- •В с т у п
- •1. Суть залізобетону
- •2. Галузі застосування залізобетонних конструкцій
- •3. Короткий історичний огляд про розвиток залізобетону
- •4. Основні літерні позначення
- •Контрольні запитання
- •Ч а с т и н а п е р ш а Матеріали для залізобетонних конструкцій
- •Основні фізико-механічні властивості бетонів
- •1.1. Бетон як матеріал для залізобетонних конструкцій
- •1.2. Структура бетону
- •1.3. Усадка бетону
- •1.4. Основи міцності бетону
- •1.5 Класи та марки бетону
- •1.6. Вплив часу та умов тужавлення на міцність бетону
- •1.7. Кубикова та призмова міцності бетону
- •1.8. Міцність бетону на розтяг, зріз та сколювання
- •1.9. Міцність бетону при тривалій дії навантаження
- •1.10. Міцність бетону при багаторазових повторних навантаженнях
- •1.11. Динамічна міцність бетону
- •1.12. Види деформацій в бетоні. Об’ємні деформації
- •1.13. Деформації в бетоні при одноразовому завантаженні короткочасним навантаженням
- •1.14. Деформації в бетоні при тривалій дії навантаження. Повзучість бетону
- •1.15. Граничні деформації в бетоні
- •1.16. Модуль деформацій та міра повзучості бетону
- •Контрольні запитання
- •Основні фізико-механічні властивості арматури
- •2.1. Призначення та види арматури
- •2.2. Механічні властивості арматурних сталей
- •2.3. Класифікація арматурних сталей і застосування їх
- •2.4. Арматурні зварні та дротяні вироби і способи армування
- •2.5 Стикування арматури
- •Контрольні запитання
- •Залізобетон
- •3.1. Технологія виготовлення збірних залізобетонних конструкцій
- •3.2. Суть попередньо напруженого залізобетону та способи виготовлення попередньо напружених збк
- •3.3. Спільна робота сталевої арматури з бетоном
- •3.4. Анкерування арматури в бетоні
- •3.4.1. Анкерування ненапружуваної арматури
- •3.4.2. Анкерування напружуваної арматури
- •3.5. Захисний шар бетону
- •3.6. Корозія бетону і залізобетону
- •Контрольні запитання
- •Ч а с т и н а д р у г а
- •4.2. Стадії напружено-деформованого стану перерізу залізобетонного елемента
- •4.3. Утворення і розкриття тріщин в збк
- •4.4. Методи розрахунку залізобетонних конструкцій
- •4.5. Три категорії вимог до тріщиностійкості залізобетонних конструкцій
- •4.6. Попереднє напруження арматури та рівень обтискання бетону
- •4.7. Втрати попереднього напруження в напружуваній арматурі
- •4.8. Зусилля попереднього обтискування бетону
- •4.9. Зведений переріз
- •4.10. Напруження в бетоні при обтискуванні
- •4.11. Гранична висота стиснутої зони. Залежність напружень в арматурі від висоти стиснутої зони на стадії руйнування
- •Контрольні запитання
- •Розрахунок на міцність нормальних перерізів елементів, що працюють на згинання
- •5.1. Конструктивні особливості елементів, що працюють на згинання
- •5.1.1. Конструктивні особливості плит
- •5.1.2. Конструктивні особливості балок
- •5.1.3. Конструктивні особливості попередньо напружених конструкцій
- •5.2. Розрахунок елементів будь-якого симетричного профілю
- •5.3. Розрахунок елементів прямокутного профілю
- •5.4. Розрахунок елементів таврового профілю
- •5.5. Розрахунок елементів двотаврового та коробчатого профілів
- •Контрольні запитання
- •Елементи, що працюють на згинання. Розрахунок на міцність похилих перерізів
- •6.1. Основні розрахункові формули
- •6.2. Розрахунок хомутів
- •Контрольні запитання
- •Стиснуті елементи
- •7.1. Конструктивні особливості
- •7.2. Розрахунок елементів, що працюють з випадковими ексцентриситетами
- •7.3. Розрахунок позацентрово стиснутих елементів
- •7.4. Стиснуті елементи, підсилені непрямим армуванням
- •Контрольні запитання
- •Розтягнуті елементи
- •8.1. Конструктивні особливості
- •8.2. Розрахунок на міцність за нормальними перерізами
- •8.3. Розрахунок на міцність за похилими перерізами
- •Контрольні запитання
- •Ч а с т и н а ч е т в е р т а Проектування залізобетонних конструкцій
- •Загальні принципи проектування залізобетонних конструкцій
- •9.2. Уніфікація і типізація збірних конструкцій і вимоги до конструктивних схем
- •9.3. Технологічність збірних конструкцій
- •9.4. Проектування збірних конструкцій з урахуванням зусиль, що виникають у процесі виготовлення, транспортування і монтажу
- •9.5. Спряження і стики збірних елементів
- •9.6. Деформаційні шви
- •Перекриття багатоповерхових будівель
- •10.1. Основні відомості
- •10.2. Монолітні ребристі перекриття з балковими плитами
- •10.3. Монолітні ребристі перекриття з плитами, опертими по контуру
- •10.4. Збірні балкові перекриття
- •10.5. Збірно-монолітні балкові перекриття
- •10.6. Безбалкові перекриття
- •Колони багатоповерхових будівель
- •Стінові елементи багатоповерхових будівель
- •12.1. Панелі зовнішніх і внутрішніх стін
- •12.2. Об’ємні блоки
- •Фундаменти
- •13.1. Окремі фундаменти під колони
- •13.2. Стрічкові та суцільні фундаменти
- •13.3. Фундаментні балки
Розрахунок на міцність нормальних перерізів елементів, що працюють на згинання
5.1. Конструктивні особливості елементів, що працюють на згинання
5.1.1. Конструктивні особливості плит
Товщину плит визначають розрахунком на діючі зусилля, але у всіх випадках вона має бути не меншою від мінімального розміру, встановленого за умов додержання необхідної товщини захисного шару бетону і виконання робіт.
Рис. 5.1. Армування залізобетонних плит: а– однопролітної, що вільно лежить на двох опорах;б– те саме, монолітно зв’язаної з балками;в– епюра згинальних моментів у багатопролітній плиті;г– армування багатопролітної нерозрізної плити рулонними сітками з поздовжньою робочою арматурою;д– те саме, сітками з поперечною робочою арматурою; 1 – робоча поздовжня арматура; 2 – монтажна (розподільна) арматура; 3 – відігнута арматура
Мінімальна товщина монолітних плит покриттів – 40 мм, у перекриттях цивільних будівель – 50 мм, промислових – 60 мм; збірних плит – 25...30 мм, що гарантує захисний шар не менш як 10 мм за умови розташування арматури в середині товщини плити.
Плити армують переважно зварними сітками (рис. 5.1). Стержні, розташовані вздовж прольоту конструкції – робочі, упоперек – розподільні. Площу поперечного перерізу робочої арматури визначають розрахунком, а розподільної приймають конструктивно. Робоча арматура розташовується в розтягнутій зоні відповідно до діючих у перерізі плити згинальних моментів.
В однопролітних вільно лежачих плитах робочу арматуру ставлять тільки в прольоті (рис. 5.1, а), а в стиснутих та багатопролітних, відповідно до епюри згинальних моментів, – у прольоті і на опорах (рис. 5.1, б).
Під дією згинальних моментів у двох напрямках плити армують сітками з робочою арматурою в обох напрямках.
Для армування плит застосовують зварні сітки з поздовжньою і поперечною робочою арматурою, а також з робочою арматурою в обох напрямках. Такі сітки бувають рулонні і плоскі. Армування плит сітками показано на рис. 5.1 г, д.
5.1.2. Конструктивні особливості балок
Балки бувають прямокутного, таврового, двотаврового, трапецуватого, коробчатого та інших перерізів (рис. 5.2, а).
Висота балок h залежить від їхньої конструкції та навантаження на них. З метою уніфікації висоту балок приймають кратною 50 мм, якщо вона не перевищує 600 мм, і 100 мм при більших розмірах. Ширину балок b приймають рівною 100, 120, 150, 180, 200, 220, 250 і далі кратною 50 мм.
Рис. 5.2. Форми поперечного перерізу залізобетонних балок та їх армування: а – можливі форми перерізу; б – перерізи з одиничною арматурою; в – переріз з подвійною арматурою; г – до визначення площі додаткової арматури; 1 – монтажна арматура; 2 – додаткова арматура
Поздовжня робоча арматура розміщується в розтягнутій зоні поперечного перерізу балки в один, два, рідше в три ряди і більше (рис. 5.2, б та г). Таке армування називають одиночним. В разі недостатньої міцності бетону в стиснутій зоні, а також коли в перерізі діють моменти двох знаків, робочу арматуру встановлюють і в стиснутій зоні (переріз з подвійною арматурою, рис. 5.2, в).
Захисний шар бетону приймають для робочої поздовжньої арматури не меншим від найбільшого діаметра стержня і не меншим як 15 мм при h250 мм та 20 мм при h>250 мм.
Для поперечної і конструктивної арматури захисний шар бетону має бути не меншим від діаметра стержня і не менш, як 10 мм при h250 мм та 15 мм при h>250 мм.
Відстань у просвіті між стержнями (рис. 5.2, в) по ширині перерізу балки приймають не меншою за 25 мм для нижньої арматури та 30 мм для верхньої.
Відстань у просвіті між стержнями по висоті перерізу має бути не меншою від величини діаметра стержня і не менш, як 25 мм для нижньої арматури та 35 мм для верхньої.
Площа перерізу поздовжньої робочої арматури в балках має бути не меншою як 0,05% площі перерізу бетону.
Балки армують зварними і в’язаними каркасами. У першому випадку окремі плоскі зварні каркаси об’єднують у просторовий каркас за допомогою горизонтальних стержнів, приварюваних через 1...1,5 м (рис. 5.3, а).
При ширині балки 150 мм і більше робочих стержнів у перерізі має бути не менш, як два, тобто повинно бути встановлено не менше, як два плоских каркаси.
Діаметр поперечних стержнів каркасів визначають розрахунком, але приймають не меншим від мінімального діаметра, встановленого з умов зварювання з поздовжньою арматурою
Крок поперечних стержнів також розраховують, проте у всіх випадках на приопорних ділянках його приймають не більш як 0,5h і не більш, як 150 мм при h450 мм, а при h>450 мм – не більш, як 1/3h і не більш як 500 мм. Між приопорними ділянками хомути ставлять конструктивно з кроком не більш, як 3/4h і не більш, як 500 мм. Довжину приопорних ділянок при рівномірно розподіленому навантаженні приймають рівною 1/4 прольоту, а при зосередженому – відстані від опори до найближчого вантажу, але не менш від 1/4 прольоту.
У балках та ребрах заввишки 150 мм і менше, а також у багатопорожнинних панелях заввишки до 300 мм поперечної арматури можна не ставити, якщо її не вимагає розрахунок. У решті випадків поперечна арматура обов’язкова.
.
Рис. 5.3. Армування залізобетонних балок: а – армування однопрольотних балок, що вільно лежать, зварними каркасами; б – закриті двозрізні хомути; в – те саме, відкриті чотиризрізні; г – армування нерозрізної багатопролітної балки зварними каркасами і сітками; 1...3 – поздовжня робоча арматура; 5 – поперечні стержні; 6 – хомути; 7 – сполучні стержні
У разі армування в’язаними каркасами (рис. 5.3, б) частину поздовжньої арматури відгинають на опору, щоб збільшити міцність нахилених перерізів.
Нахилені стержні ставлять під кутом 450 до поздовжньої осі балки. У високих балках (h>800 мм) кут нахилу збільшується до 600, а в низьких балках і під дією значних зосереджених сил зменшується до 300. Застосування відігнутої арматури дає можливість значно зменшити кількість поперечної арматури.
Окремі стержні об’єднують в каркас за допомогою хомутів. Хомути бувають закриті (рис. 5.3, б) та відкриті (рис. 5.3, в). При b>350 мм хомути роблять чотиризрізними (чотиривітковими) (рис. 5.3, в), а при меншій ширині – двозрізними (рис. 5.3, б).
Діаметр хомутів у балках заввишки до 800 мм має бути не меншим як 6 мм, а при h > 800 мм – не меншим як 8 мм. Виготовляють хомути із сталей класів А-І та Вр-І. Значно рідше застосовують сталь класу А-ІІІ. У балках прямокутного перерізу застосовують закриті хомути, а при тавровому перерізі з полицею в стиснутій зоні – відкриті. Відстань між хомутами і довжину приопорних ділянок встановлюють так само, як і у випадку армування балок зварними каркасами.
При висоті балок понад 700 мм біля бічних граней ставлять поздовжні конструктивні стержні з відстанню між ними по висоті не більш як 400 мм. Площу перерізу цих стержнів приймають не менш як 0,1% площі перерізу бетону з розмірами, що дорівнює по висоті елемента – відстані між цими стержнями; по ширині елемента – половині ширини ребра елемента, але не більш як 200 мм (рис. 5.2, г).
На рис. 5,3, г показано армування нерозрізної другорядної балки монолітного перекриття. Поздовжню арматуру встановлюють відповідно до епюри згинальних моментів у прольотах – внизу, а на опорах – угорі.