Указания методические к проведению практических занятий по курсу “Железобетонные конструкции” 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 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 Аs 3 =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 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 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 (Аsp ) 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, ; 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.