Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Ашрабов, А. Б

.pdf
Скачиваний:
22
Добавлен:
22.10.2023
Размер:
11.98 Mб
Скачать

ад$=ад,

 

 

он. i7)

или Rubx =

RaFa,

 

(Ш.

18)

откуда

* =

f^2,

(Ш.

19)

Разделив обе части формулы

(III. 19) на

„Л0 ", полу­

чим:

 

 

 

 

х

Вводя обозначения

хFa

 

 

'

и

м е

е м

а

= ж

 

 

( Ш - 2 0 )

 

 

 

 

или

<х =

ц§-а ,

 

 

(III.

21)

где

=

р — коэффициент

армирования;

 

 

тг--100 =

[J.% — процент

армирования.

 

 

Из формулы (III. 20) определяем

площадь

сечения

растянутой арматуры

изгибаемого

элемента:

 

 

 

 

 

 

 

Fa

= abh0

 

 

(Ш. 22)

По формуле (III. 15) имеем:

 

 

 

 

 

 

M < # a . F a / z 0

( l - 0 , 5 а) .

(III. 23)

Вводим

обозначения

1 — 0,5 а = у,

 

 

 

 

 

 

 

 

Ж <

RaFahoV

 

 

(III. 24)

Площадь сечения рабочей арматуры изгибающего

элемента

можно

определить

и по

формуле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М

 

 

(HI.

25)

 

 

 

 

 

^a = ^ V -

 

 

Для прямоугольного сечения: 55 =

bx (hQ0,5

х) и S0

=

=

0,5 bho;

согласно

формуле

 

(III. 1) имеем

 

 

 

bx

(h0

-

0,5

x) = 0,5

bh\

 

 

 

 

 

xh0

-

0,5

x2

— 0,5

hi I

 

 

110

Решая это квадратное

уравнение

для

бетонов марки

400

и

ниже,

получим

х т

 

 

= 0,55

h0

\

 

 

 

 

 

а

х

 

 

 

 

 

или

 

« т

а

х

=

0,55

J

 

( ш - 2 Ь )

Для

бетона марки

500 а ш а х

 

= 0,45

и для бетонов марки

600

а п 1 а х = 0,41.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подставляя

значение а т а

х

в формулу

(III. 13), оп­

ределяем предельный изгибающий

момент,

т. е. несу­

щую

способность

изгибаемого

элемента

с

одиночной

арматурой для бетонов

марки

400

и ниже:

 

 

 

М =-. Rub0,55

h0

(h0

-

0,5 • 0,55

h0),

Для

 

или M = 0,4 Rubhl

 

 

 

 

 

(III. 27)

бетонов марки

500:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М = 0,35 Rubh%

 

 

 

(Ш. 28)

и для

бетонов

марки 600

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М = 0,325 Rabhl

 

 

 

 

(III. 29)

Исследования показали, что экономичное содержа­ ние арматуры в поперечном сечении изгибаемого эле­ мента получается при значениях:

ц% = 0,3 - 0,6%;

а = 0,1 - 0 , 5

 

для

плит

И|х% = 1 - 2%;

а = 0,3 - 0,4

 

для

балок.

Процент использования прочности арматуры допу­

скается в

пределах ±

5%.

 

 

 

 

В табл. III. 1 даны максимальные значения

процента

армирования: при ост а х = 0,55, когда ! л т а х = 0,55

 

 

 

 

 

 

 

 

да

Минимальные

значения

процента

армирования для

железобетонных

изгибаемых элементов прямоугольного

сечения принимаются

такими, чтобы прочность

данного

элемента была не ниже прочности

такого же

неарми-

рованного

элемента (табл. III. 2).

 

 

 

 

Когда

по расчету

не требуется

рабочая арматура,

а по конструктивным

соображениям

ее

нужно поста­

вить, то площадь

сечения

арматуры

определяется по

формуле

F& = V- bh0

или ^ а = Щ

bho-

 

 

 

При проектировании элементов железобетонных конструкций предварительно задаются процентом ар­ мирования, после чего определяются геометрические

Ш

размеры сечения балки и необходимое количество ар­ матуры.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица

III.

1

 

Предельные

проценты

армирования

прямоугольного

 

 

 

 

сечения с одиночной

арматурой

 

 

 

 

 

 

С т а л ь

Расчетное

соп­

Процент

армирования при марке бетона

 

 

ротивление

 

ар­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

матуры,

кГ/см*

 

150

|

 

200

 

 

300

 

 

 

A-I

 

2100

 

 

2,10

 

2,62

 

4,19

 

 

 

А-И

 

2700

 

 

1,63

 

2,04

 

3,25

 

 

 

А-Ш

 

3400

 

 

1,29

 

1,62

 

2,58

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица

III.

2

 

Минимальная площадь сечения продольной арматуры

 

 

в железобетонных

элементах

в % от

площади

расчетного

 

 

 

 

 

 

 

сечения

бетона

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Минимальный

процент армирования

 

 

Характеристика элементов

 

 

 

при бетоне

марок

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

200 и

ниже

300; 400

500;

600

Изгибаемые, внецентренно

рас­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тянутые и внецентренно

 

сжатые

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(за

исключением

колонн

и сте-

0,1

 

0,15

 

'

0,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Внецентренно

сжатые

 

колонны

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и стеновые панели (в зависимости

0,1-0,25 0,15-0,25

0,2-0,25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По формуле (III. 13) величина изгибающего момен­

та

равна

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М = Rubhta{\

- 0 , 5 а ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

Обозначив

а (1 — 0,5 а) =

А0,

 

 

(III.

30)

 

 

имеем М

=

A0Rubhl

 

 

 

 

(III.

31)

 

 

Л

 

м

 

 

 

 

 

 

 

(III.

32)

 

 

и А0

 

 

-•

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Полезная

высота

 

сечения

балки:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Л°= Vk'

Vk~b

 

 

(III.

33)

112

Приняв

обозначения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г

 

 

 

 

 

 

 

(III.

34)

получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

г

/ .

м_

 

 

 

 

(III.

35)

 

 

 

 

 

 

Rub

 

 

 

 

 

 

При

подборе

сечения

плит

и

балок

для

нахожде­

ния значения коэффициентов

а,

г,

f

и Л 0

удобно поль­

зоваться табл. III. 3. Расчет и конструирование

элемен­

тов железобетонных

конструкций

в основном

сводится

к установлению расчетной схемы элементов,

опреде­

лению действующих

нагрузок,

нахождению

расчетных

величин М и Q, подбору

площади сечения арматуры и

составлению рабочих

чертежей

с

указанием

специфи­

кации

материалов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В

проекте новых

СН

и П рекомендуется

в

рабочих

чертежах

и пояснительной

записке

к проекту

указы­

вать:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а)

для

всех

конструкций — вид

бетона,

проектную

марку

бетона, для бетона

на пористых заполнителях —

его объемную массу, а для ячеистого — объемную

мас­

су и влажность; при необходимости и дополнительные

требования к

применяемому

бетону;

 

 

 

 

 

— виды (классы) арматуры, способы

ее

соединения

и анкеровки;

в

необходимых случаях — также

марки

сталей;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

— толщину

защитного

слоя

бетона

для

рабочей

арматуры, а

также мероприятия

по

ее

антикоррозион­

ной защите, если это необходимо.

 

 

 

 

 

б)

для сборных конструкций:

 

 

 

 

 

 

— прочность

бетона при

отпуске

сборных

элемен­

тов

предприятием-изготовителем,

а

в

необходимых

случаях — режим их термовлажностной

обработки;

способы опирания элементов, наименьшие раз­ меры опорных участков и степень (качество) отделки поверхностей опирания;

места для захвата элементов при подъеме и мон­ таже и места опирания при их транспортировании и хранении;

— требования

по соединению и

выполнению стыков

и узлов, способ

сварки, тип или

марку электродов,

8—286

113

 

 

 

 

 

 

Таблица III. 3

Значения

коэффициентов для расчета

прямоугольных

и тавровых

сечений с одиночной арматурой для любых

 

марок бетона и стали

 

 

10,00

0,995

0,010

0,29

2,01

0,855

7,12

0,990

0,020

0,30

 

95

0,850

5,82

0,985

0,030

0,31

 

0,845

5,05

0,980

0,039

0,32

 

93

0,840

4,53

0,975

0,048

0,33

 

90

0,835

4,15

0,970

0-058

0,34

 

 

0, 830

3,85

0,965

0,067

0,35

 

84

0,825

3,61

0,960

0,077

0,36

 

0,820

3,41

0,955

0,085

0,37

 

82

0,815

3,24

0,950

0,095

0,38

 

80

0,810

3,11

0,945

0,104

0,39

 

78

0,805

2,98

0,940

0,113

0,40

 

77

0,800

2,88

0,935

0,121

0,41

 

75

0,795

2,77

0,930

0,130

0,42

 

74

0,790

2,68

0,925

0,139

0,43

 

72

0,785

2.61

0,920

0,147

0,44

 

71

0,780

2,53

0,915

0,155

0,45

 

69

0,775

2,47

0,910

0,164

0,46

 

68

0 770

2,41

0,905

0,172

0,47

 

67

0,765

2,36

0,900

0,180

0,48

 

66

0,760

2,31

0,895

0,188

0,49

 

64

0 755

2,26

0,890

0,196

0,50

 

63

0 750

2,22

0,885

0,203

0,51

 

62

0 745

2,18

0,880

0,211

0,52

 

61

0'740

2,14

0,875

0,219

0,53

 

60

0'735

2,10

0,870

0,226

0,54

 

59

0,730

2,07

0,865

0,234

0,55

 

58

0.724

2,04

0,860

0,241

 

 

 

 

мероприятия по антикоррозионной защите стальных закладных деталей, соединительных накладок и связей, указания по обетонированию стыков и узлов;

для сборных элементов с трудноотличимым вер­ хом (например, прямоугольного сечения с одиночным или несимметричным армированием) — требования о нанесении заводом-изготовителем маркировки (надписи), обеспечивающей правильность их положения при подъ­ еме, транспортировании и укладке;

для сборных составных элементов — соответ­ ствующие указания о нанесении заводом-изготовите­ лем меток (рисок,), необходимых для обеспечения

114

качественной последующей укрупнительной сборки и

монтажа

конструкций;

 

в) для

конструкций,

эксплуатируемых в особых

условиях

(в агрессивных

средах, при воздействии по­

вышенных положительных или пониженных отрицатель­ ных температур), — соответствующие дополнительные требования к бетону и арматуре;

г) для типовых конструкций:

расчетную схему конструктивного элемента;

требования к проведению контрольных испыта­ ний и линейные допуски.

Согласно проекту новых норм расчет по прочности железобетонных элементов производится для сечений, нормальных к их продольной оси, а также для наклон­ ных к ней сечений наиболее опасного направления.

При определении предельных усилий, сопротивле­ ние бетона растяжению принимается равным нулю, а напряжения в гибкой арматуре и сжимающее напря­ жение в бетоне принимаются равными и соответствую­ щими расчетным сопротивлениям, умноженным, в необ­ ходимых случаях, на коэффициенты условий работы.

При проверке прочности сечений железобетонных элементов должны удовлетворяться условия для двух возможных случаев расчета:

а) п е р в ы й с л у ч а й , когда расчет ведется в пред­ положении, что первопричиной исчерпания несущей способности является достижение во всей вводимой в

расчет растянутой арматуре.расчетного сопротивления;

при отсутствии

в

сечении

сжатой зоны такой

случай

расчета является

единственным;

 

 

б) в т о р о й

с л у ч а й ,

когда расчет

ведется

в пред­

положении, что

несущая

способность

элемента

исчер­

пывается вследствие разрушения бетона в наиболее напряженной зоне, прежде чем напряжения во всей ра­ стянутой арматуре сечения достигнут расчетного сопро­ тивления.

Расчет нормальных

сечений

изгибаемых

элементов

по первому

случаю

производится

из условия,

чтобы

расчетный

изгибающий

момент

от

внешней

нагрузки

был не более суммы

моментов

всех внутренних

пре­

дельных условий в бетоне и арматуре в рассматривае­ мом сечении.

Сопротивление бетона сжатой зоны условно пред-

115

ставляется равномерно распределенными напряжения­ ми, равными Rnp, на части сечения, ограниченной пря­ мой, положение которой находится из условия: равен­

ства

нулю равнодействующей

внутренних

усилий в

бетоне и арматуре; равенства нулю

момента

внутрен­

них

предельных усилий в бетоне

и

арматуре

относи- .

тельно любой

оси, параллельной

плоскости

действия

изгибающего

момента.

 

 

 

 

Арматура,

расположенная в

сжатой зоне,

вводится

врасчет, с расчетным сопротивлением сжатию Ra.c. Расчет элементов по первому случаю производится,

если

где х

 

 

 

1

= t

< "Г Р'

 

 

 

— высота

 

условной

сжатой

зоны;

 

 

h0

— рабочая

высота

сечения;

 

 

 

?г р

— наибольшее

значение

относительной

высоты

 

условной сжатой зоны,

при которой прочность

 

сжатого

бетона

достаточна для

достижения

 

всей арматурой растянутой зоны расчетных

 

сопротивлений.

 

 

 

 

 

При

% >

?г р

расчет

ведется

по

второму

случаю.

Величина

сГр

зависит от свойств

бетона

и

арматуры

иот степени предварительного напряжения арматуры. Для тяжелых бетонов и бетонов на пористых за­

полнителях

с г р определяется

по

формуле:

 

 

 

 

 

 

£

 

-^Гр

1000

K\Rnp

 

 

 

/JTJ

gg\

 

 

 

' г р

~

~К ~

850 + А',аА

'

 

 

 

 

В зависимости

 

от

вида

бетона, значения

коэффи­

циентов

Кг

и

АГ2

и

ограничения

для

^ п р

принимаются

по табл.

III. 4.

 

 

 

 

 

 

 

Таблица

III 4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициенты

К\

и К2

ограничения / ? п р для

определения

 

 

 

 

 

 

величины ?г р .

 

 

 

 

 

Вид бетона

 

 

К,

к2

 

 

^ п р

 

 

Тяжелый

обычный

и жа­

0,1

Не

менее,

чем

для

 

ростойкий

 

 

заполни­

1,5

марки

300

чем

для

 

На пористых

 

2,5

0,1

Не

менее,

 

телях

 

 

 

 

 

марки

200

 

 

116

Значения

ад принимаются

для стали, имеющей фи­

зический

предел

текучести

(классы A - I , А-И и А-Ш)

Для элементов

из обычного

железобетона

£ г р

при­

нимается

не

менее

0,7.

 

 

 

 

 

Расчет

нормальных

сечений

изгибаемых элементов

по второму

случаю

производится из условия,

чтобы

расчетный

изгибающий

момент

от внешней

нагрузки

был не более суммы

моментов

предельных

усилий в

бетоне и арматуре сжатой зоны

относительно

оси, пер­

пендикулярной к плоскости действия изгибающего мо­

мента и

проходящей

через

 

 

центр

тяжести

площади

сечения

арматуры

растянутой

зоны.

 

 

 

 

 

 

 

П р и м е р

1. Определить

 

размеры

поперечного се­

чения балки и площадь сечения

продольной арматуры

по

следующим

данным:

 

 

расчетный

изгибающий

М =

=

12,6 Тм;

бетон

марки

 

200

и

=

100 кГ;см2),

 

арма­

тура из стали

 

класса

A - II (Ra

= 2700

 

кПсм2).

 

 

 

Задаемся шириной сечения балки

b — 20 см и коэф­

фициентом = 0,36. Из табл. III. 3 для а = 0,36

нахо­

дим г = 1,84.

По формуле

 

(III. 35] определяем

высоту

балки:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

l / л Г

,

о ,

 

,/1260000

л

с

п

 

 

 

 

 

ho

= r V w n

= l

M

 

У

 

~шт

= 4 6

' 2

с м

-

 

 

Полная

высота

сечения:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h = h0 + a = 46,2 +

3,5 = 49,7

см.

 

 

 

Принимаем

 

h — 50 см,

 

h0

 

= 46

см.

 

 

 

 

 

 

 

Определяем

коэффициент:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А 0

= - 4 -

=

 

 

1

2

6

0

0 0 0

= 0,297.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

bh02Ru

 

 

 

20-462.100

 

 

 

 

 

 

 

По

табл. III.3

 

коэффициенту

А 0

= 0,297

 

соответствует

7 = 0,818. Площадь

сечения

 

 

продольной

арматуры по

формуле

(III. 25):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F а -

 

М

 

1

2

6

0

0

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

thoR3

-~ 0,818-46-2700 -~"

 

 

L

M

 

 

Принимаем

4 0

20

A - I I , Fa

 

= 12,56 см2

( +

 

3,8%).

 

 

Расстояние

 

в свету

между

продольными

стержнями

обычной

гибкой арматуры

 

принимается

не менее мак-

117

симального

 

диаметра

стержней,

но

не

менее

25 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П р и м е р

2.

Проверить

несущую

способность се­

чения

балки

по следующим данным: расчетный изги­

бающий

момент

М = 8,6 Тм;

 

сечение балки

b X h =

= 20 X 45 см;

бетон марки

200 (/?„ =

100

кГ/см°-);

ар­

матура

из

стали

класса

А-Ш

(Ra

= 3400

кГ\смг).

4 0 16 мм

(Fa

= 8,04 см?).

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Определяем высоту сжатой зоны бетона по фор­

муле

(III. 19):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3400-8,04

=

13,6 СМ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100-20

 

 

 

2.

Рабочая

высота сечения

h0—h

— а=-Лв—3,Ъсм.

=

= 41,5

см.

Условие х < 0 , 5 5

 

й 0 = 0,55-41,5

л к = 22,8

соблюдается.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

Находим несущую

способность

сечения

по фор­

муле

(III. 12):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M = Rubx

=

(h0~0,5x)

=

100-20-13,6 (41,5-0,5-13,6) =

 

 

944000

кГ/см

= 9,и

 

Тм > 8,6

Тм,

 

 

т. е. условие

прочности

соблюдается.

 

 

 

 

Если

несущая

способность

 

сечения

недостаточна,

т. е. Мсеч

< М, то

необходимо

 

увеличить

площадь

се­

чения

арматуры

Fa или высоту сечения h и снова пов­

торить

расчет.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§ 2. ИЗГИБАЕМЫЕ

ЭЛЕМЕНТЫ С

ДВОЙНОЙ

АРМАТУРОЙ

Двойное

армирование

применяется

в тех

случаях,

когда

по

конструктивным

или

иным

соображениям

требуется

ограниченная

высота

сечения,

т. е. когда

сечение с одиночной

арматурой

оказывается

переар­

мированным (а > с с т а х ) . Кроме того,

двойную

арматуру

применяют в тех случаях,

когда

на элемент действуют

изгибающие моменты разных знаков.

 

 

 

Сечения

с двойной

арматурой

имеют

повышенный

расход

стали

по

сравнению

с сечениями

с одиночной

арматурой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Постановка

сжатой

арматуры необходима, если

 

 

 

 

4> =

м -2 >

0,4,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

•о

 

 

 

 

 

118

Рис. III. 2. Изгибаемые элементы прямоугольного сечения с двойной арматурой.

при этом следует соблюдать следующие условия:

и z6 <za

В этом случае сжатая арматура работает с расчетным сопротивлением Rac; условие прочности изгибаемого элемента с двойной арматурой (рис. III. 2) можно представить как сумму моментов

 

 

M < M c e r =

М, + М\

(III. 37)

где

Mi — RUF6Z(> — момент,

воспринимаемый

сжатой

 

 

зоной

бетона

и соответствующей

 

 

частью

растянутой арматуры, как

 

 

в элементе с

одиночной

армату­

 

 

рой.

 

 

 

№ =

Ra.cF'a(h0

а') ~ момент, воспринимаемый

сжатой

 

 

арматурой и равной ей частью

 

 

растянутой

арматуры

 

 

 

(F^Fa-Fai);

 

 

 

119