кривизни. Більш поширені збірно-монолітні залізобетонні конструкції.

Оболонки являють собою просторові тонкостінні конструкції з криволінійними поверхнями.

Просторова робота оболонки забезпечується жорсткими торцовими діафрагмами, які сприймають тангенціальні зусилля, які виникають по краях оболонки.

Оболонки навіть великих прольотів мають невелику товщину (від 30 до 100 мм).

Циліндричні оболонки (Рис. 1.) збірні і монолітні застосовують при прольотах 18-48 м. Оболонка складається з тонкої зігнутої по цилиндричній поверхні плити, посиленої бортовими елементами. Її спирають по торцях на ферми, які підтримуються колонами.

Покриття довгими цилиндричними оболонками проектують одно- і багатохвильовими, збірними і монолитними.

Рис.1. Циліндричні оболонки.

6.2 Порівняльний аналіз залізобетонної ферми з металевою

6.2.1 Переваги і недоліки залізобетонних конструкцій

Основними перевагами, що забезпечують підйом виробництва збірного залізобетону, є:

застосування великорозмірних залізобетонних елементів дозволяє основну частину робіт перенести з будівельного майданчика на завод з високоорганізованим технологічним процесом виробництва, що, зрештою, дає певний техніко-економічний ефект;

універсальність властивостей залізобетонних виробів. Шляхом певних технологічних прийомів виготовлення і вибору матеріалів залізобетонні вироби можуть бути отримані з різними механічними і фізичними властивостями — високоміцні, водонепроникні, жаростійкі, з низькою теплопровідністю і т. д.;

довговічність залізобетону;

можливість у ряді конструкцій в 2-4 рази скоротити витрату сталі в будівництві. Ця найважливіша перевага залізобетона має величезне народногосподарське значення.

Разом з перевагами залізобетонні конструкції володіють і недоліками - вони мають значну вагу. Це насамперед відноситься до великорозмірних елементів покриттів великих. Високою все ще залишається собівартість виробів на заводах збірного залізобетону, а також значні транспортні витрати. Все це знижує загальну техніко-економічну ефективність будівництва із збірних залізобетонних виробів.

6.2.2 Класифікація залізобетонних виробів

У основу класифікації збірних залізобетонних виробів покладені наступні ознаки: вид армування, об'ємна вага і вид бетону, внутрішня будова і призначення.

По вигляду армування залізобетонні вироби підрозділяються на попередньо напружені і із звичайним армуванням, тобто без попередньої напруги.

По внутрішній будові вироби можуть бути суцільними і порожнистими, виготовленими з бетону одного вигляду — одношарові або двошарові і багатошарові, виготовленими з бетону різних видів або із застосуванням різних матеріалів, наприклад теплоізоляційних.

Залізобетонні вироби повинні відповідати вимогам державних стандартів, а вироби, на яких відсутні стандарти, — вимогам робочих креслень і технічних умов на них. Вироби масового виробництва роблять типовими і уніфікованими, що забезпечує можливість застосування їх при будівництві будівель і споруд різного призначення.

Складені або комплексні вироби повинні поставлятися споживачеві, як правило, в закінченому, зібраному і повністю укомплектованому деталями вигляді. На лицьових поверхнях виробів не допускаються тріщини, раковини, розколи, плями, напливи або оголення арматури. Вироби повинні мати максимальний ступінь заводської готовності, а якість їх поверхні має бути таким, щоб на місці будівництва не вимагалося додаткової обробки (якщо така обробка не передбачена проектом).

Ферми і арки. В якості несучих елементів покриття прольотом понад 18 м застосовують попередньо напружені залізобетонні ферми і арки. Ферми можуть мати трапецеїдальну, трикутну або криволінійну сегментну форму. Виготовляють їх цілісними і складними, що складаються з окремих елементів. Проліт залізобетонних ферм може бути більше 30 м.

6.2.3 Переваги і недоліки сталевих конструкцій

Основними перевагами сталевих конструкцій в порівнянні з конструкціями з інших матеріалів є надійність, легкість, непроникність, індустриальність, а також простота технічного переозброєння, ремонту і реконструкції.

Надійність сталевих конструкцій забезпечується близькою відповідністю характеристик стали нашим уявленням про ідеальний пружний або пружнопластичності ізотропний матеріал, для якого строго сформульовані і об ґрунтовані основні положення опору матеріалів, теорії пружності і будівельної механіки. Сталь має однорідну дрібнозернисту структуру з однаковими властивостями по всіх напрямах, напруга пов'язана з деформаціями лінійною залежністю у великому діапазоні, а при деякому значенні напруги може бути реалізована ідеальна пластичність у вигляді майданчика текучості. Все це відповідає гіпотезам і допущенням, узятим за основу при розробці теоретичних передумов розрахунку, тому розрахунок, побудований на таких передумовах, повною мірою відповідає дійсній роботі сталевих конструкцій.

Легкість. Зі всіх несуть конструкцій, що виготовляються в даний час, металеві є найлегшими. За показник легкості приймають відношення щільності матеріалу до його міцності.

Непроникність. Метали володіють не тільки великою міцністю, але і високою щільністю - непроникністю для газів і рідин. Щільність стали і її з'єднань, здійснюваних за допомогою зварки.

Індустріальність. Сталеві конструкції виготовляють на заводах, оснащених спеціальним устаткуванням, а монтаж проводять з використанням високопродуктивної техніки. Все це виключає або до мінімуму скорочує важку ручну працю.

Ремонтопридатність. Стосовно сталевих конструкцій найпростіше вирішуються питання посилення, технічного переозброєння і реконструкції. За допомогою зварки можна легко прикріпити до елементів існуючого каркаса нове технологічне устаткування, при необхідності підсиливши ці елементи, що також робиться досить просто.

Збереження металевого фонду. Сталеві конструкції в результаті фізичного і морального зносу вилучаються з експлуатації, переплавляються і знову використовуються.

Недоліками сталевих конструкцій є їх схильність корозії і порівняно мала вогнестійкість. Сталь, не захищена від контакту з вологою, у поєднанні з агресивними газами, солями, пилом піддається корозії. При високих температурах (для сталі - 600°С, для алюмінієвих сплавів - 300°С) металоконструкції втрачають свою здатність, що несе.

При грамотному проектуванні і відповідній експлуатації ці недоліки не представляють небезпеки для виконання конструкцією своїх функцій, але приводять до підвищення початкових і експлуатаційних витрат.

Підвищення корозійної стійкості сталевих конструкцій досягають включенням в сталь спеціальних легуючих добавок, періодичним покриттям конструкцій захисним шаром у вигляді лаків або фарб, а також вибором раціональної конструктивної форми (без щілин і пазух, де можуть скупчуватися волога і пил).

Підвищення вогнестійкості сталевих конструкцій будівель, небезпечних в пожежному відношенні здійснюють шляхом усунення безпосереднього контакту конструкцій з відкритим вогнем. Для цього передбачають підвісні стелі, вогнестійкі облицювання, обмазки спеціальними складами. Використовуючи спеціальні покриття у вигляді обмазок, можна істотно збільшити межу вогнестійкості.

6.2.4 Вимоги, що пред'являються до металевих конструкцій

При проектуванні металевих конструкцій повинні враховуватися наступні основні вимоги.

Умови експлуатації. Задоволення заданим при проектуванні умовам експлуатації є основною вимогою для проектувальника. Воно в основному визначає систему, конструктивну форму споруди і вибір матеріалу для нього.

Економія металу. Вимога економії металу визначається великою його потребою у всіх галузях промисловості (машинобудування, транспорт і т. д.) і щодо високою вартістю.

У будівельних конструкціях метал слід застосовувати лише в тих випадках, коли заміна його іншими видами матеріалів (насамперед залізобетоном) нераціональна.

Транспортабельність. У зв'язку з виготовленням металевих конструкцій, як правило, на заводах з подальшим перевезенням на місце будівництва в проекті має бути передбачена можливість перевезення їх цілими або по частинах (відправними елементами) із застосуванням відповідних транспортних засобів.

Технологічність. Конструкції повинні проектуватися з урахуванням вимог технології виготовлення я монтажу з орієнтацією на найбільш сучасні і продуктивні технологічні прийоми, що забезпечують максимальне зниження трудомісткості.

Швидкісний монтаж. Конструкція повинна відповідати можливостям збірки її в найменші терміни з урахуванням наявного монтажного устаткування.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36