Методические указания
к проведению практических занятий
по курсу
“Железобетонные конструкции”
Министерство образования Российской Федерации
Сибирская государственная автомобильно – дорожная академия
Инженерно строительный институт (ИСИ СибАДИ)
Кафедра “Строительные конструкции”
Методические указания
к проведению практических занятий
по курсу “Железобетонные конструкции”
(IV ПГС)
Составители: Саунин В. М.
Тютнева В. Г.
Омск - 2003
Практические занятия по ж/б
конструкциям III ПГС, IV семестр
Отдельная тетрадь, предъявляется при зачете с подписью проверяющего практические занятия. Обязателен СНиП.
Рассматривается ж/б конструкция.
Тема: Прямоугольное сечение с одиночной арматурой
(см. лекции).
Рассчитывается консольный свес:
Конструктивная схема:
Расчетная схема:
кН/м – расчетная нагрузка
Определяем усилия:
Расчетное сечение:
Предварительно см (см. п. 5.5; п. 5.6)
тогда см
Исходные данные:
Бетон В20: (п.2.11) МПа, если
(тяжелый) МПа, если
Арматура: (п.2.27) А-III Ш 6-8 МПа
Вр-I Ш 3 МПа
Ш 4 МПа
Ш 5 МПа
Расчет сечений, нормальных к продольной оси элемента, следует произ-
водить в зависимости от соотношения между значением относительной высоты сжатой зоны бетона и значением граничной высоты сжа -
той зоны бетона ;
- по арматуре
- по бетону и арматуре
; (см. п. 3.12)
МПа
МПа ()
;
на 1 м
или
на 1 м
Должно соблюдаться условие
(см. п. 5.16)
Принимаем 6 А-III с мм с
Распределительную арматуру принимаем
3 Вр – I c мм (см. п.5.22)
Проверка прочности нормального сечения:
(см. п. 3.15)
Уточняем рабочую высоту сечения:
Определяем высоту сжатой зоны бетона:
Прочность обеспечена
Тема: Прямоугольное сечение с двойной арматурой
(см. лекции)
При - двойное армирование
Конструктивная схема:
Расчетная схема:
q1=7.75 кН/м (на 1 м ширины)
ℓ0=5.3 м
Расчетное сечение:
Исходные данные: те же с добавлением
для А – III
требуется сжатая продольная арматура с
-
(у нас Ш 6А-III из предыдущего расчета)
У нас есть Ш 6А-III с c , принимаем это, и
Принимаем 14 A – III с мм с
Распределительную 4 Вр – I с мм
Уточняем по 3.15 – см
см
Проверка прочности:
Прочность обеспечена.
Есть смысл увеличить шаг, но в учебных целях оставим так.
5. Тема: Тавровое сечение
5.а. Контрольная часть (опорное сечение), отрицательный момент.
Конструктивная схема:
Расчетная схема:
Расчетное сечение:
Исходные данные: (см. ранее)
Принимаем 2 16 A – III с Аs3=4.02 см2 (в расчете на 2 каркаса п.5.22)
Если установить их под арматурой (см.п.3)
а по п. 5.5
Проверка прочности опорного сечения:
Прочность обеспечена
5.б. Пролетная часть, момент положительный
Конструктивная схема:
Расчетная схема:
Расчетное нормальное сечение:
Назначение (п. 3.16): между продольными ребрами (свесы)
а)
б)
2) консольные свесы – при
(студентам читать самим)
Назначаем, а=5 см (в ожидании двухрядного расположения арматуры).
Определение положения границы сжатой зоны бетона:
Границы сжатой зоны в полке,
Принимаем 4 32 A – III с Аs=32.17 см2
Размещение арматуры:
Принимаем 40 мм
Проверка прочности нормального сечения:
Определение положения границы сжатой зоны:
Граница сжатой зоны в полке
Прочность обеспечена, при недостатке желательно сблизить или поставить рядом стержни.
6. Тема: Расчет прочности наклонных сечений
(см. лекции)
Расчетная схема наклонного сечения:
По изгибающему моменту расчет не проводится, т.к. подбором верхней арматуры 216 A-III обеспечена прочность как нормальных, так и наклон -
ных сечений из-за гарантии анкеровки этой арматуры. Поэтому расчет на поперечную силу.
– проекция опасного наклонного сечения
Необходимость расчета хомутов при невыполнении (п.3.32) условия (84):
Расчетное наклонное сечение:
Левая часть условия (84) равна:
что не меньше
Условие (84) не выполняется – необходима поперечная арматура – нанесем ее на расчетную схему и сечение.
Из условия (83) определим
где (нет полок в сжатой зоне)
из п. 5.27
(81) арматура А - III
6 – 8 Мпа
10 Мпа
К 32 продольной арматуры можно как минимум приваривать
8 А – III – см
2 – число каркасов
Мпа - см. примечание табл. 22
(80)
Прочность наклонного сечения обеспечена.
Хомуты 8 А - III на шаг 200 мм, а на остальной части
(см.п.5.27) Принимаем 400 мм.
7. Тема: Конструирование арматурных элементов
С - 1
Расстояние между крайними рабочими 6 A - III поперечными стерж -
нями п.5.9 и
Целым числом шагов 200 набирается:
;
Остается два шага по
Длина стержней 6 A - III :
Расстояние между крайними распределительными стержнями 3 Вр - I
Целым шагом 600 набирается:
Остается два шага по
Длина 3 Вр – I:
С - 1
С – 2
Расстояние между крайними рабочими 14 A – III поперечными стержнями:
Целым числом шагов 120 набирается
Остается два шага по
Длина стержней 14 A – III - 5450 мм
Расстояние между крайними распределительными продольными стержнями 4 Вр – I:
Целым шагом 600 набирается:
Длина 4 Вр – I -
С - 2
Сетка С-1 и С-2 могут набираться из отдельных частей, получаемых расчленением по распределительной арматуре с учетом стыкования в нерабочем направлении п.5.41.
К-1
Расстояние между рабочими продольными стержнями 16 и 32 А III (см. схему и расчеты)
Расстояния между 16 и 32 (верхним):
Расстояния между 16 и 32 (нижним):
Принимаем технологически удобные размеры 440 и 520, оставляя 28 (базовым).
Длина стержней 16 и 32 (п.5.9.):
Расстояние между крайними поперечными стержнями:
Оно набирается шагом 200 (от половины вылета консоли и 1/4 пролета – (от опор) и 400 в оставшихся частях.
Зона 1500/2 + 9000/4 = 3000 набирается шагом , остав -
шаяся средняя часть пролета 9000/2=4500 мм набирается целым шагом
400х10=4000 мм и переходными шагами 250х2=500 мм.
Оставшиеся части консолей:
Набирается одним шагом 400 и одним переходным 310 мм.
Длина поперечных стержней:
К - 1
Расход основной рабочей арматуры на плиту
где 6,31 кг/м-масса 1 пог. метра 32
8.Тема: Расчет внецентренно-сжатых элементов прямоугольного сечения.
Конструктивная схема:
Расчетная схема:
; (см. п. 1.21)
; ;
а) Симметричное армирование:
Расчетное сечение
;
Материалы: Бетон В20;
(c )
Арматура класса А- III;
()
по п. 5.17
Задаемся в учебных целях
;
;
Целесообразно симметричное армирование, т.к. случайный эксцентриси -
тет в любую сторону; из (37) п.3.20
;
(определение см. пример выше).
Значит (с учетом знака ).
Из (36)
для и ; и
Из (38), (39)
;
Для ,
Для ,, , наносим характер зависимости – по третьей точке
Для (ближе к ожидаемому пересечению)
наносим по пересечению получаем
Принимаем 2 22 AIII
Проверка прочности
Оставим ; ;
(см. выше); ;
Из (38), (39) уточняем ; ;
Из (39) что меньше и по абсолютной величине
Из (36)
Прочность обеспечена
б) Несимметричное армирование:
Допустим, что наш эксцентриситет только в одну сторону и Из проведенных выше расчетов из (36) имеем:
при
при (max)
Имеет смысл взять наименьшую, тем более, что она больше
(2 16 A - III)см.пособие по ненапряженному железобетону п.5.56
Не подбирая стержни, с этой , и соответственно из (38) из (39):
Принимаем сжатую арматуру 2 22 A - III с , растянутую или менее сжатую 2 16 A - III (конструктивно) с
Размещение оставим то же (по , ), но можно и уточнить:
Рис. 27
Проверка прочности:
Из (37)
значит, ; уточняем из (38) и (39);
при этом из (39)
;
;
Из (36):
Что больше
Прочность обеспечена.
в) Конструирование арматурных элементов.
Ствол колонны армируется пространственными каркасами: в случае симметричного армирования КП-1 и несимметричного КП-2, армирования
КП-1 (4 22 A - III)
Расстояние между осями продольных стержней .
Длина продольных стержней . (п.5.9)
Минимальный диаметр поперечной арматуры по свариваемости с 22 - 6мм
Принимаем 6 A - III
Шаг поперечных стержней (п.5.22)
Принимаем (технологически удобный размер).
Расстояние между крайними поперечными стержнями , набирается Длина поперечных стержней
КП-1
Рис. 28
КП-2
К изложенному выше в КП-1 изменения только в шаге , в части (16 – min )
Принимаем 300 мм и 3930 набираем
КП-2
Рис. 29
9. Предварительно-напряженные конструкции
9.1. Расчет прочности по нормальным сечениям изгибаемых элементов.
Расчетное сечение (см.п.5.б ) среднее
Рис. 30
Задаемся напряженной арматурой А - VI;
Граница сжатой зоны в полке (см. п.5.б), там же
Определяем (см. п. 3.12 по СНиПу), (см. п. 3)
- предварительно принимаем так
п. 3.13 ,
принимаем
итак, граница сжатой зоны в полке, из (28)
Принимаем 4 20 А - VI с
Размещение арматуры (п.5.5, 5.6, 5.12)
Рис. 31
- с учетом охватывающей арматуры из 4 Вр – I (конструктивно)
Проверка прочности
Определение границы сжатой зоны:
-она в полке
Прочность обеспечена
Расход 1 16 + 2 (Аsp)
9.2. Конструирование арматурных элементов для преднапряженной конструкции
По сравнению с предыдущим каркас К-1 должен быть изменен. Вместо
2 Ш 32 A - III ставится конструктивно монтажный, стержень принимается
Ш 16 A - III и ставится на место нижнего Ш 32 A – III с опусканием. Итак:
Рис. 32
Для конструирования арматурных элементов, связанных с предваритель -
ным напряжением следует задаться значением начального предваритель -
ного напряжения арматуры и определить величину предварительного нап -
ряжения перед передачей напряжения с упоров на затвердевший бетон п.1.23, механический способ натяжения на упоры стенда (п.2.25) для А - VI
Из (1)
Принимаем
П.1.24 табл. 5
Первые потери:
1) релаксация
2) температурный перепад
длина натягиваемых стержневых заготовок
3) деформация анкеров
(п. 2.30,т. 29)
- нет огибающих приспособлений
- натяжение группы в 2 стержня
- это уже больше 100МПа
Усилие обжатия бетона при передаче напряжения с упоров
п.5.58 – Дополнительная ненапрягаемая поперечная арматура на всю высоту торцевого сечения:
Принимаем 4 Ш 14 A - III c
Нижние концы стержней привариваются к пластине, которая кроме этого служит для выполнения требований п.5.7, а.
Толщина пластины (приложение 4):
Рис. 33
Гнутый каркас Кр-2
Из условия свободного надевания на анкера закладной детали, а также п.5.61 и п.2.29
Принимаем 280 мм;
максимум из и
принимаем
принимаем Ш 4 Вр – I для Кр – 2; Кр – 3
вид сбоку
126 – по осям охватывающей арматуры
Рис. 33
На оставшейся по длине части
12000-295х2=11410 мм
ставится Кр-3 того же поперечного сечения, что и Кр-2, но с шагом согласно п.5.22-150х2=300мм.
Чертежи Кр-2 и Кр-3 можно совместить (см. рисунок выше). Расход основной рабочей арматуры
20 А – VI - (см. п.7)
9.3. Определение момента трещинообразования (стадия I НДС-II группа предельных состояний)
9.3.1. Геометрические характеристики приведенного сечения (п.1.28)
Рис. 34
- табл. 18. Бетон подвергается тепловой обработке при атмосферном давлении.
(А III) – табл. 29
(А VI)
Коэффициенты приведения:
Площадь приведенного сечения:
Статический момент относительно нижней грани:
Расстояние от центра тяжести нижней грани:
Момент инерции относительно центра тяжести:
Упругий момент сопротивления относительно нижней грани –
относительно верхней грани –
относительно центра тяжести напрягаемой арматуры –
Упругопластический момент сопротивления относительно нижней грани допускается определять ( для таврового с полкой в сжатой зоне):
9.3.2. Определение полных потерь в напрягаемой арматуре.
Расчет ведется для стадии передачи напряжения на бетон: изготовление конструкции на месте ее расположения.
Нормативный изгибающий момент от собственной массы конструкции:
Потери напряжений от быстронатекающей ползучести бетона в момент передачи напряжений на него определяются по п.6 табл. 5 в зависимости от
Потери от усадки бетона – (п.8, табл. 5)
Потери от ползучести бетона –
(п. 1.28)
(п. 9 табл. 5)
Сумма всех потерь и усилие обжатия с учетом этого:
9.3.3. Определение – момент трещинообразования (п.4.5.)
К исходным данным: ;
Примем нормативное значение изгибающего момента в среднем сечении 80% от расчетного
Определим для формулы (135)
(135) ; ;
Радиус ядра сечения (ядровая точка - верхняя)
(без учета ненапрягаемой арматуры)
Доля момента трещинообразования, определенная усилием обжатия
(129)
Момент трещинообразования:
(125)
Поскольку
Условие (124) выполняется и трещин нормальных к продольной оси не будет.
9.4.4. Определение прогибов при отсутствии трещин в растянутой зоне.
(п.4.23 а и последний абзац; п.4.24)
Прогибы определяются по средней кривизне без учета разгружающего влияния консолей, т.е. заведомо получается завышенный прогиб из-за нулевого момента на опоре.
Примем разделение полного нормативного момента на кратковременную –
и длительную –
; части
Для формул (159)
;
;
Для определения :
В стадии передачи напряжений на бетон –
Поскольку в верхней грани растяжение
значит
(если , то и определять – см.выше)
Итак,
;
что больше
поэтому
Полная кривизна:
;
Для балки загруженной равномерно распределенной нагрузкой :
Прогиб
По дополнению, раздел 10к СНиП для
(высота помещений до 6м)
для
Для по интерполяции:
В нашем случае жесткость обеспечена, что и следовало ожидать из-за отсутствия трещин в растянутой зоне.