
книги из ГПНТБ / Ашрабов, А. Б
.pdfВ зависимости от соотношения размеров в плане
плиты |
разделяются |
на |
балочные, |
когда отношение |
||
длинной |
стороны |
к короткой / д л : / к |
> 2, и опирающие |
|||
ся по контуру |
/ д л |
: / к |
< 2. |
( |
в соответствии с ее |
|
Арматура в |
плите |
размещается |
проектным положением, закрепляется в формах с по мощью шпилек и подвесок, вспомогательных сеток и каркасов с целью сохранения этого положения в про цессе бетонирования.
Подъемные петли изготовляются из круглой (глад кой) арматурной проволоки из стали класса А- I и уста навливаются на расстоянии 1 м от конца плиты.
Балка относится к линейным конструкциям, у ко торых длина значительно больше их поперечных раз меров.
Железобетонные балки могут иметь прямоугольные, тавровые, двутавровые, трапецеидальные и другие
сложные |
сечения. Высота балок h составляет |
пример- |
||||||||
но |
J2 -•- 20 ч а с |
т |
ь |
пролета и принимается кратной 50 |
мм, |
|||||
если не |
более |
|
600 мм, и кратной 100 мн |
при |
размерах |
|||||
больших |
600 |
мм. |
Ширина • принимается |
в |
пределах |
|||||
(0,25 - |
0,5) И. |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Для |
|
продольного армирования |
балки |
применяются |
|||||
стержни периодического профиля диаметром 12 ч- 32 |
мм. |
|||||||||
|
Армирование |
балок производится сварными карка |
||||||||
сами (рис. II. 1) или отдельными стержнями. |
|
|
||||||||
|
Рабочая арматура в балке располагается, |
так |
же, |
|||||||
как |
и |
в |
плите, |
в |
растянутой зоне, |
следуя, в основном, |
||||
за |
эпюрой изгибающих моментов. |
Балки, |
кроме |
про |
дольной рабочей арматуры, снабжаются вертикальными (поперечными) стержнями при армировании сварными каркасами и в виде хомутов при армировании отдель ными стержнями. Плоские сварные каркасы объединя ются в пространственные с помощью горизонтальных поперечных стержней, устанавливаемых через 1,Он-1,5 м. Диаметр поперечных стержней (хомутов) принимается
не |
менее 6 мм |
при |
высоте |
балок |
до |
800 |
мм |
и 8 — |
10 мм — для балок |
высотой |
более |
800 |
мм. |
|
|
||
|
Шаг хомутов при их установке по расчету не дол |
|||||||
жен превышать |
половины |
высоты |
балок и |
не |
более |
|||
50 |
см. |
|
|
|
|
|
|
|
100
Рис. П. 1. Сварные каркасы.
По конструктивным соображениям, в балках шири
ной |
150 мм и более число продольных |
рабочих |
стерж |
||
ней, |
доводимых до |
опоры, должно быть не менее двух. |
|||
В ребрах сборных |
панелей, настилов |
шириной |
менее |
||
150 мм допускается доведение до |
опоры одного про |
||||
дольного рабочего |
стержня. |
|
|
|
|
В |
целях ограничения раскрытия |
наклонных |
трещин |
в изгибаемых элементах в балках высотой более 700 мм
убоковых граней ставятся дополнительные про
дольные |
стержни на расстояниях (по высоте) не бо |
лее чем |
через 400 мм с общей площадью поперечного |
101
сечения не менее 0,1% от площади поперечного сече ния балки.
На крайних свободных опорах изгибаемых элемен тов для обеспечения анкеровки всех продольных ар матурных стержней, доходящих до опоры, нормами предусматриваются следующие требования:
а) Если поперечная арматура (для балок) не тре буется по расчету, длина 1а запуска растянутых стерж
ней каркаса и сетки за |
внутреннюю |
грань свободной |
||||||||||||
опоры должна составлять не менее 5 |
d. |
Рекомендует |
||||||||||||
ся |
принимать / а = 1 0 |
d. В сварных каркасах и |
сварных |
|||||||||||
сетках |
с |
продольной |
рабочей |
арматурой из |
круглых |
|||||||||
(гладких) |
стержней к |
каждому |
растянутому |
продоль |
||||||||||
ному стержню должен |
|
быть |
приварен |
хотя |
бы |
один |
||||||||
поперечный |
(анкерный) |
стержень, расположенный |
от |
|||||||||||
конца |
каркаса |
(сетки) |
на расстоянии |
С - < 1 5 |
мм |
при |
||||||||
d < |
10 |
мм, |
С < |
1,5 d |
при d > |
10 |
мм. |
|
|
|
|
|
||
рах |
Диаметр анкерующего стержня da |
в |
балках |
и реб |
||||||||||
должен |
быть не менее половины.наибольшего |
диа |
||||||||||||
метра |
продольных стержней. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
б) |
Если |
поперечная |
арматура требуется по |
расчету, |
длина должна составлять не менее 15 d\ при обычном тяжелом бетоне марки 200 и выше и при выполнении
растянутой |
продольной арматуры из горячекатаной |
|
ста |
||||||||||||
ли периодического |
профиля классов |
А- И, А- III или из |
|||||||||||||
стали, |
упрочненной |
вытяжкой, |
класса |
А- Ив, |
длина |
/ а |
|||||||||
может быть уменьшена до 10 d. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Монтажная продольная арматура |
балок |
принимает |
|||||||||||||
ся по |
конструктивным |
соображениям |
диаметром |
не |
|||||||||||
менее диаметра |
поперечных стержней |
(10—12 |
|
мм). |
|||||||||||
При |
армировании балок отдельными |
|
стержнями |
пря |
|||||||||||
мые |
стержни |
|
располагают по |
бокам |
сечения, |
а |
отог |
||||||||
нутые |
внутри |
его. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Рабочая |
арматура |
располагается |
в |
один |
или |
|
два |
||||||||
ряда в зависимости от принятой ширины балки и |
|
ко |
|||||||||||||
личества |
стержней. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Толщина защитного слоя бетона. Толщина защит |
|||||||||||||||
ного слоя бетона назначается в зависимости |
от |
условий |
|||||||||||||
эксплуатации |
и вида |
ее армирования. СН и П И- В. I - 62* |
|||||||||||||
рекомендует принимать толщину защитного слоя |
бетона: |
||||||||||||||
— в |
плитах |
и стенках толщиной до 100 |
мм |
вклю |
|||||||||||
чительно |
не |
|
менее |
10 мм |
и при |
|
толщине |
более |
|||||||
100 мм — 15 |
мм; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
102
— в |
плитах и стенках |
толщиной |
более |
100 |
мм, |
|||||
а также |
в |
балках и ребрах |
высотой |
до 250 мм при |
||||||
d<;20 мм — не менее |
15 мм, |
где d — диаметр |
рабочей |
|||||||
арматуры; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
— в балках, ребрах высотой 250 мм и более, а также |
||||||||||
в колоннах |
при d^C20 |
мм — не менее |
20 |
мм; |
|
|
||||
— в балках, колоннах |
и плитах при |
20<d^?>2MM |
||||||||
— не менее 25 мм, при d > 32 |
— не менее |
30 |
мм; |
|||||||
при применении полосовой, |
угловой и фасонной |
стали |
—не менее 50 мм;
—для нижней арматуры монолитных фундаментов (отдельных, плитных, ленточных) при отсутствии подготовки толщину защитного слоя применяют не
менее |
70 мм, |
а при |
наличии |
подготовки — не |
менее |
|||||
35 |
мм. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
однослойных конструкциях |
из |
легких |
бетонов |
|||||
марок |
100 |
и |
ниже, |
выполняемых |
без |
фактурных |
||||
слоев, |
толщина |
защитного слоя |
для |
рабочей |
армату |
|||||
ры |
во всех |
случаях |
должна |
составлять |
не |
менее |
||||
20 |
мм. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Толщина защитного слоя для хомутов и попереч ных стержней сварных каркасов в балках и колоннах должна составлять не менее 15 мм; для распредели тельной арматуры плит — не менее 10 мм, а в однослой ных конструкциях из легких бетонов марок 100 и ни ж е — не менее 15 мм.
В полых элементах кольцевого или коробчатого сечений расстояние от стержней продольной арматуры до внутренней поверхности бетона должно быть не менее чем до наружной.
Толщина защитного слоя бетона в сборных элемен тах из тяжелого бетона проектной марки более 200 мо жет быть уменьшена на 5 мм против указанных вели
чин, но должна быть, во всяком |
случае, не менее \0 мм |
|
для |
рабочей арматуры плит, а |
для балок и ребер— |
не |
менее 20 мм. |
|
Во всех сборных изгибаемых элементах концы про дольных стержней арматуры, не привариваемой к ан-
керующим |
деталям, должны |
отстоять |
от торца элемен |
||
та: в панелях, настилах и |
плитах — не более |
чем |
|||
на |
15 мм, |
в прочих элементах — не |
более чем |
на |
|
10 |
мм. |
|
|
|
|
Стыки арматуры по длине элемента осуществляются
103
обычно контактной сваркой впритык или электрошла ковой сваркой, а в монтажных условиях — электро дуговой сваркой; в отдельных случаях стержни арма туры свариваются внахлестку.
Качество сварки арматуры должно отвечать требо ваниям действующих нормативных документов на свар
ную |
арматуру и закладные детали для |
железобетон |
|||||
ных |
конструкций. |
|
|
|
|
|
|
Согласно СН и |
П I I - В. I - 62* |
стыки |
рабочей |
ар |
|||
матуры диаметром |
до |
32 мм |
как |
в сварных, так и вяза |
|||
ных сетках и каркасах |
могут выполняться и внахлестку |
||||||
(без |
сварки). |
|
|
|
|
|
|
Стыки растянутой |
рабочей |
арматуры |
вязаных |
сеток |
и каркасов, выполняемые внахлестку без сварки, долж ны иметь длину перепуска не менее 250 мм и распо
лагать их |
вразбежку. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Площадь сечения |
стержней, |
стыкуемых |
в |
одном |
||||||||||
месте |
или |
на расстоянии менее длины нахлестки, |
долж |
|||||||||||
на составлять: при |
круглых |
(гладких) стержнях — не |
||||||||||||
более |
25%, а |
при |
стержнях периодического профиля — |
|||||||||||
не более |
50% |
общей |
площади |
растянутой |
арматуры |
|||||||||
сечения элемента. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Длина |
перепуска |
стержней, |
стыкуемых в сжатой |
|||||||||||
зоне, |
может |
приниматься |
на |
10 |
d меньше |
величины |
/ н , |
|||||||
определяемой по табл. II . 5, |
но |
не |
менее |
200 |
мм, |
при |
||||||||
этом для |
сжатых |
стержней, |
выполняемых |
из |
круглой |
|||||||||
(гладкой) |
стали класса А- I |
без |
крюков |
на |
концах, |
|||||||||
длина перепуска должна составлять не менее |
30 |
d. |
||||||||||||
На |
каждой из |
стыкуемых |
в |
растянутой |
зоне |
сеток |
||||||||
по длине |
нахлестки |
должно |
располагаться |
не |
менее |
|||||||||
двух |
распределительных |
стержней, приваренных |
ко |
|||||||||||
всем |
продольным |
|
стержням |
сетки. |
Стыкование |
внах |
||||||||
лестку каркасов |
с двусторонним |
расположением |
рабо |
чих стержней не допускается. Стыки сварных сеток с
рабочей |
арматурой |
из |
стержней |
периодического |
про |
|||
филя допускается |
выполнять |
с расположением |
рабочих |
|||||
стержней |
в одной |
плоскости; |
при |
этом |
одна |
из |
сты |
|
куемых сеток или обе сетки |
в пределах стыков |
могут |
||||||
не иметь |
приваренных |
распределительных стержней. |
||||||
В этом случае длина перепуска сеток |
должна |
прини |
||||||
маться как при стыковании |
стержней |
вязаной |
арма |
|||||
туры. |
|
|
|
|
|
|
|
|
104
Таблица II. 5
Длина перепуска растянутых стержней при устройстве стыков внахлестку без сварки
|
|
|
|
Наименьшая |
длина |
перепуска |
|
Тип |
рабочей арматуры |
Условия рабо |
внахлестку |
при бетоне |
марки |
||
ты стыка |
|
|
|
|
|||
|
|
|
150 |
| |
200 |
и выше |
|
|
|
|
|
||||
Горячекатаная |
перио |
|
|
|
|
|
|
дического профиля клас |
а* |
35d |
|
|
30rf |
||
са А-П и круглая (глад |
|
|
|||||
кая) класса A-I |
|
б** |
Ш |
|
|
35а" |
|
Горячекатаная |
пе |
|
|
|
|
|
|
риодического |
профиля |
|
|
|
|
|
|
класса А-П1 и упрочнен |
а* |
45d |
|
|
40d |
||
ная |
вытяжкой |
класса |
|
|
|||
А-Нв |
|
|
|
50d |
|
|
45d |
* Стыки арматуры, расположенные в растянутой зоне изги баемых, внецентренно сжатых и внецентренно растянутых (по первому случаю) элементов.
** Стыки арматуры, расположенные в центрально-растянутых (по второму случаю) элементах. Такой тип стыка допускается только в плитах и в стенках.
d — номинальный диаметр соединяемых стержней.
|
Рабочие стыки сварных сеток и сварных каркасов в |
|||||||||||
растянутой зоне элементов не рекомендуется |
распола |
|||||||||||
гать в наиболее напряженных сечениях. При этом |
сты |
|||||||||||
ки следует располагать вразбежку. |
|
|
|
|||||||||
|
Стыкование |
сварных |
сеток |
без |
разбежки |
допуска |
||||||
ется только |
на |
тех |
участках, |
где |
рабочая |
арматура |
||||||
используется |
не более чем на |
50%. |
|
|
|
|
||||||
|
При |
проектировании |
элементов |
сборных |
железобе |
|||||||
тонных |
перекрытий необходимо |
предусматривать |
уст |
|||||||||
ройство |
между |
ними |
швов, заполняемых |
бетоном или |
||||||||
раствором. Ширина швов должна составлять |
не |
менее |
||||||||||
20 |
мм — при |
элементах |
высотой до 250 мм |
и |
не |
менее |
||||||
30 |
мм — при |
элементах |
большей |
высоты. |
|
|
|
ГЛАВА III
РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
§ 1. ПРОЧНОСТЬ ПО НОРМАЛЬНЫМ СЕЧЕНИЯМ
Расчет прочности элементов железобетонных кон струкций по предельным состояниям представляет со бой дальнейшее развитие метода расчета по стадии
разрушения |
(стадия III). |
|
|
|
|
|
||
Исчерпание прочности |
изгибаемых |
элементов, т. е. |
||||||
переход |
в |
предельное |
состояние, |
может |
происходить |
|||
по нормальным или по наклонным сечениям. |
||||||||
На участке между |
двумя симметричными сосредо |
|||||||
точенными |
силами, в |
железобетонных |
однопролетных |
|||||
балках, |
поперечная |
сила |
равна нулю. |
Поэтому этот |
||||
участок |
балки работает |
в |
условиях |
чистого изгиба на |
действие только изгибающего момента; трещины здесь образуются по нормальным сечениям и направлены
перпендикулярно продольной оси балки. |
|
|
На участке между опорой |
и силой |
действуют од |
новременно изгибающий момент и поперечная сила. |
||
На этом участке образуются |
трещины |
по наклонным |
сечениям.
Характер разрушения по нормальным сечениям за висит от количества рабочих стержней арматуры, рас положенной в растянутой зоне балки.
Излом по нормальному сечению элемента под дей ствием изгибающего момента наблюдается в двух возможных случаях:
1) излом от исчерпания несущей способности ра стянутой арматуры (при малых процентах армирования);
2) излом от |
исчерпания несущей |
способности бето |
на сжатой зоны |
(переармированное |
сечение). |
106
В железобетонных конструкциях, запроектирован ных согласно случаю 1, всегда не полностью исполь зуется несущая способность бетона сжатой зоны; в элементах, запроектированных согласно случаю 2, не достаточно используется несущая способность растя нутой арматуры. Между двумя этими случаями суще ствует зависимость, которая ограничивается условием
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(III. 1) |
|
где Ss — статический |
момент |
площади |
сжатой |
зоны |
||||||
|
бетона |
относительно |
оси, |
проходящей |
через |
|||||
|
центр |
тяжести растянутой |
арматуры; |
|
|
|||||
5 0 |
— статический |
момент |
всей |
площади |
сечения |
|||||
|
бетона |
относительно |
той |
же оси; |
|
|
||||
Ъ — коэффициент, |
зависящий |
от |
марки |
|
бетона, |
|||||
|
равный |
0,8 — при бетонах |
|
марки 400 |
и |
ниже; |
||||
|
0,7 — при бетоне |
марки |
500 и |
0,65 — при бе |
||||||
|
тоне марки |
600. |
|
|
|
|
|
|
|
|
При |
соотношении |
^ > |
\ сечение |
считается |
переар- |
мированным. Условие (III. 1) характеризует положение нейтральной оси, обеспечивающее достаточную проч ность сжатой зоны и границу переармированных сечений.
Напряжение в бетоне принимается по всей высоте сжатой зоны равным расчетному сопротивлению на сжатие при изгибе. Расчет прочности изгибаемого эле мента по нормальным сечениям производится на дейс твие изгибающего момента М; расчет по наклонным к оси элемента сечениям — на действие изгибающего мо мента М и поперечной силы Q.
При проектировании элементов |
железобетонных |
||||
конструкций |
необходимо |
добиваться, чтобы элементы |
|||
были |
равнопрочными и по |
нормальным и по |
наклон |
||
ным |
сечениям |
под действием как |
изгибающих |
момен |
|
тов, так и поперечных сил. |
|
|
|||
Прочность |
нормальных |
сечений |
любой симметрич |
ной формы изгибаемого элемента |
обеспечивается, если |
Л Г < М ( |
(III. 2) |
т. е. изгибающий момент от расчетных нагрузок дол жен быть меньше или равен моменту внутренних уси лий (рис. III. 1, а). Эпюра напряжений в бетоне сжатой зоны принимается прямоугольной.
107
Рис. III. 1. Расчетная схема предельного напряженного состояния сечения изгибаемого элемента.
Несущую способность сечения с двойной арматурой можно представить в следующем виде:
|
|
М с е ч |
= N6z6 |
+ N'aza, |
(III. 3) |
||
где |
NQ и yva — сжимающие |
усилия в сжатой |
зоне бе |
||||
|
|
тона |
и в сжатой |
арматуре; |
|
||
|
|
N6 = RUF6 |
и М = Я а . с - К |
|
|||
|
|
МСЕЧ |
=RuF64 |
|
+ Ra.cF'aZa. |
(III. 4) |
|
Произведения F6z6 |
= Sg |
и F&za |
= Sa. |
|
|||
Следовательно, |
Мсеч |
— RuSfr-\- |
Ra.cSa. |
(III. 5) |
|||
Условия прочности |
изгибаемого элемента |
|
|||||
|
Ru и i ? a . c — |
М < RUS6 |
|
+ Ra.cSa, |
(III. 6) |
||
где |
расчетные сопротивления бетона и сжа |
||||||
той |
арматуры. |
|
|
|
|
|
|
108
При наличии сжатой арматуры должно соблюдаться условие
z 6 < z a , " (III. 7)
т. е. точка приложения равнодействующей сжатой ар матуры должна быть выше точки приложения равно действующей сжимающих напряжений в бетоне сжатой
зоны. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В этом случае сжатая |
арматура |
работает |
с |
рас |
|||||
четным сопротивлением |
R a |
c , |
так как |
она |
расположена |
||||
близко к сжатой.грани бетона. |
|
|
|
|
|||||
Если рабочая арматура расположена в несколько |
|||||||||
рядов, занимающих |
более |
половины |
высоты |
растяну |
|||||
той зоны, то для этих удаленных стержней |
расчетное |
||||||||
сопротивление применяется |
с |
коэффициентом |
0,8. |
||||||
Для прямоугольного |
сечения с одиночной |
армату |
|||||||
рой (рис. III. 1, |
б) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F\ |
= |
0, |
|
|
|
|
|
M<RUF6z6 |
|
|
= RNS6, |
|
|
|
(III. 8) |
|
|
|
|
F6 |
= |
bx, |
|
|
|
(III. 9) |
где b — ширина |
сечения; |
|
|
|
|
|
|
||
x — высота |
сжатой |
зоны. |
|
|
|
|
|
||
Плечо внутренней |
пары |
сил: |
|
|
|
|
|||
|
z6 |
= |
ho-0,5x, |
|
|
(I |
II. 10) |
где hQ — полезная (рабочая) высота сечения. Условие прочности изгибаемого элемента
M^N6z6
М < RJbx (h0 —0,5.*)
или
M < Rubhta (1 - 0,5 a)
M < 7 V a z a
или
(III. 11)
(III. 12)
(III. 13) (III. 14)
MKRaFa(ho-0,5x). (III. 15)
Положение нейтральной оси, т. е. высота сжатой зоны, определяется из условия равновесия сил:
N6 = Na |
(III. 16) |
109