НИ ИСК ГОССТРОЯ СССР БТИСМ им. И. Л. ГРИШМАНОВА
РЕКОМЕНДАЦИ И ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ПОКРЫТИЙ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ С ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫМИ ПАНЕЛЯМИ-ОБОЛОЧКАМИ КСО
КИЕВ-БЕЛГОРОД
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИИ ГОССТРОЯ СССР (НИИСК)
БЕЛГОРОДСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ им. И. А. ГРИШМАНОВА ГОСУДАРСТВЕННОГО КОМИТЕТА СССР ПО НАРОДНОМУ ОБРАЗОВАНИЮ (БТИСМ)
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ПОКРЫТИЙ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ С ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫМИ ПАНЕЛЯМИ-ОБОЛОЧКАМИ ксо
Одобрены секцией № 1 Научно-технического совета НИИСК Госстроя СССР Протокол № 31 от 28.12.87
КИЕ В —БЕЛГОРОД 1989
рагмах следует принимать 2,6 м (из условии крепления к ним путей подвесного транспорта), а шаг остальных стоех -3 м. Возможно также решение диафрагм с шагом всех сто-» ек равным 3 м при расположении одной стойки по середине пролета.
Поперечное сечение нижних поясов и стоек диафрагм панели-оболочки следует назначать в пределах 120-16 Омм, Уклоны внутренних граней верхнего, нижнего поясов и опорных узлов рекомендуется предусматривать равными 1:10.
2.6 Тортовые ребра следует проектировать трапециевидного сечения с плавными вутовыми сопряжениями с полкой и верхними поясами диафрагм. Высоту тортового ребра ftp следует назначать 1/1S-1/20 пролета, а ширину по низу 6р равной (0,8-И,0)Ьр .
2.7* В качестве аналога при конструировании панели-оболочки КСО могут быть использованы примеры конструктивных решений панелей, приведенные на рис.З и 4 применительно к пролетам 24 и 18 м. В то же время исследованиями [ 7 3 установлено, что рекомендованные в п.п.2.1-2.6 топология, геометрия и параметры элементов являются лишь основой для постановки проектной задачи, ее исходным уровнем. Различные ограничения, накладываемые на поведение конструкции, приводят к неравнозначным запасам несущей способности, жесткости и трешиностойкости конструктивных элементов панели КСО и имеются существенные резервы для их рационального проектирования с позиций структурного синтеза £8^ •
2.8. При наличии вентиляционных шахт и крышных вентиляторов следует предусматривать изготовление панелей с проемами диаметром 400, 700, 1000 и 1450 мм, расположенными во второй грани панели на расстоянии 2220 мм от торца у одного из концов панели (рис.5,а).
При этом вторая грань панели утолщается до 100 мм и соответственно армируется.
2.9. При наличии светоаэрационных фонарей панели следует проектировать с проемом 2000x5600 мм (рис. ^б). При устройстве зенитных фонарей панели КСО размерами
11
Т
Т
, __.2 ,. /
|| ш.та wo i mo L #эа 4 *з&> *
<8
Н?й
то
УЯИ |
Ценная | |
gba& йв^шж? ti
реб^ ^падающие петли для подъема F |
ааьягаэдй1
.-5йда§\#г:«ЖЖ‘^^7ЙЖ?: £S5f,£1!Seb:
►ра; у-падающие петли для подъема ^
13
Рис. ^.„Скяадчатые панели-оболочки К СО 3x24м л Для воздуховода или kpl,,,,uatv4
&®&5®авр*г1.msvsm<? я»1
^гко^р^^ваем^кров^ж-^^^^^кция стаек фер» рагмы; I -утолщения полки у пооемсяёГ
УДК 624,024*4:691.328
Приведены рекомендации по расчету и конструированию панелей-оболочек на пролет типа КСО и гибких предварительно напряженных пластин для покрытий производственных зданий* Основаны на результатах экспериментально-теоретических исследований • проводившихся в НИИСК 1г. Киев) и БТИСМ им* Гришманова (г. Белгород) и опыта внедрения панелей КСО разм. 3x24 и 3x18 м в г* Белгороде и г. Киеве.
Рассчитаны на инженерно-технических работников проектных и научно-исследовательских организаций* аспирантов и студентов вузов строительного профиля.
Рекомендации разработаны канд.техн. наук Н.И, С т а -ковиченко, канд. техн.иаук В. И. К о л ч у и о в ы м, инж. Е„В. Осовских.
Раздел, относящийся к технологии заводского изготовления панелей КСО и гибких пластин, разработан инж. С.И, Матюшенко совместно с канд, техн. наук АЛ* Л и б е р -м а и о м.
Научный редактор - канд.техн.наук А.Д. Лнбермая*
Рецензенты: д-*р техн. наук, проф. И.Е. М и
лейковский /ПНИ ИСК им. В.А.Кучеренко/, ст. науч. сотр., канд*техн. наук Г. В. Шарапов /НИИСК/.
Изд. М? 18-88 (£) Научно-исследовательский институт
строительных конструкций (НИИСК) Госстроя СССР, 1989
ВВЕДЕНИЕ
Настоящие рекомендации составлены на основании экспериментально-теоретических исследований покрытий производственных зданий, состоящих из панелей-оболочек на пролет типа КСО и гибких пластин, проводившихся в НИИСК Госстроя СССР и Белгородском технологическом институте строительных материалов им. И. Л.Грии1манова (БТИСМ).
Приведены сведения # позволяющие эаконструировать/ рассчитать панели-оболочки типа КСО и гибкие пластины по прочности методами предельного равновесия, а также по жесткости и трещиностойкости методом конечных элементов или вариационным методом В.З.Власова,
Особенность применения панелей КСО - возможность пропуска в межферменном пространстве технологических коммуникаций как вдоль пролета , так и из пролета в про -лет.
В рекомендациях рассматриваются два основных конструктивных решения покрытия - рядовое и комбинированное.
В рядовом варианте покрытия панели-оболочки устанавливаются вплотную друг к другу. В комбинированном - с промежутком Зм между ними, который затем перекрывается гибкими предварительно напряженными пластинами. В обоих вариантах покрытий панели-оболочки устанавливаются на продольные конструкции; при шаге колонн 6м - на балки;
12м - на подстропильные фермы треугольного очертания или балки с горизонтальным верхним поясом.
При расчете безраскосных ферм-диафрагм предусмотрена возможность регулирования усилий в их поясах.
Несущая способность гибкой пластины определяется по деформированной схеме.
Расчет жесткости и трещиностойкости панели-оболочки КСО и гибкой пластины выполняется с применением пластинчато-стержневой аппроксимации конструктивных элементов и программных комплексов, реализующих метод конечных элементов для пространственных систем, например, ППП
3
АПЖБК, 'ПРОКРУСТ-81' и др, При учете неупругих деформаций и трещин в элементах панели К СО рекомендовано использование специально разработанных (на основе метода конечных элементов) итерационных алгоритмов и программ. Для нелинейного расчета пластин {пологих оболочек) рекомендовано применение итерационного алгоритма и программы, составленных на основе вариационного метода В.З,Власова»
В Рекомендациях приведены особенности технологии изготовления панелей-оболочек КСО и гибких пластин*
Панели-оболочки КСО размером 3x24 и 3x18 м внедрены при строительстве промышленных объектов в Белгородской и Киевской областях для зданий различного назначения. Опыт проектирования и возведения покрытий из панелей КСО показал, что по сравнению с типовыми решениями из плит и ферм снижение расхода бетона и стали составляет 15-20%, трудозатрат на монтаже в 1,8-2 раза, приведенных затрат на 5-8 р. /м2 площади здания, В комбинированных покрытиях расход стали и бетона снижается на 20-30%, а приведенные затраты по 8-10 р./м?
Экспериментальные исследования натурных образцов конструкций размером 3x24,3x18 м и разработка заводской технологии изготовления проводились НИИСК Госстроя СССР, БТИСМ им. И,А.Гришманова и Территориальным строительным объединением (ТСО) 'Белгородстрой'.
4
1. ОБШИБ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Панели-оболочки КСО (крупноразмерная складчатая об почка) предназначаются для покрытий промышленных, общественных и других зданий с пролетами 18 и 24 м. Применение панелей КСО предусматривается в покрытиях однопролетных и многопролетных зданий с фонарями (светоаэрационными и зенитными) и без них в бескрановых зданиях, а также оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью 30/5 т или подвесным транспортом грузоподъемностью до 5 т ( рис. 1.). В покрытиях из панелей КСО возможны установка крышных вентиляторов, вытяжных шахт, а также устройство легкосбрасываемой кровли. Панели КСО могут быть в комплексном исполнении (с утеплителем).
1.2. Как установлено анализом, до 30% промышленных зданий выполняются с оазвитой сетью технологических коммуникаций, размещаемых в межферменном пространстве.
В покрытиях с панелями КСО возможен пропуск коммуникаций как вдоль пролета диаметром до 1,2-1,6 м, так и из пролета в пролет диаметром до 0,6 м. В этом состоит существенное отличие панелей КСО от известных панелей на пролет типа КЖС и П.
1.3. НИИСК и Киевским Промстройпроехтом разработана рабочая документация'серии КП-206 в составе 11 выпусков, предназначенная для строительства зданий из панелей-оболочек КСО в 1,2 и 3 районах снеговых нагрузок под расчетные нагрузки 4,42-8,34 кН/м? в том числе для слабо- и бреднеагрессивной среды.
Институтом "Центрогипроруда* Минчермета СССР, ПТИСМ и НИИСК разработана рабочая документация панелей-оболочек КСО со схемой расположения стоек с шагом 3 м, а также рабочие чертежи комплексных панелей-оболочек полной заводской готовности с эффективным утеплителем из полистиролбетона.
1.4. Проектирование панелей-оболочек КСО выполняется в соответствии с [ 1-6].
1.5. Железобетонные конструкции панелей-оболочек
К СО и гибких пластин-оболочек рассчитывают по прочности (предельные состояния первой группы), а также по жесткости (предельные состояния второй группы).
Расчет прочности складчатой панели-оболочки КСО производят статическим способом метода предельного равновесия, а расчет прочности гибкой пластины - пологой цилиндрической оболочки - кинематическим способом метода предельного равновесия с учетом деформированной схемы по методу итераций.
1.6. Расчет панелей КСО и пластин-оболочек по жесткости и трехвдностойкости производят методом конечных элементов с использованием расчетных моделей различных уровней и существующих общих универсальных программ для расчета пространственных систем.
При необходимости учета неупругих деформаций и трещин в железобетоне (а для гибких пластин-оболочек и деформированной схемы) целесообразно применение специально разработанных для рассматриваемых конструкций алгоритмов и конкретных программ, обеспечивающих не только рациональное использование ЭВМ, но и существенно сокращающих объем вводимой и выходной информации, а также улучшающих инженерную обозримость получаемых при этом решений.
1.7. Изготовление панелей-оболочек целесообразно организовать по стендовой технологии на полигоне или специально оборудованных цехах. Технологическая линия по производству КСО может включать 1-3 форм-стендов. Обслуживание такой линии осуществляется двумя мостовыми шш козловыми краями грузоподъемностью 20-30/5 т|~2зТ ,
1.8. Изготовление гибких пластин рекомендуется осуществлять по поточно-агрегатной технологии с применением обычных силовых форм, виброплощадок и ямкых камер пропаривания. Предварительное натя сение рекомендуется производить механическим способом с одновременным натяжением всех пооволок каждого из взаимно ортогональных направлений, При небольших объемах выпуска изделей допускается применение и электротермического способа натяжения.
1*9* Транспортирование панелей-оболочек КСО рекомендуется проводить,как правило,специализированным авто -транспортом, имеющим жесткую платформу и оборудованным опорно—крепежными приспособлениями, например, полуприцепом-площадкой ПЛ 26-^24 с тягачом КрАЗ-258, разработанной НИ ИСК или полуприцепом-площадкой, запроектированным Тульским ПКТИ и изготовленным на заводе нестандартного оборудования ТСО 'Белгородстрой*.
В качестве автотранспортного средства для перевозки гибких пластин также используется специализированный транспорт с жесткой платформой* Допускается применение одноосного полуприцепа грузоподъемностью 12 т с управляемой задней тележкой*
1*10» Съем панелей-оболочек КСО с формы и монтаж покрытия на объекте строительства рекомендуется вести специально запроектированными траверсами. Желательно, чтобы тросы траверс располагались под углом 80-90 к поверхности панели*
Раэопалубливание и монтаж с изгибом пластин также осуществляют специальными траверсами. Траверса представляет собой сочетание горизонтальной рамы с блоками, тросами, прогонами и площадками для установки пригрузов с блочно-рычажной системой, осуществляющей прижатие гибкой плиты 3 x6 м к швеллерам-упорам по торцам горизонтальной рамы. Примерами конструктивного решения таких траверс могут быть траверсы, разработанные и изготовленные ЭК6 НИИСК и ЗЖБИ-1 ТСО 'Белгородстрой*.
2. КОНСТРУИРОВАНИЕ ПАНЕЛЕЙ-ОБОЛОЧЕК КСО И ГИБКИХ ПЛАСТИН
2.1. Пааель-оболочку КСО (рис.2) конструируют в виде пространственной конструкции, состоящей из двух предварительно напряженных безраскосных ферм-диафрагм, соединенных по верху складчатой вутовой полкой* Опорные узлы диафрагм и полку соединяют торцовыми вутами [22]
2.2. Номинальные размеры панелей-оболочек в плане 8x1, исходя из существующих в промышленном строительстве конструктивных схем, а также из условия транс, портирования. принимаются 3x18 и 3x24 м.
2.3. Высоту поперечного сечения у торца \\ рекомендуется назначать постоянной для обоих пролетов и равной 750 мм. Высоту прпереиного сечения в середине пролета определяют исходя из стрелы подъема $ , которую рекомендуется принимать равной 1/15-1/20 пролета.
2.4. Очертание верхней поверхности панели (полки) принимается в виде призматической складки, при этом для упрощения конструирования опалубки складчатую поверхность целесообразно получать на базе окружности. Ширину грани полки d назначают 1.5 м, толщину полки *Ь принимают 1/70-1Л 00, а ширину вутовой части полки bw -1/10-1/12 ее пролета. Максимальная высота вутового утолщения tw не должна превышать 1,5 толщины полки.
2.5. Верхний пояс безраскосных ферм-диафрагм допускается выполнять по длине переменного сечения. Высоту верхнего пояса в середине пролета рекомендуется принимать 1/4-1/в максимальной высоты диафрагмы , а у опорных узлов - на 100-120 мм больше. Ширину сечения верхнего пояса диафрагм также проектируют переменной (с учетом наклона внутренней грани верхнего пояса к вертикали для обеспечения распалубки изделия) и принимают в пределах 1/4-1/6 его высоты Размеры нижней части сечения верхнего пояса ^ и hf назначают из условия размещения арматуры.
Расстояние между двумя средними стойками в диаф-
9
2-2261