Сборочная спецификация на балку Б – 1

Позиция	Обозначение	Наименование	Кол-во	Примечание
	Балка Б – 1. СБ.	Сборочные единицы
1	- 001	Каркас К-1	1	38,1 кг
2	- 002	Сетка С -1	1	4,8 кг
3	- 003	Монтажные петли МП – 1	2	0,8 кг
4	- 004	Закладные детали М – 1	2	4,6 кг
		Материалы Бетон В25		0,27 м^3

 

Таблица 3.2

Ведомость расхода стали на один элемент, кг

Марка элем ента

Изделия арматурные

Всего

Изделия закладные

Всего

Общий расход стали

Арматура класса

Прокат

Арматура класса

А400

Итого

А240

Итого

В500

Итого

Сталь С245

Итого

А400

Итого

ГОСТ 5781 – 82*

ГОСТ 5781 – 82*

ГОСТ 6727-80

ГОСТ 103 - 76

ГОСТ 5781 – 82*

Ø 25

Ø 8

Ø 12

Ø 10

Ø 3

Ø 5

t = 8 мм

Ø 8

Балка Б - 1

30,5

4,1

3,5

38,1

0,8

0,8

1,1

3,7

4,8

43,7

3,8

3,8

0,8

0,8

4,6

48,3

 

Таблица 3.3

Спецификация на арматурный каркас К-1

Позиция	Обозначение	Наименование	Кол-во	Примечание
	– 001	Каркас К – 1
1	- 01	Ø25 А400, ГОСТ 5781-82*, l = 3960	2	30,5 кг
2	- 02	Ø12 А400, ГОСТ 5781-82*, l = 3960	1	3,5 кг
3	- 03	Ø8 А400, ГОСТ 5781-82*, l = 380	27	4,1кг

 

 

Таблица 3.4

Спецификация на арматурную сетку С-1

Позиция	Обозначение	Наименование	Кол-во	Примечание
	– 002	Сетка С – 1
1	- 01	Ø5 В500, ГОСТ 6727-80, l = 3960	6	3,7 кг
2	- 02	Ø3 В500, ГОСТ 6727-80, l = 720	27	1,1 кг

 

 

Рис.3.42. Чертёж арматурных изделий. К примеру 3.16:

а – закладная деталь М-1; б – монтажная петля МП-1

(спецификацию арматуры см. по табл. 3.5)

 

Таблица 3.5

Спецификация на закладную деталь М-1 и монтажную петлю МП-1

Позиция	Обозначение	Наименование	Кол-во	Примечание
	- 004	Закладная деталь   М -1
1	- 01	Лист 8 ×150, ГОСТ 103 - 76, l = 200	1	1,9 кг
2	- 02	Ø8 А400, ГОСТ 5781 – 82*, l = 250	4	0,1 кг
	- 005	Монтажная петля МП-1
3	- 01	Ø10 А400, ГОСТ 5781 –82*, l = 1020	1	0,4 кг

Задачи для самостоятельной работы к параграфу 3.4.3

Задача 3.21. Рассчитать прочностьнаклонных сечений железобетонной консольной балки из условий (3.11,3.17). При расчетах использовать данные расчетов задачи 3.11.

Задача 3.22. Рассчитать прочностьнаклонных сечений железобетонной плиты из условий (3.11, 3.17). Плита не имеет поперечной арматуры. При расчетах использовать данные расчетов задачи 3.12.

Задача 3.23. Рассчитать прочностьнаклонных сечений железобетонной балки из условий (3.11, 3.17). Значение поперечной силы Q _max = 70 кН. При расчетах использовать данные расчетов задачи 3.17. Запроектировать арматуру балки, приняв ее конструктивную длину равной l = 4980 мм.

Задача 3.24. Рассчитать прочностьнаклонных сечений железобетонной плиты из условий (3.11, 3.17). При расчетах использовать данные расчетов задачи 3.20. Запроектировать каркас продольных ребер плиты.

Задача 3.25. Проверить изусловия (3.17) необходимость постановки по расчету поперечной арматуры (каркасы К-1) в пустотной плите, нормальное сечение которой рассчитано в примере 3.12.

Задача 3.26. Рассчитать прочностьнаклонных сечений железобетонной балки из условий (3.11, 3.17). Запроектировать сечение и арматуру балки. Выполнить чертеж и составить спецификации арматуры. При расчетах использовать данные расчетов задачи 3.10. Конструктивную длину балки принять l = 3980 мм.

 

Понятие о расчете прочности

предварительно напряженных изгибаемых элементов

Предварительно напряженные железобетонные конструкции отличаются от конструкций без предварительно напряжения тем, что в них при изготовлении создают напряжения в арматуре, которая затем передает их на бетон. Предварительно созданные напряжения противодействуют напряжениям, возникающим в конструкции от внешних нагрузок. За счет такой работы уменьшаются прогибы конструкции и трещины, соответственно, такой конструктивный элемент можно выполнять большей длины, чем элементы без предварительного напряжения.

Для изготовления предварительно напряженных элементов используют высокопрочные материалы (бетон и арматура), тем самым можно уменьшать их расход, за счет уменьшения сечений. В ненапрягаемых железобетонных конструкциях применять высокопрочную арматуру затруднительно, так как в бетоне начинают появляться трещины при относительно небольших напряжениях в арматуре, и трещины достигают предельно допустимых величин раньше исчерпания несущей способности арматуры.

Расчет прочности нормальных сечений предварительно напряженных железобетонных элементов аналогичен расчету ненапрягаемых железобетонных элементов, см. подразделы 3.4.1, 3.4.2.

Для армирования предварительно напряженных железобетонных конструкций применяют: в качестве напрягаемой арматуры: арматуру классов А600(А-IV), А800(А-V), А 1000 (А-VI), В_р 1200 – В_р 1500 (В_р –II) и др;

в качестве ненапрягаемой арматуры А240 (А-I), А300 (А-II), А400 (А-III), А500 (А500С), В500 (В_р-I, В500С).

Ненапрягаемая арматура устанавливается ближе к наружным граням элементов, чем напрягаемая.

При соблюдении условия ξ ≤ ξ _R, расчетное сопротивление напрягаемой арматуры допускается умножать на коэффициент γ _{s 3}, если отношение ξ/ξ _R < 0,6 можно принимать γ _{s 3} = 1,1, более подробно см. п. 3.9 Пособия по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелого бетона (к СП 52-102-2004).

Одной из важнейших характеристик напрягаемой арматуры является величина предварительного напряжения σ _sр. Для арматуры А600, А800, А1000 можно назначать σ _sр = 0,9 R_sn. После создания напряжений в арматуре, от разных причин, возникают их потери, величина потерь напряжений может достигать 30 – 40%.

Предварительно напряженные железобетонные конструкции выполняют из бетонов классов по прочности на сжатие: В20 – В60, учитывая, что чем прочнее арматура, тем принимается прочнее бетон. Для арматуры А600 – А800 принимают бетон не ниже В20, А1000 ≥ В30.

Расчет прочности наклонных сечений предварительно напряженных железобетонных конструкций выполняют с учетом усилия предварительного обжатия бетона N_p, но допускается расчет производить без учета влияния предварительного напряжения (по условиям, рассмотренным в п. 3.4.3).

 

Примеры расчета к параграфу 3.5.

Пример 3.17. Определить продольную рабочую, предварительно напряженную арматуру ребристой плиты перекрытия. Размеры плиты: номинальная длина l = 6000 мм, длина опорных площадок l _оп = 150 мм, сечение плиты принято по рис. 3.30. Нагрузка на 1 м² плиты с учетом ее веса q _пл = 15 кПа, γ _n = 1,1. Класс прочности бетона В30, классы арматуры: напрягаемой А 800, ненапрягаемой А400, В500.

Решение.

1. Определяем нагрузку на погонный метр плиты (ширина плиты с учетом швов между плитами принята b _пл = 1,5 м) q = q _пл b _пл = 15·1,5 = 22,5 кН/м.

2. Строим расчетную схему и определяем момент и поперечную силу (рис. 3.43):

 

Рис. 3.43. Расчётная схема плиты и эпюры моментов и поперечных сил. К примеру 3.17

 

М _max = (q γ _n) l ₀²/8 = 22,5·1,1·5,85²/8 = 105,9 кН м = 10590 кН см;

Q _max= (q γ _n) l ₀/2 = 22,5·1,1·5,85/2 = 72,4 кН.

3. Определяем расчетные сопротивления: R_b = 17,0 МПа = 1,7 кН/см²; R_bt = 1,15 МПа = 0,115 кН/см²;  R_s = 695 МПа = 69,5 кН/см²;  R_sw = 300 МПа = 30 кН/см².

4. Определяем расчетный случай тавровых элементов по формуле (3.10)

рабочую высоту сечения принимаем h ₀ = 36,5 см;

M_f = R_bb^'_f h^'_f (h ₀ – 0,5 h^'_f ) = 1,7·144,5·5·(36,5 – 0,5·5) = 41760,5 кН см.                                      

М_f = 41760,5 кН см > М = 10590 кН см - первый расчетный случай.

5. Определяем значение коэффициента по формуле (3.7, а)

                      

значение относительной высоты сжатой зоны бетона ξ = 0,03; коэффициент η = 0,985 (табл. 3.9 Приложение 3); Граничное значение коэффициента ξ _R при предварительном напряжении продольной рабочей арматуры, определяется в зависимости от отношения σ _sр / R_s, где σ _sр – предварительное напряжение арматуры. Когда неизвестно значение σ _sр рекомендуется принимать отношение σ _sр / R_s = 0,6 (с учетом всех потерь напряжений и с коэффициентом, учитывающим возможные отклонения предварительного напряжения γ _sр = 0,9).

Принимаем σ _sр / R_s = 0,6, тогда ξ _R = 0,41 (см. п. 3.8 Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелого бетона (к СП 52-102-2004)). Условие ξ < ξ _R выполняется.

6. Находим требуемую площадь напрягаемой арматуры А_sр по формуле (3.6), учитывая, что отношение ξ/ξ _R = 0,03/0,41 = 0,073 < 0,6, расчетное сопротивление арматуры принимаем с коэффициентом γ _{s 3} = 1,1

 по требуемой площади принимаем арматуру (2 стержня диаметром d_s = 16 мм, А800, А_sр = 4,02 см²) см. табл. 3.7 Приложение 3. Предварительно напряженная арматура устанавливается отдельными стержнями по одному в каждом ребре. Вокруг напрягаемых стержней арматуры на участках передачи предварительного напряжения ставим арматурные сетки из ненапрягаемой арматуры, которые упрочняют бетон (рис. 3.44). Площадь сечения четырех вертикальных стержней сеток, попадающих в сечение плиты, диаметром d_s = 4 мм из арматуры класса В500 составляет А_sw = 0,5 см². Защитный слой бетона для напряженной арматуры принимаем

а_b = 20 мм.

В середине плиты прочность наклонных сечений обеспечиваем постановкой поперечных стержней объединенных в каркасы. Сечение поперечных стержней каркасов принимаем (ø 3 мм, В500), два поперечных стержня (по одному в каждом ребре) с площадью сечения А_sw = 0,14 см².

7. Проверяем прочность наклонной полосы между двумя наклонными трещинами по условию (3.11)

Q _max= 72,4 кН ≤φ _{b 1} R_bbh ₀ = 0,3·1,7·17·36,5 = 316,5 кН, условие выполняется.

8. Проверяем выполнение условия (3.17), сечение на опоре (а = 0),

  Q _max = 72,4 кН ≤ Q_{b 1} = 2,5 R_btbh ₀ = 2,5·0,115·17·36,5 = 178,4 кН, условие выполняется; проверяем сечение плиты на расстоянии (а = 2,5 h ₀ = 2,5·36,5 = 91см), поперечная сила в этом сечении Q = Q _max– qа = 72,4 – 0,225·91 = 51,9 кН. Поперечная сила воспринимаемая бетоном Q_{b 1} = 0,5 R_btbh ₀ = 0,5·0,115·17·36,5 = 35,7 кН, бетон, без поперечной арматуры, не обеспечивает прочность наклонных сечений Q > Q_{b 1}.

Принимаем шаг поперечных стержней (поставленных в огибающих напряженную арматуру сетках) s_w = 10 см

проверяем условие (3.20) q_sw < 0,25 R_btb = 0,25·0,115·17 = 0,489 кН/см, условие выполняется, следовательно, можно учитывать работу поперечных стержней. Проверяем условие (3.21)

s _w/ h ₀ ≤ s_{w ,max}/ h ₀ = R_btbh ₀/ Q. 10/36,5 = 0,27 < 0,115·17·36,5/51,9 = 1,37, условие выполняется, можно учитывать работу поперечных стержней. Поперечная сила воспринимаемая поперечными стержнями Q_{sw ,1} = q_swh ₀ = 1,5·36,5 = 54,75 кН. Проверяем условие (3.17) Q ≤ Q_{b 1} + Q_{sw ,1} = 35,7 + 54,75 = 90,45 кН, прочность наклонных сечений обеспечена Q = 51,9 кН < 90,45 кН.

9. Устанавливаем расстояние от опор до мест, где выполняется условие Q = Q_{b 1}. Из соотношения Q _max– qа = 0,5 R_btbh ₀ определяем а = (Q _max– 0,5 R_btbh ₀)/ q =

(72,4 – 0,5·0,115·17·36,5)/0,225 = 163 см, расстояние от торцов плиты с учетом площадок опирания а = 178 см. В середине плиты можно увеличить шаг поперечных стержней, назначив его в соответствии с требованиями к постановке поперечных стержней s_w ≤ 0,75 h ₀ = 0,75·36,5 = 27 см, округляем и принимаем шаг поперечных стержней в середине плиты s_w = 25 см, поперечные стержни объединяем в каркасы, принимаем диаметр стержней 4 мм, В500.

 

 

 

Рис.3.44. Армирование ребра плиты. К примеру 3.17:

а – поперечное сечение ребра; б - продольное сечение ребра;

1 – предварительно-напряжённая арматура; 2 – арматурная сетка ребра;

3 – арматурная сетка полки плиты; 4 – арматурный каркас ребра

 

Задачи для самостоятельной работы к параграфу 3.5.

Задача 3.27. Определить продольную рабочую напрягаемую арматуру предварительно напряженной пустотной плиты перекрытия и обеспечить прочность наклонных сечений. Коэффициент γ _{s 3} = 1,1, ξ _R = 0,43. Размеры плиты принять по примеру 3.12 (см. рис. 3.24 – 3.26). Нагрузка на плиту q _пл = 12 кПа, γ _n = 0,95. Класс прочности бетона В25, классы арматуры: напрягаемой А600, ненапрягаемой В500.

Задача 3.28. Определить продольную напрягаемую арматуру предварительно напряженной балки прямоугольного сечения и обеспечить прочность ее наклонных сечений. Длина балки l = 9 м, длина опорных площадок l _оп = 200 мм, ширина балки b = 200 мм, высота h = 450 мм. Нагрузка на погонный метр балки, включая ее вес q = 55 кН/м, γ _n = 1,0. Класс прочности бетона В35, классы арматуры: напрягаемой А800, ненапрягаемой А400, В500. Коэффициент γ _{s 3} = 1,1, ξ _R = 0,41.