Конструювання елементів звичайних залізобетонних конструкцій

КОНСТРУЮВАННЯ ЕЛЕМЕНТІВ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ КОНСТРУКЦІЙ

Контрольні питання

1. Що вважають центрально стискуючими елементами

2. Що відноситься до центрово-навантажених елементів

3. На чому ґрунтується розрахунок міцності центральностиснутих елементів

4. Як проводиться розрахунок при симетричному і несиметричному армуванні елемента

У розділах 2—3 розглянуто методику розрахунку перерізів елементів залізобетонних конструкцій для трьох гра­ничних станів, виведено відповідні рівняння і робочі формули. При цьому тривала і надійна сумісність роботи бетону та арма­тури малась на увазі сама по собі, як щось таке, що випливає з самих лише природних властивостей цих матеріалів. Насправ­ді ж справедливість більшості розрахункових формул забезпе­чується точним додержанням правил конструювання елементів залізобетонних конструкцій, яке дає можливість виявити і по­силити природні якості бетону та сталі.

Користуючись ними, слід мати на увазі дві важливих обста­вини:

більшість пошкоджень та аварій залізобетонних конструкцій буває не через помилки в розрахунках, а внаслідок порушень правил конструювання, низької якості робіт і невідповідності експлуатаційного режиму роботи конструкцій розрахунковому;

конструюючи будь-який елемент, треба пам'ятати про техно­логію його виготовлення. Він повинен бути, як кажуть, техноло­гічним.

Розміри поперечних перерізів елементів слід брати (задаю­чись ними або коригуючи підсумки розрахунків) з додержан­ням правил уніфікації і модульності всіх розмірів, бо для виго­товлення елементів треба заготовити арматурні каркаси, опа­лубку або форми, тому що елементи входять в різні спряження один з одним.

Так, розміри підошви та уступів фундаментів слід бра­ти кратними 100 мм, а висоту нижнього виступу брати не мен­шою від потрібної за розрахунком і не меншою як 200 мм.

Контур уступів не повинен пересікати поверхні вписаної в об'єм фундаменту зрізаної піраміди, верхня основа якої до­рівнює поперечному перерізу колони, а грані нахилені під ку­том 45° (дивись рисунок 5.2б). У межах цієї піраміди бетон працює лише на стиск і тому його там не армують, за винятком ниж­ньої плити, яка виходить за межі піраміди і через це працює на згин.

Розміри поперечного перерізу колон беруть кратними 50 мм, не менш як 250X250 мм і такими, щоб, а, де — розрахункова довжина колони.

Для зменшення кількості типорозмірів колон і форм беруть висоту перерізу Н = 250; 300; 400; 600 і далі через 200 мм, а його ширину 6 = 250; 300; 400 і далі через 100 мм. Але оскільки ши­рина перерізу Ь визначає висоту бортової оснастки опалубки, цей розмір, щоб уникнути надмірної різноманітності, беруть рів­ним 300 або — найчастіше — 400 мм.

Ширина поперечного перерізу колони, що несе головну бал­ку монолітного перекриття, не повинна бути меншою від ребра головної балки, що спирається на колону.

Габарити короткихконсолей, що несуть ферми, об­в'язувальні балки, підкранові балки і т. п., визначають розра­хунком. Але, крім того, кут нахилу нижньої грані консолі бе­руть рівним 45°; мінімальну висоту біля грані колони — 250 мм; якщо на консоль спирають підкранову балку, то мінімальну ви­соту вільного краю консолі беруть відповідно до рекоменда­цій, викладених на стор. 126.

Товщинуплитмонолітних перекриттів беруть кратною 10 мм, а тонкостінних збірних конструкцій — 5 мм, але не менше (мм)

Для покриттів………........................................ 50

Для міжповерхових перекриттів житлових будинків 60

Для міжповерхових перекриттів виробничих будівель 70

Під і над проїздами......................................... 80

Висоту багатопустотних та інших збірних панелей перекрит­тів залежно від їх конструкції, розмірів у плані і навантаження беруть від до мм (через 40 мм), віддаючи пере­вагу висоті мм.

Ширину ребристих і інших панелей покриттів промислових будівель призначають 1,5 або 3 м, а висоту — 300 мм при 6-мет-ровому прольоті і 450—500 — при 12-метровому.

Оскільки збірні панелі перекриттів і покриттів повинні брати участь у забезпеченні просторової жорсткості будівель, пра­цюючи як жорсткі діафрагми, шви між панелями треба замоно-лічувати. Щоб мати можливість зробити шви і щоб зручно було монтувати, фактичну ширину і довжину панелей беруть на 10— 40 мм меншою від номінальної. Так, номінальній і розрахунко­вій ширині панелі 1,5 м відповідає фактична 1,49 м, а 3 м— 2,98; номінальній довжині 6 м — фактична 5,97 м, а 12 м — 11,96 ж.

Розміри поперечного перерізу балок слід брати кратними 50 мм, а співвідношення у межах від до віддаючи перевагу тавровим перерізам з поличкою в стиснутій зоні. Збільшення висоти перерізу і відносне зменшення його ширини (при незмінній площі поперечного перерізу) підвищує несучу здатність балки, пропорційну квадрату робочої висоти. Однак надмірне зменшення ширини перерізу утруднює або робить неможливим правильне розміщення розрахункової арма­тури перерізом або

Висоту перерізу підкранових балок Н беруть від 800 до 1400 мм залежно від вантажопідйомності крана, прольоту бал­ки (6 або 12 м) і прольоту цеху; ширину перерізу — від 250 до 300 мм, розміри полички в стиснутій зоні, як правило, — 570X120 або 570X150 мм.

Габарити двосхилих двотаврових балокпокриттів звичайно беруть такими: ширину полички верхнього пояса — від 280 до 400 мм (через 40 мм), її висоту — 120—150 мм; переріз нижнього пояса — мінімальним, але так, щоб у ньому розмісти­лася потрібна за розрахунком арматура (дивись рис. 1.13); товщину стінки — не менш як 50 мм при бетонуванні балок плиском і не менш як 80 мм при бетонуванні у вертикальному положенні; висоту балки в гребні, а висоту на опорі прольоту; уклон верхнього пояса

Ширину перерізу нижнього і верхнього поясів і всіх елемен­тів решітки ферм беруть однаковою, щоб зручно було пере­пускати арматуру з одного елемента в інший, і рівною 200— 240 мм при 6-метровому кроці ферм і 320—400 мм (через 40 мм) —при 12-метровому; висоту ферми в гребені беруть рів­ною прольоту.

Товщину захисного шару бетону беруть залежно від умов експлуатації конструкції і виду її армування. Якщо передба­чається підвищена вологість, температура або агресивне середо­вище, її збільшують.

Захисний шар бетону під арматурною сіткою підошви ф у н д а м е н т і в беруть від 35 до 70 мм і 25—30 мм на кінцях стержнів (дивись рис. 5.4).

У колонах захисний шар бетону (, мм) залежно від діа­метра робочої арматури (мм) беруть

Ø 20........................ =20

Ø>20........................ = 25

Ø>32....................... = 30

Для жорсткої арматури з фасонного прокату 50.

Хомути і поперечні стержні колон повинні бути від поверхні бетону не менш як за 15 мм (дивись рисунок 4.1).

У тонких плитах захисний шар повинен мати не менш як 10, а в товстих (>100 мм) — не менш як 15 мм.

Для балок його беруть, як для колон і щодо захисту поздовжньої робочої арматури, і хомутів (дивись рисунок 1.13).

Потрібну товщину захисного шару забезпечують цементними або бетонними підкладками під арматурою або привареними об­різками арматури — фіксаторами.

У збірних елементах з важкого бетону марки «200» і вище захисний шар можна зменшити проти вказаних величин на 5 мм, а при систематичній дії високої вологості, диму, пари, кислот і т. д. — його слід збільшити на 10 мм.

Розміщення арматури за перерізами елементів проектують так, щоб кожний стержень з усіх боків був вкритий бетоном для захисту його від корозії і поліпшення сумісності роботи з бетоном. У деяких випадках (у плоских зварних каркасах, ар­матурних пучках з дроту для попередньо напружених конструк­цій) стержні або дріт можна розміщувати впритул (без зазо­рів) по кілька штук рядом (дивись рисунок 1.13, є, ж, и).

У плитах робоча і розподільна арматура утворює в'язану або зварну сітку, яка рівномірно армує зону однакових або близьких за величиною згинальних моментів. Розподільна арма­тура при цьому розподіляє зосереджене, «гостре», навантажен­ня па кілька робочих стержнів, сприймає усадочні напруги, фік­сує проектний крок робочих стержнів.

Рисунок 4.1 – Перерізи колон, армованих в`язаними і зварними каркасами

У плитах із співвідношенням сторін (у так званих плитах, спертих по контуру, або контурних плитах) арматура в обох напрямах є робочою і взаємно виконує функції розпо­дільної.

Фундаментніплитиармують, як правило, зварними сітками з 10—16-міліметрових стержнів. Розміри чарунок сіток від 100 до 200 мм.

Колониармують в'язаними каркасами з окремих по­здовжніх стержнів і хомутів, які сполучають м'яким в'язальним дротом (рисунок 4.1,а, б) або плоскими зварними каркасами, які об'єднують у просторові сполучними стержнями. Ці стержні мають той самий діаметр, і їх розставляють на тій самій від­стані один від одного, що і поперечні стержні у плоских карка­сах (рисунок 4.1,в, г).

а – в плані; б – в розрізі

Рисунок 4.2 – Роздільне армування ребристої плити монолітного перекриття

Стержні поздовжньої робочої арматури повинні мати в діа­метрі не менш як 12 мм, сумарно в перерізі — не більш як 3% від перерізу бетону. їх повинно бути не менше 4-х у складі в'я­заного або зварного каркаса.

Якщо переріз поздовжньої арматури становить більше 3%. від перерізу бетону, то хомути приварюють до поздовжніх стержнів, причому крок хомутів не повинен перевищувати 10 діаметрів найтоншого поздовжнього стержня. У противному разі може статися місцева втрата стійкості стиснутих поздовж­ніх стержнів.

Зазори в просвіті між поздовжніми стержнями беруть не менші як 50 мм, а в збірних колонах, які бетонують в лежа­чому положенні, беруть як для балок.

а – безперервне; б – роздільне

Рисунок 4.3 – Армування плит зварними сітками

У плитах прольотних конструкцій кількість ро­бочих стержнів на 1 м ширини плити визначають розрахунком, але їх повинно бути не менш як 5 і, як правило, не більше 14-ти,. а розподільних — не менше 3-х (не менше 10% від перерізу ро­бочої арматури) на 1 м. Найкращими вважаються діаметри робочих стержнів у плитах — 6, 8 і 10 мм, рідше — 4 і 12—14 мм, а розподільних — 6 і рідше 8 мм.

Розрізняють арму­вання плит в'язаними сітками з окремих стер­жнів з відгинами і без відгинів (рисунок 4.2) і більш індустріальними зварними сітками, які укладають безперер­вним (рисунок 4.3, а) або роздільним (рисунок 4.3, б) способами.

Плити збірних, кон­струкцій армують тіль­ки зварними сітками розміром, як правило, на всю плиту.

Зварні сітки бувають рулонні і плоскі з поздовжніми і по­перечними робочими стержнями. В рулонних сітках діаметр ро­бочої арматури — від 3 до 5,5 мм при їх поздовжньому (по дов­жині сітки) розміщенні і від 3 до 10 мм — при поперечному. Діаметр розподільної арматури — 3—5 мм.

Якщо діаметр поздовжньої арматури перевищує 5,5 мм, то сітки в рулони не згортають, а транспортують і укладають плоскими.

Розподільну арматуру (і робочу в менш навантаженому — довгому — напрямі в плитах, спертих по контуру) укладають зверху, над більш навантаженою робочою арматурою. Інакше

кажучи, більш навантажену арматуру розміщують ближче до

розтягнутої зони.

У балках зазори між робочими стержнями показано на рисунку 1.13 ,а, в —є в прольотах і на рисунку 1.13б — над опорами балки. Більш ніж у 2 ряди по висоті перерізу арматуру розміщувати не слід, а шахове розміщення стержнів верхнього ряду по від­ношенню до стержнів нижнього не дозволяє­ться. Коли ж їх доводить­ся розміщувати багаторядно, то розрахунковий опір стержнів, віддалених від розтягнутої грані пе­рерізу на відстань понад вводять з коефіцієнтом 0,8.

У місці спряження плити, другорядної і головної балок монолітного перекриття їх арматуру розміщують так (від верху плити): при армуванні в'язаними каркасами з окре­мих стержнів (рисунок 4.5, а) — 1,2 — робоча опорна арматура пли­ти; З — надопорні коротуни і горизонтальні ділянки відгинів другорядної балки; 4 — коротуни і відгини головної балки. Той самий вузол при армуванні елементів зварними сітками і кар­касами показано на рис. 60, б: 1 — робочі стержні надопорних сіток; 2 — їх розподільні стержні; З — розподільні стержні арма­турної сітки плити; 4 — її робочі стержні; 5 — монтажні стержні каркаса другорядної балки; 6 — монтажні стержні каркасів го­ловної балки.

Як бачимо, в цих вузлах ближче до розтягнутої зони розмі­щують тоншу арматуру, підібрану точніше, тоді як під нею — товща, міцніша.

Робочу арматуру для в'язаних каркасів балок застосовують діаметром 12—28 мм, а для зварних — від 6 до 40 мм.

В одному елементі не слід ставити арматуру більш ніж 4-5 діаметрів (включаючи хомути і монтажні стержні); не можна також застосовувати арматуру сусідніх діаметрів: розрив (щоб уникнути плутанини) повинен бути не менший від 2 мм.

Прольоти балок звичайно армують щонайменше трьома ро­бочими стержнями в складі в'язаного каркаса і не менш як двома плоскими зварними каркасами. Тільки ребра частореб­ристих монолітних перекриттів, збірних настилів і панелей мож­на армувати одним-двома стержнями або одним каркасом.

Від опори до опори по низу балки пропускають не менше двох, трьох або чотирьох стержнів (рисунок 4.6,і), які розміщують у кутках перегину дво- або чотиригілкових хомутів. Цим стержням повинні відповідати монтажні стержні діаметром 8—10 мм (рисунок 4,6) у верхній зоні балки. Разом з робочими і поперечними стержнями (хомутами) вони утво­рюють жорсткий арматурний каркас, що не зазнає змін від транспортування, установки в опалубку або форму і під час бе­тонування балок.

Монтажні стержні призначаються для закріплення верхніх кінців поперечних стержнів або хомутів, сприймання усадочних напруг і підсилення стиснутої зони бетону проти деформацій повзучості. Але їх не можна брати в розрахунок як стиснуту
арматуру.

Якщо перерізи балки розраховувалися з подвійною армату­рою, то діаметр монтажних стержнів, що стали робочими, повинен бути не меншим як 12 мм. Крім того, змі­нюються вимоги до розстановки поперечних стержнів і хомутів.

Коротуни робочої арматури, які укладають над опорами не-розрізних балок для сприймання опорних моментів, ставлять насамперед у тих місцях, по яких у прольоті розміщені монтаж­ні стержні. їх стикують перепуском на 200 мм. Решту короту­нів, якщо вони потрібні за розрахунком, розміщують у тих міс­цях, що лишаються вільними від горизонтальних надопорних ді­лянок стержнів, які відгинаються на опору з суміжних прольо­тів. Коли балки армують, плоскими зварними каркасами, їх об'єднують у просторові сполучними стержнями (рисунок 4.6, № 7).

Біля бічних граней балок висотою понад 800 мм ставлять конструктивні поздовжні стержні № 4, які сполучаються між собою шпильками № 8. Ці стержні частково сприймають головні розтягальні і усадочні напруги. їх кількість на кожну сторону залежно від висоти балки (Н, мм) така:

= 800-1000.............. 2Ø10

= 1100-1300.............. 3Ø10

= 1400-1600………………….4Ø10

Рисунок 4.5 – Розміщення арматури над опорами

Рисунок 4.6 – Розміщення робочої Рисунок 4.7 – Армування

арматури, хомутів і монтажних стержнів кінцевої ділянки

у поперечних перерізах балок косоура в місці його

спирання на балку

сходової площадки

Рисунок 4.8 – Анкерування напруженої арматури на вільних опорах достатньої ширини

Проектуючи розміщення арматури, треба дбати про його здійсненність. На фасадних зображеннях залізобетонних еле­ментів арматуру наносять більш або менш тонкими лініями, а на перерізах — крапками. Реальні стержні значно товщі, тому не завжди вдається вигнути їх так, як показано на кресленні, що може призвести до небажаних наслідків.

Як приклад на рисунку 4.7 показано кінцеву ділянку залізобе­тонного косоура. За задумом проектувальника стержень 1 а по­винен бути вигнутий так, щоб армувати опорний виступ, яким

косоур спирається на бал­ку сходової площадки. Але оскільки діаметр стержня № 1 — 14 мм, ви­гнути його за кресленням неможливо. Тому опорний виступ залишається не армованим (рисунок 4.7, 1б ), внаслідок чого він може зрізатись, і тоді косоур впаде.

Робочу арматуру анкерують і стикують так, щоб була посилена сумісність роботи бетону й арматури, щоб забезпечувалась міцність похилих перерізів по моментах

Захватно-анкерні пристрої для стержньової і дротової арма­тури розглянуто. Правила анкерування і стикуван­ня ненапружуваної арматури наведено в таблиці 4.1.

Короткий виклад вимог щодо анкерування і стикування ар­матури і таблична форма правил анкерування аж ніяк не означають, що значення їх не велике. Навпаки, особлива важливість додержання правил анкерування і стикування арматури підкреслюється категоричністю табличної форми її викладу.

Поперечні стержні і хомути виконують функції монтажної" і робочої (розрахункової) арматури, фіксують проектне поло­ження робочих стержнів у колонах та балках, запобігають пе­редчасній втраті стиснутими стержнями стійкості, забезпечують жорсткість і незмінність арматурного каркаса, анкерують у бе­тоні приварені або прив'язані до них робочі стержні, приймають на себе усадочні напруги, забезпечують міцність похилих пере­різів по моментах і поперечних силах.

У зв'язку з різноманітністю і відповідальністю функцій попе­речних стержнів правила їх розстановки повинні виконуватись особливо строго.

У колонах крок хомутів у в'язаних каркасах і попереч­них стержнів у зварних повинен бути не більший від меншого розміру поперечного перерізу колони, не більший за 15 діаметрів поздовжніх робочих стержнів, коли рахувати за найтоншими, і не більше 500 мм.

Якщо площа перерізу поздовжньої робочої арматури пере­вищує 3% від перерізу бетону, то крок хомутів слід брати за рекомендаціями.

Щоб охопити поздовжні стержні, хомути повинні на кінцях мати крюки, на виготовлення яких до периметра хомутів до­дають величину = 150 мм при діаметрі охоплюваної арма­тури 12—24 мм і = 250 мм при 25—40 мм. Коли хомути при­варюють до поздовжніх стержнів, крюків не роблять. Стики (замки) хомутів роблять врозбіг по вертикалі на їх пересіченні, з кутовими поздовжніми стержнями.

Хомути в діаметрі повинні мати не менше 5 мм і не менш як 0,25 діаметра поздовжньої робочої арматури.

У балках поперечні стержні або хомути ставлять завжди (незалежно від розрахунку), за винятком ребер висотою менш як 150 мм.

Якщо поперечні стержні ставлять за розрахунком (коли ), їх крок повинен бути не більший від добутого за розрахунком і не більший від величини и, яка визначається за формулою (2.64). Незалежно від розрахунку крок поперечних стержнів або хомутів повинен мати не більш як 150 мм або 0,5 при висоті балки <450 мм і не більш як 300 мм або при >450 мм.

Розміщення по довжині балок і ребер ділянок з обов'язко­вим поперечним армуванням і найбільші нерозрахункові від­стані між поперечними стержнями при відсутності відгинів бе­руть за рисунком 4.10. Довжина приопорних ділянок _оп повинна дорів­нювати при рівномірно розподіленому навантаженні і відстані від опори до найближчого до неї зосередженого ванта­жу — при зосереджених навантаженнях.

Якщо то в зоні розміщен­ня відгинів крок хо­мутів можна збіль­шити до величини не більшої як 500 мм і не більш як.

Як правило, крок поперечних стержнів по довжині елемента беруть однаковим, що спрощує арма­турні роботи. З ме­тою економії арма­тури і в довгих або важконавантажених елементах крок по­перечних стержнів або хомутів на се­редніх ділянках про­льотів, за винятком приопорних ділянок довжиною, мож­на збільшувати, але не більш як до 500 мм.

Рисунок 4.10 – Розтановка поперечної арматури по довжині балок різної висоти

Коли висота балки або ребра менша від 150 мм, поперечну арматуру можна не ставити, якщо вона не потрібна для утво­рення плоского каркаса і якщо. Можна не ставити поперечну арматуру в багатопустотних і часторебристих збірних настилах висотою 300 мм, якщо додержується умова

,

де сума мінімальних товщин стінок або ребер на ширині елемента, з якої збирали навантаження для визначення, величини

рівномірно розподілене навантаження, яке включає по­ловину власної ваги елемента і решту розподіленого на­вантаження.

При наявності розрахункової стиснутої поздовжньої арма­тури крок поперечних стержнів не повинен перевищувати 20 діа­метрів стиснутих стержнів, а хомути повинні бути закритими, їх крок 15 діаметрів. Ця вимога стосується і приопорних ді­лянок нерозрізних балок з одиночним армуванням, де стиснуті стержні, які пропущено по низу балки до її опори.

На крайніх опорах балок і ребер хоча б один поперечний стержень треба розташувати за гранню опори. Це поліпшує умови анкерування робочої поздовжньої арматури (дивись рисунки 4.8 і 4.9).

У балках шириною 6 > 350 мм хомути слід ставити чотиривіткові. їх роблять з двовіткових, насунутих у поперечному пе­рерізі один на одного так, що між середніми вітками проходять один або більше стержнів

Діаметр хомутів у балках висотою до 800 мм можна брати рівним 6, а в вищих — 8—10 мм (якщо товщі не потрібні за розрахунком). У балках великого поперечного перерізу, армо­ваних важкою робочою арматурою, можна застосовувати 12-міліметрові хомути.

Відігнуті стержні у балках з в'язаними арматурними кар­касами роблять так: за розрахунком—для підсилення при-опорних похилих перерізів, конструктивно — для переведення робочої арматури із зон розтягу в прольотах балки на проміжну опору. Як розставляти відгини за розрахунком,, а конструктивні правила такі.

Кут нахилу відгинів до осі балки беруть рівним 45°, але в балках висотою Я>800 мм його можна збільшити до 60, а в низьких (й менше 400 мм) — зменшити до 30°. Відгинати стержні під іншими кутами нахилу не рекомендується.

Першими, якщо лічити від опори, відгинають ті стержні,, які краще втягують у роботу бетон всього поперечного пере­різу, тобто не крайні і в широких балках — не центральні. На рис. 66 відгини пронумеровано так, як їх треба розміщу­вати відносно опори: № 1—перша від опори площина.

Рисунок 4.11 – Розміщення по перерізах і послідовність відгинання стурхнів з прольотів на опори

Рисунок 4.12 – Армування проміжної опори нерозрізної балки і розміщення обривів над опорної арматури

Дата добавления: 2014-01-07