Практические занятия по ж/б

конструкциям III ПГС, IV семестр

 

1. Отдельная тетрадь, предъявляется при зачете с подписью проверяющего практические занятия. Обязателен СНиП.

2. Рассматривается ж/б конструкция.

 

3. 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 Ø 6-8  МПа

Вр-I      Ø 3  МПа

               Ø 4 МПа

               Ø 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 Æ 6 А-III с  мм с

Распределительную арматуру принимаем

Æ 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 Æ

требуется сжатая продольная арматура с

-

(у нас Ø 6А-III из предыдущего расчета)

У нас есть Ø 6А-III с  c , принимаем это, и

 

Принимаем Æ 14 A – III с  мм с

Распределительную Æ 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 Æ 16 A – III с А_s3=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 Æ 32 A – III с А_s=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 2Æ16 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

                                        Æ 6 – 8 Мпа

                                        Æ 10  Мпа

К Æ 32 продольной арматуры можно как минимум приваривать

Æ 8 А – III –  см

2 – число каркасов

Мпа - см. примечание табл. 22

(80)

                    

Прочность наклонного сечения обеспечена.

Хомуты Æ 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 Æ 6 A - III поперечными стерж -

нями п.5.9 и

Целым числом шагов 200 набирается:

;

 

Остается два шага по  

Длина стержней Æ 6 A - III :

Расстояние между крайними распределительными стержнями Æ 3 Вр - I

Целым шагом 600 набирается:

 

Остается два шага по

 

Длина Æ 3 Вр – I:

С - 1

С – 2

Расстояние между крайними рабочими Æ 14 A – III поперечными стержнями:

Целым числом шагов 120 набирается

Остается два шага по

Длина стержней Æ 14 A – III - 5450 мм

 

Расстояние между крайними распределительными продольными стержнями Æ 4 Вр – I:

Целым шагом 600 набирается:

Длина Æ 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 Æ16 и Æ 32 А III (см. схему и расчеты)

Расстояния между Æ16 и Æ 32 (верхним):

Расстояния между Æ16 и Æ 32 (нижним):

Принимаем технологически удобные размеры 440 и 520, оставляя 28 (базовым).

Длина стержней Æ16 и Æ 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 Æ 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 Æ 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 Æ 20 А - VI с

Размещение арматуры (п.5.5, 5.6, 5.12)

Рис. 31

 - с учетом охватывающей арматуры из Æ 4 Вр – I (конструктивно)

Проверка прочности

Определение границы сжатой зоны:

 -она в полке

 

Прочность обеспечена

Расход 1Æ 16 + 2 Æ (А_sp)

 

9.2. Конструирование арматурных элементов для преднапряженной конструкции

По сравнению с предыдущим каркас К-1 должен быть изменен. Вместо

2 Ø 32 A - III ставится конструктивно монтажный, стержень принимается

Ø 16 A - III и ставится на место нижнего Ø 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 Ø 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 Ø 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

Æ 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,