Лекция №3.

Тема	РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ЗАМЕН МАТЕРИАЛОВ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

ПЛАН ЛЕКЦИИ:

3.1. Причины возникновения задач замен при изготовлении конструкций.

3.2. Основные правила выполнения замен арматуры.

3.3. Замена продольной рабочей арматуры конструкций.

4. Замена поперечной арматуры изгибаемых железобетонных элементов.

СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИИ

Вопрос 3.1.

Причины возникновения задач замен при изготовлении конструкций

При изготовлении железобетонных конструкций может возникнуть ситуация, когда материалы, необходимые для изготовления конкретной конструкции, отсутствуют на данный момент. Поиск же необходимых материалов часто оказывается безрезультатным, либо неоправданно задерживает выпуск конструкций.

В этой ситуации оказывается целесообразнее выполнить замену материалов, указанных в проекте, на имеющиеся в распоряжении изготовителя. Эта задача может быть успешно решена инженером-строителем.

Возможны следующие варианты задач замен арматуры:

 замена продольной рабочей арматуры конструкций;

 замена поперечной рабочей арматуры конструкций.

Рассмотрим основные правила, которыми следует руководствоваться при выполнении замен арматуры.

Вопрос 3.2.

Основные правила выполнения замен арматуры

Приступая к решению задачи указанного рода, очень важно понимать, что произведенная замена не должна ухудшать эксплуатационные качества конструкции. Это означает, что конструкция после выполнения в ней любых замен должна обладать прочностью, жесткостью, трещиностойкостью и долговечностью не ниже проектных.

При этом следует помнить, что нормируемые эксплуатационные качества конструкции гарантируются методом предельных состояний, который заложен в действующие Нормы проектирования конструкций.

Поэтому выполнение замены арматуры (в общем случае материалов) должно осуществляться по основным расчетным зависимостям метода предельных состояний (в дальнейшем – МПС).

Исходя из указанного выше, можно сформулировать следующие основные правила выполнения замен материалов в изготавливаемых конструкциях:

• правило 1: требуемое количество арматуры при ее замене должно определяться из условия равнопрочности проектного и замененного сечения.

Это означает, что сечение после замены материалов должно воспринять не меньшее расчетное усилие, чем проектное сечение конструкции. При наличии в проектной документации значения расчетного усилия, по которому сечение проектировалось, необходимо проверить по нему прочность «нового» сечения после выполнения замены. При отсутствии в проектной документации усилия необходимо обеспечить равнопрочность самой арматуры, т.е. заменяющая арматура должна воспринимать не меньшее предельное усилие, чем арматура, указанная в проекте;

• правило 2: после определения требуемой площади заменяющей арматуры необходимо законструировать сечение (то есть расположить новые стержни в сечении конструкции с соблюдением требований Норм к толщине защитного слоя бетона и «просвету» между стержнями);

• правило 3: проверить пригодность конструкции к нормальной эксплуатации с учетом нового значения площади арматуры, рабочей высоты сечения, механических характеристик новой арматуры. Это означает, что требуется выполнить расчет конструкции по второй группе предельных состояний для «нового» сечения;

• правило 4: проверить необходимость замены поперечной арматуры из условия свариваемости с замененной продольной либо достаточной устойчивости продольных сжатых стержней. Это означает, что следует проверить соответствие диаметра и шага поперечных стержней, свариваемых с продольными замененными, конструктивным требованиям Норм).

Выполнение приведенных правил обеспечит после замены арматуры эксплуатацион­ные качества конструкции не ниже проектных.

Вопрос 3.3.

Замена продольной рабочей арматуры конструкции

3.3.1. Рассмотрим порядок решения этой задачи применительно к сечению железобетонной балки прямоугольного профиля с одиночным армированием (т.е. для изгибаемых элементов).

Условие прочности сечения имеет вид:

M  R_sA_s(h_o-0.5 x) …(1)

Здесь правая часть формулы представляет собой предельный внутренний момент для расчетного сечения, то есть M^проект_сеч = R_sA_s(h_o-0.5 x).

В соответствии с правилом 1 выполнения замены арматуры (п. 2.2 лекции) площадь заменяющей арматуры необходимо определять из условия:

M^замен_сеч  M^проект_сеч ……(2)

С учетом (1) условие равнопрочности (2) можно представить в виде:

R_sA_s(h_o-0.5 x)^замен  R_sA_s(h_o-0.5 x)^проект ...(2а)

Предположив предварительно, что плечо внутренней пары сил в (2а) останется неизменным, получим условие, гарантирующее равнопрочность сечения изгибаемого элемента, из которого можно найти требуемую площадь заменяющей арматуры:

R_sA_s^замен  R_sA_s^проект ...(2-б)

Тогда отсюда основная расчетная формула для определения требуемой площади заменяющей арматуры будет иметь вид:

A_s^замен  R_s A_s^проект  R_s^замен ...(3)

Здесь: R_s^замен  расчетное сопротивление по СНиП арматурной стали, которой мы хотим заменить проектную арматуру;

R_s^проект  расчетное сопротивление по СНиП арматурной стали, указанной в проекте для изготавливаемой конструкции;

A_s^проект  площадь сечения рабочей продольной арматуры, указанной в проекте для изготавливаемой конструкции. Принимать по сортаменту арматурной стали соответственно указанным в проекте диаметрам стержней.

Рассмотрим пример выполнения замены рабочей продольной арматуры для балки.

Пример №3.

Выполнить замену рабочей продольной арматуры для балки, сечение которой приведено на рис. 3.1.

При этом в качестве рабочей продольной арматуры в проекте указано 228А-Ш с A_s^факт = 12.3210^-4 м². Бетон класса В30.

Расчетный внешний момент, по которому было запроектировано сечение, указан в проекте и составляет М = 170 кНм.

Требуется заменить продольную арматуру на класс А-П из-за отсутствия у изготовителя стали класса А-Ш.

Геометрические Расчетные характеристики материалов:

размеры сечения балки: {R_s}^проект = 365*10³ КПа.

h= 500мм; h_o=458мм; {R_s}^замена = 280*10³ КПа.

b= 200мм. R_b = 17*0.9*10³ = 15.3*10³КПа;

Кр-1 (2шт)

228А-Ш

b=200

Рис. 3.1. Проектное сечение балки

(a_s =42мм; h_o^проект = 458мм)

РЕШЕНИЕ.

1. По ф.(3) из условия равнопрочности сечения определим требуемую площадь заменяющей арматуры:

A_s^замен  R_s A_s^проект  R_s^замен = 36510³12.3210^-4  28010³ =16.0610^-4 м².

2. По таблице сортамента принимаем (225222)А-П с A_s^замен=17.4210^-4 м².

3. К

   222А-II

   онструируем сечение (см. рис. 2.2 сечения после замены арматуры), т.е. располагаем стержни в сечении с учетом требований Норм к толщине защитного слоя бетона a_b   d, 20мм и к «просвету» между стержнями C  d, 25мм  :