ЖБК новые 2015

21. Приведите схему раздельного и непрерывного армирования балочной плиты монолитного железобетонного перекрытия. В каких случаях применяются сетки с поперечной рабочей арматурой и когда сетки с продольной рабочей арматурой?

При армировании балочной плиты монолитного перекрытия имеет место два способа армирования с использованием рулонных сеток:

∙раздельное (а),

∙непрерывное (б)

Направление раскатки рулонных сеток при непрерывном армировании – вдоль пролета плит. При этом способе армирования в средней половине пролета сетки располагаются внизу, а над балками-опорами поднимаются вверх. Рабочая арматура в сетках – продольная.

Направление раскатки сеток при раздельном армировании – вдоль балок-опор, поэтому рабочая арматура в сетках - поперечная

22. Изобразите схематично типы горизонтальных стыков стен панельных зданий. Приведите рекомендации по выбору конструктивного решения стыка.

Виды стыков панелей стен и плит перекрытий зданий стеновой конструктивной системы: o платформенный (а),

o монолитный (б), o контактный (в).

23. Приведите общий вид и схему армирования сборного железобетонного ригеля (полужесткое сопряжение ригеля с колонной). Почему до опор ригеля могут быть доведены не все определенные расчетом стержни нижней продольной арматуры?

Сборный железобетонный ригель входит в состав каркаса многоэтажного здания. С помощью закладных деталей М1, М2 ригель сопрягается с колоннами каркаса (полужесткий стык)

При выполнении армирования применены следующие арматурные изделия:

oплоские сварные каркасы К1. Основная рабочая арматура каркасов – нижняя продольная и поперечная. Из четырех стержней нижней рабочей арматуры в пролете ригеля два обрываются у опоры. Шаг поперечных стержней с пролете составляет 300 мм, у опор – 200 мм. Плоские каркасы К1 объединены в про-

странственный каркас с помощью отдельных стержней (ОС1);

oполки ригеля армируются двумя сетками С1 и С2, которые также входят в состав объемного каркаса ригеля

oДля монтажа ригеля предусмотрены строповочные отверстия 50 мм (закладная деталь М3)

Не доведены до опор могут быть два стержня, потому что момент уменьшается к опоре и становится достаточным использование двух стержней для восприятия растягивающих усилий от моментов.

24. Приведите конструктивное решение и схему армирования отдельно стоящего центрально нагруженного железобетонного фундамента под колонну среднего ряда многоэтажного здания. От чего зависят высота, размеры подошвы фундамента?

Отдельно стоящий центрально нагруженный фундамент под сборную колонну среднего ряда проектируется сборный и монолитным. Фундамент устраивается с двумятремя ступенями.

Высота фундамента определяется необходимостью обеспечения жесткого сопряжения колонны с фундаментом, что достигается выполнением конструктивных требований по заделки ствола колонны и анкеровки продольной арматуры колонны. Кроме того, высота фундамента должна быть достаточной для обеспечения его непродавлевания

Центрально нагруженный фундамент имеет квадратную в плане подошву. Размеры подошвы фундамента определяются нагрузкой, передаваемой на грунт от колонны с учетом собственного веса фундамента и грунта на обрезах. Рассматривается нормативное значение нагрузок. Кроме того, размеры подошвы фундамента определяются прочностью основания фундамента, оцениваемой по R0 (условное расчетное сопротивление грунта)

Фундамент армируется сеткой по подошве. Сетка имеет одинаковые рабочие стержни в двух направлениях. При выполнении расчетов считается, что фундамент опирается на колонну и изгибается как консоль под действием давления грунта σ. Требуемая для обеспечения несущей способности фундамента площадь рабочей арматуры определяется по результатам расчета нормальных сечений 1-3

25. Сформулируйте определение класса бетона по прочности на сжатие. Назовите основные нормированные прочностные характеристики бетона. Как они используются в расчетахжелезобетонных конструкций?

Под классом бетона по прочности на сжатие В понимается среднестатистическое значение временного сопротивления Вm (МПа) эталонных образцов (кубы 15х15х15 см), изготовленных и испытанных через 28 суток.

B = Bm(1 – 1,64 ν) = 0,779 Bm, где ν- коэффициент вариации; ν = 0,135 (при условии обеспеченности заданной прочности 0,95).

При выполнении расчета железобетонных конструкций во всех случаях назначается класс бетона по прочности на сжатие. При этом для несущих конструкций рекомендуется принимать класс бетона по прочности на сжатие не ниже В15, для сильно нагруженных сжатых стержневых элементов – не ниже В25. Расчетные и нормативные сопротивления бетона сжатию и растяжению связаны коэффициентам надежности по бетону при сжатии γb=1,3 и при растяжении - γbt=1,5.

Прочностные характеристики бетона определяются по СНиП в соответствии с принятым классом бетона. Прочностные характеристики Rb – расчетное сопротивление бетона осевому сжатию и Rbt – расчетное сопротивление бетона осевому растяжению подставляются в расчетные формулы прочностных расчетах (предельное состояние первой группы).

Прочностные характеристики Rb,n,Rb,ser - нормативное сопротивление бетона осе-

вому сжатию и Rbt,n, Rbt,ser - нормативное сопротивление бетона осевому растяжению подставляются в расчетные формулы расчетов по образованию трещин, по раскрытию трещин, по деформациям (предельное состояние второй группы).

.

.

26. Какие виды арматуры применяются для железобетонных конструкций? Приведите классификацию стержневой арматуры и рекомендации по ее применению для железобетонных конструкций.

Вжелезобетонных конструкциях применяется арматура следующих видов: o гибкая (арматурные стержни),

o жесткая (металлический профиль), o листовая.

Вподавляющем большинстве случаев при армировании железобетонных конструкций применяется гибкая стержневая арматура. Причем термин "стержень" применяется для обозначения арматуры любого диаметра, вида и профиля.

Классификация гибкой арматуры для железобетонных конструкций

Рекомендации по применению арматуры в железобетонных конструкциях следующие:

∙в качестве ненапрягаемой рабочей арматуры применяется арматура классов А400, А500, А600, а также арматура классов В500, Вр500 в сварных сетках и каркасах (при обосновании экономической целесообразности допускается применять арматуру более высоких классов;

∙для поперечного и косвенного армирования - гладкая арматура класса А240, а также арматура периодического профиля классов А400, А500, В500, Вр500;

∙в качестве напрягаемой арматуры предварительно напряженных железобетонных конструкций применяется арматуру классов A600, A800, A1000,

Вр1200, Вр1300, Вр1400, Вр1500, Вр1600, K1400, K1500, К1600, К1700.

27. Опишите (с графическими пояснениями) характер трех стадий напряженного состояния, которые проходит изгибаемый элемент от начала до предельного нагружения. Какая стадия лежит в основе алгоритма расчета изгибаемого элемента по нормальному сечению?

Достигая предельного состояния, изгибаемый элемент проходит три стадии напряженного состояния.

28. Объясните необходимость предварительного напряжения арматуры в железобетонных конструкциях. Опишите способы натяжения арматуры.

Необходимость применения предварительно напряженных железобетонных конструкций возникла при решении задач увеличения трещиностойкости, уменьшения ширины раскрытия трещин и прогибов железобетонных конструкций.

Предварительно напряженными называются конструкции, бетон которых предварительно (до приложения внешних нагрузок) подвергается обжатию с помощью предварительного натяжения арматуры.

Способы натяжения арматур

Предварительное обжатие конструкций выполняется двумя способами:

oнатяжением арматуры на упоры (до бетонирования) – заводские условия применения предварительного натяжения арматуры;

oнатяжением арматуры на бетон (после бетонирования и затвердения бетона); арматура натягивается в каналах (пазах и выемках) с последующим заполне-

нием их цементным раствором или мелкозернистым бетоном – построечные условия применения предварительного напряжения арматуры.

При выполнении предварительно напряженных конструкций имеют место следующие

способы натяжения арматуры:

o электротермический (необходимое удлинение арматуры получают электрическим нагревом);

oмеханический (необходимое удлинение получают вытяжкой арматуры натяжными механизмами;

o электротермомеханический (комбинированный метод).

29. Представьте алгоритм расчета изгибаемого железобетонного элемента прямоугольного профиля с одиночной арматурой по нормальному сечению. Приведите конструктивные требования к расположению продольной арматуры в поперечном сечении изгибаемого элемента (балки).

Исходные данные: усилие М (из статического расчета), размеры поперечного сечения (например, при шарнирном опирании высота балки h=1/10...1/12 пролета. ширина b=1/2...1/3 высоты сечения балки, материалы: класс тяжелого бетона не менее В15, арма-

При этом A0 не должно превышать предельного значения коэффициента AR, которое связано с ограничения высоты сжатой зоны поперечного сечения изгибаемого элемента

По соответствующей таблице по коэффициенту А0 определяется коэффициент η.

M

Определение площади нижней продольной арматуры: Аs= ηRs h0 .

По сортаменту по площади Аs подбирается диаметр n стержней. Уточняется пло-

щадь продольной арматуры. Определяется процент армирования μ%= Аs ×100 . Опти- bh0

мальный процент армирования, например, для балок составляет 1,0% - 1,5%. Минималь-

ный - 0,1%

Конструктивные требования по количеству каркасов в поперечном сечении балки и дополнительных продольных стержней в каркасах по высоте балки

30. Приведите схему разрушения изгибаемого железобетонного элемента по наклонному сечению от действия поперечной силы (с обозначением усилий в поперечной арматуре). Запишите в общем виде условия прочности и конструктивные требования к установке поперечной арматуры в изгибаемом элементе

1 - поперечная арматура (растягивающее усилия в стержнях поперечной арматуры равно произведению Rsw (расчетное сопротивление разрушению поперечной арматуры) и Asw (площадь сечения поперечной арматуры), qsw - распределенное усилие в поперечной арматуре), 2 - продольная арматура,

С - проекция наклонной трещины,

b, h0 - ширина и рабочая высота поперечного сечения элемента

Условие прочности наклонного сечения: Q≤Qb+Qsw (значение поперечной силы Q

в наклонном сечении от действия внешних сил должно быть не меньше суммарного значения поперечной силы, воспринимаемой бетоном в наклонном сечении Qb и поперечной силы, воспринимаемой хомутами в наклонном сечении Qsw).

Конструктивные требования

Расстояние между поперечными стержнями Sw назначается по следующему прави-

лу:

oв железобетонных элементах, в которых поперечная сила по расчету не может быть воспринята только бетоном, устанавливается поперечная арматура

с шагом Sw1 не более 0,5 h0 (не более 300 мм);

oв балках и ребрах высотой 150 мм и более, а также в часторебристых плитах высотой 300 мм и более, на участках элемента, где поперечная сила воспринимается только бетоном, поперечная арматура устанавливается с шагом Sw2

не более 0,75 h0 (не более 500);

oв сплошных плитах, а также часторебристых плитах высотой менее 300 мм и в балках (ребрах) высотой менее 150 мм на участках элемента, где поперечная сила воспринимается только бетоном, поперечную арматуру можно не

устанавливать.

Диаметр стержней поперечной арматуры зависит от диаметра стержней продольной рабочей арматуры, установленных по результатам расчета нормального сечения. В сварных каркасах диаметра стержней поперечной арматуры назначается из условия их сварки со стержнями продольной арматуры Минимальный диаметр вязаной поперечной арматуры принимается 6 мм, а также не менее четверти диаметра стержней продольной арматуры

31. Запишите условия прочности внецентренно сжатого элемента прямоугольного сечения со случайным эксцентриситетом при гибкости λ≤ 20. Как определяется случайный эксцентриситет? Как влияет наличие продольного изгиба на несущую способность сжатого элемента и как учитывается приармировании?

Если сжимающая сила N к элементу приложена центрально, то в расчете она считается приложенной со случайным эксцентриситетом еа. При расчете сжатого элемента с

прямоугольным сечением и гибкостью λ= l0 ≤ 20 допускается его расчет как центрально- h

сжатый элемент. Условие прочности: N≤Nult. (рочность центрально-сжатого элемента

будет обеспечена, если приложенная к элементу продольная сила N будет не более продольной силы, которую может воспринять элемент Nult)

где А-площадь бетонного сечения, Rb - расчетное сопротивление бетона сжатию, Rsc -расчетное сопротивление арматуры сжатию, As,tot - площадь арматуры

Особенностью расчета сжатых элементов является учет влияния продольного прогиба на несущую способность элемента. Явление продольного изгиба при расчете централь- но-сжатых элементов учитывается коэффициентом ϕ, который, в свою очередь, определяется гибкостью элемента λ , также учитывается продолжительность действия приложенной нагрузки.

Гибкость рассчитываемого элемента вычисляется по формуле: λ = l0 , где h – высота h

поперечного сечения элемента, l0 – расчетная длина элемента. Расчетная длина элемента l0 вычисляется путем введения к геометрической длине элемента l коэффициента k, значение которого определяется видом закрепления опорных узлов элемента (шарнир, заделка, свободный край)

Продольный изгиб сжатого элемента уменьшает его несущую способность. При этом в сжатом элемента продольный изгиб будут испытывать арматурные стержни (ds - диаметр продольных стержней) . Для ограничения выпучивания сжатых продольных стержней предусматривается установка поперечной арматуры с шагом Sw=15 ds

32. Приведите график зависимости "σ - ε" при сжатии и растяжении бетона. Укажите особенности деформирования бетона под нагрузкой. Как по графику определить начальный модуль упругости бетона?

График зависимости σ - ε имеет начальный линейный участок (1- прямая упругих деформаций), затем график приобретает криволинейное очертание (2 - кривая полных деформаций) На диаграмме σ - ε можно выделить; а - упругую стадию, б - стадию накопления повреждений, в - стадия разрушения (нисходящая ветвь).

Начальный модуль упругости бетона можно определить по прямой упругих деформаций Eb=σ1/ε1=tgα0. Начальный модуль упругости бетона определяется по нормам в соответствии с принятым классом бетона.

33. Приведите графики зависимости "σ - ε" при растяжении горячекатаной и термомеханически упрочненной стержневой арматуры. Какие особенности деформирования горячекатаной и термомеханически упрочненной стержневой арматуры? Как при проектировании изгибаемых железобетонных конструкций учитывается особенность деформирования горячекатаной стержневой арматуры?

Горячекатаная мягкая сталь обладает площадкой текучести и характеризуется: σy - пределом текучести; σu - временным сопротивлением и значительным удлинением после разрыва – 25%.

Высоколегированные стали и термически упрочненные не имеют площадку текучести, для них установлен условный предел текучести σ0,2 , условный предел упругости

σ0,02.

Пластические свойства арматуры характеризуются остаточным удлинением после разрыва – это характеризует возможность работы арматуры в конструкции (разрыв или плавный характер разрушения, возможность изготавливать арматурные изделия - механизация работ).

34. Какое влияние оказывает усадка на напряженное состояние железобетонных конструкций? Приведите формулу определения безопасного коэффициента армирования.

35.Приведите схему распределения по длине анкеруемого стержня напряжений σs (выдергивания) и τсц (сцепления). Покажите вывод формулы определения длины анкеровки стержня через σs, τсц.

1.Выдергивание

N =τ сц ×πd ×lсц

2. Разрушение от разрыва стержня

N= σ Т × АS

σТ – напряжение, при котором произошел разрыв.

3.Одновременное выдергивание и разрыв.

36. Каким принимается начальный уровень предварительного напряжения арматуры? Как определяется передаточная прочность бетона? С чем связаны потери предварительного напряжения?

Предварительные напряжения арматуры σsp принимают не более:

-для арматуры классов А540, А600, А800, А1000 - 0,9Rs,n;

-для арматуры классов Вр1200 - Вр1500, К1400, К1500 - 0,8Rs,n.

Кроме того, для любых классов арматуры значение σsp принимают не менее 0,3Rs,n.

Для предварительно напряженных конструкций рекомендуется применять класс бетона по прочности на сжатие в зависимости от класса напрягаемой арматуры, но не ниже В20. Передаточную прочность бетона Rbp (прочность бетона к моменту его обжатия, контролируемая аналогично классу бетона по прочности на сжатие) следует назначать не менее 15 МПа и не менее 50 % принятого класса бетона по прочности на сжатие.

При расчете предварительно напряженных конструкций следует учитывать снижение предварительных напряжений вследствие потерь предварительного напряжения - до передачи усилий натяжения на бетон (первые потери) и после передачи усилия на бетон (вторые потери).

Первые потери предварительного напряжения включают потери от релаксации предварительных напряжений в арматуре, потери от температурного перепада при термической обработке конструкций, потери от деформации анкеров и деформации формы.

Вторые потери предварительного напряжения включают потери от усадки и ползучести бетона.

37. Как определяется усилие предварительного обжатия Р? Приведите формулы и покажите влияние Р на трещиностойкость, ширину раскрытия трещин и прогиб изгибаемых железобетонных конструкций.

Усилие предварительного обжатия бетона с учетом полных потерь напряжений Р:

P = σsp 2 Asp + σ'sp2 A'sp −σs As − σ's A's ;

Полные значения первых потерь предварительного напряжения арматуры определяют по

i=4

формуле σ sp(1) = ∑ σ spi где i - номер потерь предварительного напряжения.

i=1

Предварительное напряжение в группе с учетом первых потерь σsp(1)j = σspj - ∆σsp(1)j Здесь σspj - начальное предварительное напряжение рассматриваемой группы стержней арматуры. Полные значения первых и вторых потерь предварительного напряжения арма-

i=6

туры определяют по формуле σ sp (2) = ∑ σ spi Предварительное напряжение в группе с

i=1

учетом всех потерь σsp(2)j = σspj - ∆σsp(2)j .Аналогично для напряжений со штрихом.

Момент образования трещин предварительно напряженных изгибаемых элементов в стадии эксплуатации определяют по формуле: Mcrc = γWredRbt,ser + P(e0p + r)

acrc = φ1φ2ψs σs ls ,

Ширину раскрытия нормальных трещин определяют по формуле: Es Приращение напряжений σs в растянутой арматуре изгибаемых предварительно напря-

Для прямоугольных, тавровых и двутавровых сечений значение σs допускается опреде-

менных нагрузок и от продолжительного действия постоянных и длительных нагрузок;

Кроме того, в формулах может быть учтена кривизна 1 ,

r 4

обусловленная остаточным выгибом элемента вследствие усадки и ползучести бетона в стадии изготовления от усилия предварительного обжатия P(1) и собственного веса эле мента.