Залізобетонні конструкції

З

МІСТ

Р О З Д І Л 1 15

ОСНОВНІ ФІЗИКО-МЕХАНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ БЕТОНУ, 15

АРМАТУРНОЇ СТАЛІ, ЗАЛІЗОБЕТОНУ 15

1.1. Бетон і його основні властивості 15

1.2. Міцнісні й деформативні характеристики бетонів 17

1.3. Арматура та її основні властивості 21

1.4. Застосування арматури в конструкціях 26

1.5. Залізобетон і його різновиди 28

1.6. Зчеплення арматури з бетоном 31

Контрольні запитання для самоперевірки 34

Р О З Д І Л 2 ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ РОЗРАХУНКУ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ КОНСТРУКЦІЙ 35

2.1. Три стадії напруженого стану залізобетонних елементів при згині 36

2.2. Існуючі методи розрахунку залізобетонних конструкцій 38

2.3. Метод розрахунку за граничними станами 41

Контрольні запитання для самоперевірки 47

Р О З Д І Л 3 ЕЛЕМЕНТИ, ЩО ЗГИНАЮТЬСЯ 47

3.1. Розрахунок міцності за нормальними перерізами 50

3.1.1. Елементи прямокутного профілю 53

3.1.2. Елементи таврового профілю 57

3.2. Розрахунок міцності за похилими перерізами 61

3.3. Конструктивні особливості елементів, що згинаються 65

Контрольні запитання для самоперевірки 67

Р О З Д І Л 4 СТИСНУТІ ЕЛЕМЕНТИ 68

4.1. Розрахунок умовно центрально стиснутих елементів 68

4.2. Розрахунок позацентрово стиснутих елементів прямокутного перерізу 70

4.3. Конструктивні особливості стиснутих елементів 76

Контрольні запитання для самоперевірки 78

Р О З Д І Л 5 ДЕФОРМАТИВНІСТЬ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ КОНСТРУКЦІЙ 79

5.1. Тріщиноутворення та методика визначення ширини 79

розкриття тріщин 79

5.2. Визначення прогинів залізобетонних елементів, що згинаються 86

Контрольні запитання для самоперевірки 94

Р О З Д І Л 6 ПЛОСКІ ПЕРЕКРИТТЯ 95

6.1. Балкові ребристі перекриття 97

6.2. Безбалкові перекриття 117

Контрольні запитання для самоперевірки 125

Р О ЗД І Л 7 ЗАГАЛЬНІ ПРИНЦИПИ ПРОЕКТУВАННЯ ЖИТЛОВИХ, 125

ЦИВІЛЬНИХ І ПРОМИСЛОВИХ БУДИНКІВ 125

7.1. Забезпечення просторової жорсткості будинків 128

7.2. Вибір розрахункової схеми будинків і спосіб її реалізації в розрахунках 132

Р О З Д І Л 8 ФУНДАМЕНТИ ПІД БУДИНКИ І СПОРУДИ 142

8.1. Розрахунок центрально стиснутих фундаментів 145

8.2. Розрахунок позацентрово стиснутих фундаментів 149

Контрольні запитання для самоперевірки 153

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 154

ДОДАТКИ 155

Додаток І 156

Розрахункові опори бетону при осьовому стиску та розтягу; 156

модуль пружності 156

Клас бетону за міцністю на стиск 156

Розрахунковий 156

опір бетону при розрахунку по 156

І групі граничних станів, МПа 156

Розрахунковий опір 156

бетону при розрахунку 156

по ІІ групі граничних 156

станів, МПа 156

Початковий 156

модуль пружності 156

при стиску Е_b10³, 156

МПа 156

Примітка 156

стиск 156

R_b 156

156

розтяг 156

R_bt 156

стиск 156

R_{b, ser} 156

156

розтяг 156

R_{bt, ser} 156

природне твердіння 156

підданий тепловій обробці при атмосферному тиску 156

А. ВАЖКИЙ ТА ДРІБНОЗЕРНИСТИЙ (А) БЕТОНИ 156

В3,5 156

2,1 156

0,26 156

2,7 156

0,39 156

9,5/7,0 156

8,5/6,5 156

У знаменнику подані значення модуля пружності для дрібно-зернистих бе-тонів групи А 156

В5,0 156

2,8 156

0,37 156

3,5 156

0,55 156

13,0/10,0 156

11,5/9,0 156

В7,5 156

4,5 156

0,48 156

5,5 156

0,70 156

16,0/13,5 156

14,5/12,5 156

В10 156

6,0 156

0,57 156

7,5 156

0,85 156

18,0/15,5 156

16,0/14,0 156

В12,5 156

7,5 156

0,66 156

9,5 156

1,00 156

21,0/17,5 156

19,0/15,5 156

В15 156

8,5 156

0,75 156

11,0 156

1,15 156

23,0/19,5 156

20,5/17,0 156

В20 156

11,5 156

0,90 156

15,0 156

1,40 156

27,0/22,0 156

24,5/20,0 156

В25 156

14,5 156

1,05 156

18,5 156

1,60 156

30,0/24,0 156

27,0/21,5 156

В30 156

17,0 156

1,20 156

22,0 156

1,80 156

32,5/26,0 156

29,0/23,0 156

В35 156

19,5 156

1,30 156

25,5 156

1,95 156

34,5/27,5 156

31,0/24,0 156

В40 156

22,0 156

1,40 156

29.0 156

2,10 156

36,0/28,5 156

32,5/24,5 156

В45 156

25,0 156

1,45 156

32,0 156

2,20 156

37,5/– 156

34,0/– 156

В50 156

27,5 156

1,55 156

36,0 156

2,30 156

39,0/– 156

35,0/– 156

В55 156

30,0 156

1,60 156

39,5 156

2,40 156

39,5/– 156

35,5/– 156

В60 156

33,0 156

1,65 156

43,0 156

2,50 156

40,0/– 156

36,0/– 156

Б. ЛЕГКИЙ БЕТОН щільний / пористий заповнювачі 156

В2,5 156

1,5 156

0,20/0,20 156

1,9 156

0,29/0,29 156

4,0/7,0/– 156

В3,5 156

2,1 156

0,26/0,26 156

2,7 156

0,39/0,39 156

4,5/7,8/– 156

В5,0 156

2,8 156

0,37/0,37 156

3,5 156

0,55/0,55 156

5,0/8,8/11,2 156

В7,5 156

4,5 156

0,48/0,48 156

5,5 156

0,70/0,70 156

5,5/10,0/13,0 156

В10 156

6,0 156

0,57/0,57 156

7,5 156

0,85/0,85 156

–/11,0/14,0 156

В12,5 156

7,5 156

0,66/0,66 156

9,5 156

1,0/1,0 156

–/11,7/14,7 156

В15 156

8,5 156

0,75/0,74 156

11,0 156

1,15/1,10 156

–/12,5/15,5 156

В20 156

11,5 156

0,90/0,80 156

15,0 156

1,40/1,20 156

–/13,5/17,0 156

В25 156

14,5 156

1,05/0,90 156

18,5 156

1,60/1,35 156

–/14,5/18,5 156

В30 156

17,0 156

1,20/1,0 156

22,0 156

1,80/1,50 156

–/15,5/19,5 156

В35 156

19,5 156

1,30/1,10 156

25,5 156

1,95/1,65 156

–/–/20,5 156

В40 156

22,0 156

1,40/1,20 156

29,0 156

2,10/1,80 156

–/–/21,0 156

Додаток ІІ 157

Механічні характеристики стержньової, дротової та канатної арматури 157

Клас 157

арматури 157

Діаметр, мм 157

Нормативний опір при розрахунку по 157

ІІ групі граничних станів R_s,ser, МПа 157

Розрахунковий опір арматури при розрахунку по І групі граничних станів, МПа 157

Модуль пружності 157

при розтязі 157

у поздовжньому напрямку R_s 157

в поперечному напрямку при розрахунку похилих перерізів R_sw 157

Стержньова 157

А240С(АІ) 157

5,5; 6...40 157

240 (235) 157

225 (225) 157

175 (175) 157

225 (225) 157

21 157

А300С(АІІ) 157

10...40 157

290 (295) 157

280 (280) 157

225 (225) 157

280 (280) 157

21 157

гарячекат. 157

6...8 157

400 (390) 157

365 (355) 157

290 (285) 157

365 (355) 157

20 157

А400С(АІІІ) 157

10...40 157

400 (390) 157

375 (365) 157

290 (290) 157

375 (365) 157

20 157

термомех. 157

зміцнена 157

А400С(АІІІ) 157

8...32 157

400 (390) 157

365 (365) 157

290 (290) 157

365 (365) 157

20 157

термомех. 157

зміцнена 157

А500С(АтІІІ) 157

8...22 157

500 (390) 157

450 (365) 157

290 (290) 157

450 (365) 157

19 157

25...32 157

500 (390) 157

435 (365) 157

290 (290) 157

435 (365) 157

19 157

А600(АІV) 157

10...40 157

700 (590) 157

520 (510) 157

415 (405) 157

450 (390) 157

19 157

Дротова 157

Вр І 157

3 157

410 157

375 157

270 157

375 157

17 157

4 157

405 157

370 157

265 157

370 157

17 157

5 157

395 157

360 157

260 157

360 157

17 157

3 157

1490 157

1240 157

990 157

390 157

20 157

4 157

1410 157

1180 157

940 157

390 157

20 157

5 157

1330 157

1100 157

890 157

390 157

20 157

6 157

1250 157

1050 157

835 157

390 157

20 157

7 157

1180 157

980 157

785 157

390 157

20 157

8 157

1100 157

915 157

730 157

390 157

20 157

3 157

1460 157

1200 157

970 157

- 157

20 157

4 157

1370 157

1140 157

910 157

- 157

20 157

5 157

1250 157

1050 157

830 157

- 157

20 157

6 157

1180 157

980 157

785 157

- 157

20 157

7 157

1100 157

915 157

735 157

- 157

20 157

8 157

1020 157

850 157

675 157

- 157

20 157

Канатна 157

К-7 157

6 157

1450 157

1200 157

970 157

- 157

18 157

9 157

1370 157

1140 157

910 157

- 157

18 157

12 157

1330 157

1100 157

890 157

- 157

18 157

15 157

1290 157

1080 157

865 157

- 157

18 157

К-19 157

14 157

1410 157

1180 157

940 157

- 157

18 157

Додаток ІІІ 142

Додаток ІV 143

Сортамент арматурних канатів класу К-7 143

Примітка: При ручному зварюванні стержнів без флюсу діаметр арматури повинен 143

бути не менше 10 мм. 143

Додаток V 144

Продовження додатку V 145

Продовження додатку V 146

Залізобетонні конструкції є одними з найпоширеніших конструкцій у всіх галузях будівництва. Їх застосовують у промисловій, цивільній, сільськогосподарській, транспортній та інших областях будівництва. Із залізобетонних конструкцій зводять заводи й житлові будинки, лікарні й школи, мости й тунелі, гідроелектростанції й атомні реактори, іригаційні системи і греблі, стадіони і манежі, надшахтні споруди і кріплення підземних виробок, метрополітени, стартові майданчики для запуску космічних ракет й аеродромні покриття. На сьогодні важко назвати ту галузь будівництва, де б не знайшов застосування залізобетон. Залізобетонні конструкції також використовують у машинобудуванні (опорні станини металорізальних верстатів), у суднобудуванні (вантажоперевізні баржі), ракетобудуванні (елементи космічних кораблів), медицині (армовані модифіковані елементи хребта) та інших областях.

Таке широке розповсюдження залізобетон одержав унаслідок багатьох його позитивних властивостей: довговічності, вогнестійкості, опору корозійним впливам, високому опору статичним і динамічним навантаженням, малих експлуатаційних витрат на утримання будинків і споруд, відносної дешевизни виготовлення. Наявність розповсюдженого великого і дрібного заповнювача, що йде на виготовлення залізобетону, робить його застосовним у всіх куточках земної кулі і навіть за її межами.

Виникнення і розвиток будівельних конструкцій, у тому числі залізобетонних, нерозривно пов'язано з умовами матеріального життя суспільства, розвитком продуктивних сил. Поява залізобетону збігається з періодом прискореного розвитку промисловості, транспорту й торгівлі в другій половині XIX ст. Період виникнення залізобетону (1850-1885 рр.) характеризується появою перших конструкцій з армованого бетону у Франції (Ламбо, 1850 р.; Куаньє, 1854; садівник Моньє, 1867-1880 рр.), Англії (Уїлкінсон, 1854 р.), США (Гіатт, 1855-1877 рр.).

У Росії розвиток залізобетону пов'язаний з ім'ям професора М.О.Белелюбського, який у 1888-1891 рр. зробив публічні випробування натурних залізобетонних конструкцій (плит, склепінь, труб, мостів і т.п.). Перші залізобетонні конструкції стін будинків були використані в 1879 р. Д.Ф.Жарінцевим у м.Батумі (Грузія).

В Україні залізобетонні конструкції починають розвиватися з 1900 р. У 1904 р. в м.Миколаєві в морському порту був побудований унікальний залізобетонний маяк висотою 40,2 м. На початку XX ст. у всьому світі йде бурхливе освоєння нового будівельного матеріалу. Провідну роль в цьому освоєнні відіграють Франція, Німеччина, Росія, Україна.

Перші технічні умови на залізобетонні конструкції були видані в Росії в 1908 р.; а в 1913 р. на об'єктах України і Росії вже було використано 3,5 млн. м³ бетону й залізобетону.

Основною розрахунковою базою тоді був метод пружних рішень для залізобетонних конструкцій. Однак у 1905 р. професор А.Ф.Лолейт обґрунтував необхідність розрахунку залізобетонних конструкцій за стадією миттєвої рівноваги, тобто за стадією руйнування.

Поряд з провідними науковими центрами СНД, такими як Москва, Київ, Санкт-Петербург, Мінськ м.Харків стає одним з головних міст у розвитку теорії і практики використання залізобетону як нового будівельного матеріалу. У 1928 р. в Харкові споруджується унікальний будинок із залізобетону Держпром, у будинку Головпоштамту (1934 р.,) використовуються перші залізобетонні циліндричні оболонки, працюють спеціальні науково-дослідні інститути і цільові лабораторії. Разом з Московськими і Ленінградськими учбовими та науково-дослідними інститутами в Харкові формується новий у світовій практиці теоретичний напрямок з розрахунку залізобетонних конструкцій.

У 1934 р. в Харкові проходить III конференція із залізобетону, що приймає пропозицію А.Ф.Лолейта про розрахунок залізобетонних конструкцій за руйнівними зусиллями. Праці Я.В.Столярова, В.І.Мурашева, П.Л.Пастернака, В.В.Михайлова, О.Я.Берга, О.О.Гвоздьова, С.В.Александ-ровського, С.Ю.Фрайфельда, І.І.Улицького, В.М.Бондаренка, М.І.Карпенка [1-4] та багатьох інших відіграли величезну роль у становленні сучасної теорії розрахунку залізобетонних конструкцій.

Слід відзначити дуже продуктивну роботу в сучасному напрямку теорії і практики застосування залізобетонних конструкцій таких вчених, як А.Я.Барашиков, В.М.Бондаренко, О.В.Забєгаєв, О.С.Залєсов, М.І.Карпен-ко, Ф.Е.Клименко, О.І.Кричевський, Я.Д.Лівшиць, О.Е.Лопатто, Г.А.Мо-лодченко, Т.М.Пецольд, Л.М.Фомиця, С.Л.Фомін, Е.Д.Чихладзе, О.Л.Ша-гін, В.С.Шмуклер і багато видатних діячів науки і техніки Росії, України, Білорусі та інших держав світу.

І в даний час процес удосконалення теорії розрахунку і практики застосування залізобетонних конструкцій не припиняється. Практично через кожні 10-12 років змінюються норми на проектування залізобетонних конструкцій. На сьогодні основним нормативним документом є СНіП 2.03.01-84* [7], але і до цього документа вже є ряд змін і доповнень [6, 12, 13]. Цей посібник базується поки що на вказаному нормативному документі і висвітлює основні принципові положення розрахунку найпростіших залізобетонних конструкцій, він може бути використаний при підготовці бакалаврів за фахом „Промислове та цивільне будівництво”, а також допоміжним підручником при підготовці студентів другого рівня кваліфікації – інженер-спеціаліст за тим же фахом.

Р О З Д І Л 1