Міністерство аграрної політики та продовольства України

Львівський національнийаграрний університет

Проектування спеціальних залізобетонних та мурованих конструкцій

Методичні рекомендації

щодо самостійного вивчення

навчальної дисципліни „ Проектування спеціальних залізобетонних та мурованих конструкцій”

для студентів спеціальності 7.092101

„Промислове і цивільне будівництво”

Львів-2011

			Рекомендовано до друку Методичною комісією факультету будівництва та архітектури Львівського національного аграрного університету Протокол №1 від 31.08 2011
	Укладачі: к. т. н., доцент В. В. Білозір асистент А.В.Височенко асистент А.Ю. Грицевич Відповідальний за випуск: к. т. н., доцент ЛЮ.І.Боднар Рецензенти: к. т. н., доцент В. М. Барабаш к. т. н., доцент Р. А. Шмиг
		Редактор М. М. Забор

© Львівський національний аграрний університет, 2011р.

Навчальна дисципліна "Проектування спеціальних залізобетонних та мурованих конструкцій" має теми, які виносяться на залік:

1.Розрахунок та конструювання залізобетонних конструкцій резервуарів,бункерів та силосів (навчально-аудиторна робота);

2 Проектування водонапірних башт підземних каналів і тунелів. (самостійне вивчення матеріалу);

3.Проектування підпірних стін їх види, конструювання та розрахунок. (самостійне вивчення матеріалу);

та на екзамен:

4.Проектування сталефібробетонних , армоцементних , сталебетонних та сталезалізобетонних конструкцій будівель і споруд (навчально-аудиторна робота);

5.Розрахунок та конструювання мурованих будівель з різними конструктивними схемами.Проектування частин будинків з кладки, в тому числі взимку. Підсилення кам”яних конструкцій (самостійне вивчення матеріалу).

.При самостійному вивченні окремих тем студент спочатку опановує теоретичний матеріал, а потім - методи розв"язування практичних завдань, поданих в рекомендованому списку літератури. Для оцінювання викладачем модуля самостійного вивчення матеріалу студент подає конспект відповідних тем, а також розв"язані задачі, які відповідають варіантам. Для самоконтролю студент може скористатися наступними запитаннями, які використовуються також при оцінюванні знань під час модульного контролю.

Запитання для самоперевірки, які виносяться на залік

1. Яка загальна характеристика використання залізобетонних циліндричних резервуарів?

2. Яке конструктивне рішення мають циліндричні моно­литні і збірні резервуари? Як виглядає схема розміщення ар­матури стін?

3. З якою метою виконують попереднє напруження стін круглих резервуарів і які засоби для цього використовують?

4. Які розрахункові схеми циліндричних резервуарів?

5. В чому полягають особливості конструктивних рішень прямокутних в плані монолітних резервуарів? Те ж в збірних кон­струкціях?

6.Яке конструктивне рішення температурно-просадкових швів стін і днища прямокутних резервуарів?

7.Які розрахункові схеми стін прямокутних резервуарів?

8. Які різновиди водонапірних башт застосовують на об"єктах промислових підприємств?

9. Яка конструктивна схема водонапірної башти з моно­літною суцільною залізобетонною опорою? З монолітною рамною опорою? Із збірною залізобетонною наскрізною опорою?

10. В чому полягають принципи розрахунку водонапірної башти при дії вертикальних і вітрових навантажень?

11. Які конструктивні схеми бункерів?

12. Які схеми руйнування бункерів передбачають в розрахунку їх конструкцій?

13. Які конструктивні схеми монолітних і збірних силос­них корпусів застосовують в практиці?

14. Дію яких сил сприймають стіни циліндричних силосів? Як розміщена основна арматура?

15. В чому полягає принцип розрахунку стін силосу, квадратного в плані?

16. Які конструктивні схеми збірних підпірних стін розповсюдженні в будівництві?

17. Які вимоги пред'являють до конструкції кутових підпірних стін при проектуванні (розрахунку і армуванні)?

18. Які конструктивні рішення використовують при будівництві підземних каналів і тунелів?

Задачі для самостійного розв"язування, які подаються студентом разом з конспектом самостійно опрацьованих тем перед заліком

Задача № 1

Проектування згинальних елементів залізобетонних конструкцій.

1.1 Підібрати розміри поперечного перерізу та необхідну кількість поздовжньої арматури із умов міцності нормальних перерізів в згинальному елементі за наступними даними:

1. Довжина елемента l по даних таблиці 1.

2. Розрахункове навантаження на елемент q по даних таблиці 2.

3. Клас бетону - по даних таблиці З.

4. Клас поздовжньої арматури - по даних таблиці 4.

Розміри поперечного перерізу прийняти прямокутними ( b×h ). Статичну схему елементу давись рис. 1.

Рис. 1. Розрахункова схема елемента

Таблиця 1

Довжина балки, м

Остання цифра № зал. книжки Перед- остання цифра № залік. книжки	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
1	3	6	7,5	6	3	7,5	6	7,5	3	3
2	4,5	6,2	6,8	6,2	4,5	7,2	6,2	7,2	4,5	4,5
3	3	6	3	6	7,5	6	7,5	6	7,5	6
4	4,2	5,8	4,2	6	7,2	6,2	7,2	5,8	7,2	6,2
5	6	7,5	3	6	3	6	6	7,5	6	7,5
6	6,2	7,2	4,0	5,8	4,2	6	5,8	7,2	6,2	7,2
7	6	7,5	6	7,5	3	6	3	6	6	7,5
8	6,3	7,2	6,2	7,3	4,2	5,8	4	6,2	6,3	7,3
9	6	6	6	7,5	6	6	3	7,5	3	6
0	6,2	6,2	6,2	7,2	6	6	4	7,2	4,2	6,2

Таблиця 2

Розрахункове навантаження, кН/пм

Остання цифра № зал. книжки Перед- остання цифра № залік. книжки	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
1	22	16	21	34	37	41	40	26	38	25
2	26	20	22	32	34	40	38	28	40	30
3	42	29	27	18	33	30	37	17	23	16
4	40	30	30	20	30	30	35	20	20	20
5	32	24	34	32	23	20	40	23	42	38
6	30	20	30	30	20	24	36	20	40	40
7	16	31	38	39	40	15	26	22	44	35
8	18	30	36	40	38	16	24	20	40	38
9	26	12	15	25	36	16	36	22	24	28
0	24	14	16	28	34	14	38	20	22	30

Таблиця 3

Клас бетону за міцністю на стиск

Остання цифра № зал. книжки Перед- остання цифра № залік. книжки	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
1 або 2	30	20	30	30	20	20	20	30	30	30
3 або 4	25	30	20	20	25	30	25	25	30	30
5 або 6	25	30	20	30	25	20	20	20	20	20
7 або 8	30	20	30	20	30	30	30	30	30	30
9 або 0	30	20	20	25	30	30	30	30	30	30

Таблиця 4

Клас поздовжньої арматури

Остання цифра № зал. книжки Перед- остання цифра № залік. книжки	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
1 або 2	А-ІІ	А-ІІІ	А-ІІІ	А-ІІ	А-ІІ	А-ІІІ	А-ІІІ	А-ІІ	А-ІІ	А-ІІ
3 або 4	А-ІІ	А-ІІ	А-ІІ	А-ІІІ	А-ІІІ	А-ІІ	А-ІІІ	А-ІІ	А-ІІІ	А-ІІІ
5 або 6	А-ІІІ	А-ІІІ	А-ІІ	А-ІІІ	А-ІІІ	А-ІІ	А-ІІ	А-ІІІ	А-ІІ	А-ІІІ
7 або 8	А-ІІІ	А-ІІ	А-ІІІ	А-ІІІ	А-ІІ	А-ІІІ	А-ІІ	А-ІІІ	А-ІІІ	А-ІІІ
9 або 0	А-ІІ	А-ІІІ	А-ІІ	А-ІІ	А-ІІІ	А-ІІІ	А-ІІ	А-ІІІ	А-ІІ	А-ІІІ

1.2. Підібрати необхідну кількість поперечних стержнів із умов міцності похилих перерізів для згинального елемента, поданого і розрахованого в попередньому завданні, прийнявши клас поперечної арматури із таблиці 5.

Таблиця 5

Клас поперечної арматури

Остання цифра № зал. книжки Перед- остання цифра № залік. книжки	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
1 або 2	А-І	В-І	В-І	В-І	А-І	А-І	В-І	А-І	В-І	В-І
3 або 4	В-І	А-І	А-І	А-І	В-І	В-І	А-І	В-І	А-І	А-І
5 або 6	В-І	А-І	В-І	А-І	А-І	В-І	В-І	А-І	А-І	В-І
7 або 8	А-І	В-І	А-І	В-І	В-І	А-І	А-І	В-І	В-І	А-І
9 або 0	А-І	В-І	В-І	А-І	В-І	В-І	А-І	В-І	А-І	А-І

І.3. Сконструювати згинальний елемент залізобетонних конструкцій по даних завдань 1,1 і 1.2 та у відповідності з результатами розрахунків.

Рішення даної задачі починаємо із статичного розрахунку, тобто визначаємо розрахунковий згинальний момент та поперечну силу і будуємо епюри М І Q. Розрахунковими будуть січення: нормальне- де М максимальний а похиле - де Q максимальне.

Далі визначаємо розміри поперечного перерізу елементу в і h в такій послідовності:

задаємось шириною поперечного перерізу в;

по таблиці і додатку 1 визначаємо А_о, що відповідає оптимальному значенню  = 03,5 для балок;

з формули МА_оR_bbh_o² знаходимо корисну висоту балки;

визначаємо повну висоту і приймаємо уніфіковані розміри поперечного перерізу (кратні 50 мм);

по новій робочій висоті знаходимо А_о і по таблиці і додатку 1 знаходимо  і , що відповідають цьому значенню А_о ;

з формули умови міцності нормальних січень МR_sA_sh_o знаходимо площу поперечного перерізу розтягнутої поздовжньої арматури, і після цього призначаємо поздовжнє армування.

Пункт (1.2) даної задачі вводиться до визначення кроку поперечної арматури, клас якої у відповідності з шифром беруть з таблиці 5, а діаметром задаються з врахуванням можливості зварювання її з поздовжньою арматурою. Розв'язуючи цю частину задачі, необхідно перевірити умови

Q_b1R_btbh_o i Q0.3_1_b1R_bbh_o

(b і h визначені в розділі 1.1), знати, що означає їх виконання чи невиконання. Визначивши крок поперечних стержнів до формулах:

і

Із конструктивних вимог ( в залежності від висоти елемента) приймають найменше з трьох значень, заокругливши його в менший бік до кратності 50 мм.

Розділ (1.З) задачі виконувати у відповідності до вимог СНіП 2.03.01-84. Бетонні і залізобетонні конструкції M.: 1985) та Керівництвом по конструюванню бетонних і залізобетонних конструкцій із важкого бетону (без попереднього напруження М., 1978).

Задача 2

Запроектувати позацентрово стиснуту колону одноповерхової однопролітної виробничої сільськогосподарської будівлі за наступними даними:

1. Розрахункова поздовжня стискуюча сила від постійних, довготривалих і короткотривалих навантажень N по таблиці 6, теж саме від постійних і довготривалих навантажень ;

2. Розрахунковий згинальний момент від постійних, довготривалих і короткочасних навантажень М -по таблиці 7; теж саме від постійних і довготривалих навантажень ;

3. Поперечний переріз колони по даних таблиці 8;

4. Довжина колони - по таблиці 9;

5. Бетон важкий класу В20;

6. Поздовжня арматура класу А ІІІ, поперечна – класу АІ;

7. Глибина закладання колони в фундамент 30 см.

Таблиця 6

Розрахункова поздовжня сила N від постійних, довготривалих і короткочасних навантажень, кН.

Остання цифра № зал. книжки Перед- остання цифра № залік. книжки	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
1	170	100	110	250	100	200	100	220	120	250
2	160	120	100	240	120	220	120	200	100	220
3	180	270	140	100	260	80	160	80	160	80
4	170	250	160	120	240	100	150	100	150	100
5	130	100	120	120	110	200	100	100	80	220
6	140	110	110	110	120	180	120	120	100	200
7	70	140	250	60	200	80	75	70	80	130
8	80	120	240	80	180	100	100	80	70	120
9	300	50	100	150	160	150	120	150	50	150
0	280	60	90	140	150	160	130	140	60	140

Таблиця 7

Розрахунковий згинальний момент від сталих

довготривалих і короткочасних навантажень М, кНм

Остання цифра № зал. книжки Перед- остання цифра № залік. книжки	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
1	24	12	15	35	22	36	10	31	19	30
2	26	16	18	38	26	40	15	34	20	32
3	23	38	14	10	26	10	32	16	29	8
4	25	40	18	14	28	12	36	20	30	10
5	15	16	31	19	22	40	18	20	15	26
6	18	18	34	20	26	42	20	24	18	30
7	10	25	30	12	24	16	11	11	18	13
8	12	30	32	16	28	17	15	12	20	15
9	42	7	12	36	19	24	31	27	9	27
0	44	10	15	38	20	26	34	30	10	30

Таблиця 8

Поперечний переріз колони, см²

Остання цифра № зал. книжки Перед- остання цифра № залік. книжки	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
1 або 2	20×20	20×20	20×20	30×30	20×20	30×30	20×20	30×30	20×20	30×30
3 або 4	20×20	30×30	20×20	20×20	30×30	20×20	30×30	20×20	30×30	20×20
5 або 6	20×20	20×20	30×30	30×30	20×20	30×30	20×20	30×30	20×20	30×30
7 або 8	20×20	30×30	30×30	20×20	30×30	20×20	20×20	20×20	30×30	20×20
9 або 0	30×30	20×20	20×20	30×30	30×30	30×30	30×30	30×30	20×20	30×30

Таблиця 9

Довжина колон L, м

Остання цифра № зал. книжки Перед- остання цифра № залік. книжки	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
1 або 2	3,0	4,2	3,3	4,8	3,0	4,2	3,3	3,6	3,6	4,2
3 або 4	3,3	4,2	3,6	4,8	4,8	3,6	4,8	3,0	5,4	4,2
5 або 6	4,2	3,0	4,8	6,0	3,3	3,6	4,2	5,4	3,3	6,0
7 або 8	3,3	4,2	5,4	4,2	5,4	4,8	3,0	4,8	6,0	4,8
9 або 0	3,6	4,6	3,0	3,6	3,6	4,8	4,2	6,0	3,6	3,6

При виконанні цієї задачі необхідно вирахувати площу поперечного перерізу арматури Аs і Аs, а також за армувати колону у відповідності з результатами розрахунку та конструктивними вимогами.

Порядок розрахунку наступний:

1. З нормативної літератури виписуємо розрахункові дані: Rb, Rs, Rsc, Ec, Eb і вираховуємо корисну висоту ho, віддаль між центрами ваги розтягнутої і стиснутої арматури Zs; розрахунковий ексцентриситет ; коефіцієнт (відносний ексцентриситет) , який приймаємо в розрахунок при визначенні критичної сили N_cr не менше _min=0.5-0.01l_o/h=0.01Rb; гнучкість ; випадковий ексцентриситет і , якия приймаємо більший з двох значень, але не менше 1см.

2. В залежності від гнучкості елемента задаємось коефіцієнтом армування , який згідно норм приймається не менше:

0,05% в елементах при

0,1% –//–//–

0,2% –//–//–

0,25 % –//–//– 83,

де і – радіус інерції поперечного перерізу в площині поздовжньої сили, l_o – розрахункова довжина стиснутого елементу рекомендації (по ІІ визначенню дивись додаток 2. На практиці найчастіше відсоток армування позацентрово стиснутих колон становить 0,5-1,2% і не більше 3% від площі перерізу елемента.

3. Визначаємо загальний ексцентриситет по формулі l_o=l_or+l_a .

4. Знаходимо коефіцієнт l, який враховує довготривалу дію навантаження на міцність в граничному стані по формулі:

де М – розрахунковий сумарний момент від дії сталих, довготривалих та короткочасних навантажень;

М_l – сумарний момент від дії сталих і довготривалих навантажень ;

 – коефіцієнт, який із норм проектування, рівний і для важкого бетону.

5. Знаходимо критичну силу N_cr по формулі:

,

де – момент інерції поперечного перерізу елементу;

– момент інерції арматури рівний і після перемноження на коефіцієнт приведення одержуємо приведений момент інерції арматури.

Якщо N_cr виявиться меншим від розрахункового N, розміри поперечного перерізу елементу необхідно збільшити.

6. Визначаємо коефіцієнт , який враховує збільшення ексцентриситету від поздовжнього згину:

7. Визначаємо ексцентриситет з врахуванням поздовжнього згину і випадок позацентрового стиску по формулі: е_о .

Якщо ця величина виявиться більшою від 0,3h_o, тобто е_о0,3h_o – маємо випадок 1 (великих ексцентриситетів _у ), а якщо е_о0,3h_o – випадок 2 – малих ексцентриситетів (_у).

8. Визначаємо віддаль від сили N до арматури S по формулі:

.

9. Площу арматури A_S^/ для прямокутних перерізів з бетону класу В30 і нижче у випадку _у визначають по формулі:

, де для даних умов можна прийняти а^/=0,1 h_o, ax=0.55h_o, тобто =0,55, а йому відповідає А_о=0,4. Саме при цих умовах будемо мати сумарне значення A_S+A_S^/ мінімальним.

Площу арматури A_S визначають в таких випадках по формулі:

.

Армування назначаємо у відповідності з розрахунком (A_S і A_S^/ фактично  A_S і A_S^/ потрібних , але не менше мінімальних значень як A_S так і A_S^/).

10. Вираховуємо коефіцієнт армування по формулі , де A_S і A_S^/ – площа поперечного перерізу прийнятої нами фактичної арматури.

Якщо виявиться, що  відрізняється від вихідного значення не більше ніж на 0,005, рівняння можна вважати закінченим, при більшій різниці розрахунок необхідно повторити, задавшись новим коефіцієнтом армування.

Якщо рішення одержимо 0,3 (тобто більше 3%), то слід переглянути розміри поперечного перерізу b i h, або змінити класи бетону і арматури.

11. Якщо потрібно, роблять перевірку несучої здатності колони по формулі: N_eR_bb_x(h_o-0,5x)+R_SeA_S^/(h_o-a^/)

де Х визначають по формулі: .

12. У випадках, коли = _у знаходять A_S і A_S^/ для двох крайніх варіантів: а) при =_у по формулах:

і ,

б) при центральному стиску по формулі NR_bA+R_SC(A_S+A_S^/)

прийнявши =1 і =1, після чого взяти проміжні (середні) значення A_S і A_S^/ і провести перевірку по формулі попереднього пункту. Якщо таке рішення виявиться непридатним, необхідно провести коректування значень A_S і A_S^/ і знову провести перевірку несучої здатності.

На екзамен студент подає конспект самостійно опрацьованого матеріалу ( див. вище) по темі" Розрахунок та конструювання мурованих будівель з різними конструктивними схемами.Проектування частин будинків з кладки, в тому числі взимку. Підсилення кам”яних конструкцій"