Залізобетонні конструкції. Особливості конструювання згинальних елементів.

План

1. Бетон, структура та класифікація.

2. Арматура, види та призначення.

3. Арматурні вироби.

4. Конструювання залізобетонних плит.

5. Конструювання залізобетонних балок.

 

1. Залізобетон – це комплексний будівельний матеріал, щоскладаєтьсяз бетону та сталевої арматури, в якому бетон, в основному, використовується в роботі на стиск, а арматура на розтяг.

Бетон – штучний камінь, який отримуютьв результаті твердіння суміші, що складається з в’яжучого, заповнювачів та води.

Бетони класифікують:

1) за середньою густиною: особливо важкі ρ> 2500кг/м³ (заповнювачі подрібнений чавун, обрізки сталі, магнетит, барит. Використовується для конструкцій, що захищають від радіації); важкі ρ= 2200…2500кг/м³ (заповнювачі пісок, щебінь, гравій важких порід); полегшені ρ= 1800…2200кг/м³ (заповнювач черепашник, тощо); легкі ρ= 500…1800кг/м³ (керамзит, аглопорит, термозит, пемза, туф); особливо легкі ρ< 500кг/м³ (ніздрюваті суміші з в’яжучого, води та тонкомеленого заповнювача);

2) за призначенням: конструкційні (гідротехнічні, дорожні, будівельні), спеціальні (жаростійкі, кислотостійкі, сульфатостійкі);

3) за структурою: щільні, крупнопористі, пористі, ніздрюваті;

4) за видом в’яжучого: цементні, безцементні, змішані.

 

2. Арматура – сітки, каркаси, окремі стрижні, укладені в бетонну суміш згідно статичної схеми роботи.

За функціональним призначеннями арматуру поділяють на такі види:

- робоча – сприймає основні розрахункові зусилля, площу поперечного перерізу A_s встановлюють за розрахунком. Виконується зі сталі класів А300С, А400С, А600;

- поперечна ( поперечні стрижні зварних каркасів або хомути в’язаних каркасів) – сприймає поперечні зусилля та об’єднує робочу арматуру в каркаси. Встановлюється або за розрахунком, або конструктивно в залежності від величини поперечної сили Q. Виконується із сталі класів А240С, Вр-І;

- розподільна – забезпечує сумісну роботу робочої арматури сіток, а також сприймає місцеві додаткові зусилля, не враховані розрахунком. Встановлюється конструктивно із сталі класів А240С, Вр-І;

- монтажна - забезпечує проектне положення поперечної арматури та об’єднує її в каркаси. Встановлюється конструктивно зі сталі класів А240С, Вр-І;

- з’єднувальна – для збирання просторових каркасів. Встановлюється конструктивно з тим же кроком, що і поперечна арматура плоских каркасів зі сталі класів А240С, Вр-І.

За способом виготовлення: гарячекатана стрижнева арматура (яку дістають способом прокату), холодно тягнута дротяна (виготовляють витягуванням у холодному стані, дріт Ø3…8мм). Ця арматура називається гнучкою, крім неї в конструкціях застосовують жорстку арматуру – з прокатних профілів.

За характером поверхні гладенька (А240) та періодичного профілю (А300, А400, А600, А800, Вр-1, Вр-ІІ).

За умовами застосування: попередньо напружена та ненапружена.

 

3. С ітки та каркаси бувають зварні та в’язані.

Зварні сітки виконують за допомогою контактного точкового зварювання. Стрижні Ø8мм та більше дозволяється з’єднувати електродуговим зварюванням. Зварні сітки бувають плоскі та рулонні та підрозділяються на:

1) з поздовжньою робочою арматурою (рис.5)

 

Рис.5. Сітка з поздовжньою робочою арматурою

d_s > d_p, S₁ < S₂,

де d_s - діаметр поздовжньої робочої арматури, мм;

d_p - діаметр розподільної арматури, мм;

S₁ – крок поздовжніх стрижнів, 50…250мм;

S₂ – крок поперечних стрижнів, 50…250мм;

c – випуск стрижнів для зварювання, 10…40мм ≥ d_s;

2) з поперечною робочою арматурою (рис.6)

 

Рис.6. Сітка з поперечною робочою арматурою

d_s > d_p, S₁ > S₂;

3) з робочою арматурою в двох напрямах (рис.7)

 

Рис.7. Сітка з робочоюарматурою в двох напрямах

d = d₁, S = S₁.

Зварні каркаси: плоскі та просторові, здвоєні.

Плоскі каркаси виконують у вигляді взаємно перпендикулярних стрижнів, з’єднаних точковим зварюванням. Плоскі каркаси бувають (рис.8):

1) з робочою арматурою в 1 ряд з однієї сторони (рис.8, а);

2) з робочою арматурою в 2 ряди з однієї сторони (рис.8, б);

3) з робочою арматурою в 1 ряд з двох сторін (рис.8, в);

4) з робочою арматурою в 2 ряди з двох сторін (рис.8, г).

а)

 

 

б)

в) г)

 

 

Рис.8. Плоскі каркаси:

а) - з робочою арматурою в 1 ряд з однієї сторони; б) з робочою арматурою в 2 ряди з однієї сторони; в) з робочою арматурою в 1 ряд з двох сторін; г) з робочою арматурою в 2 ряди з двох сторін,

де с – кінцевий випуск с=10…40мм; d_s – діаметр робочої арматури; d_m – діаметр монтажної арматури; d_sw – діаметр поперечної арматури; S₁ – крок поперечних стрижнів на опорах; S₂ – крок поперечних стрижнів в середині прольоту; l – довжина каркасу; h – висота каркасу; в осях – відстань між центрами двох робочих стрижнів, яка дорівнює відстань в осях = відстань в світлі + d_s; відстань в світлі – відстань між гранями двох робочих стрижнів, приймається рівною:

1) при розташуванні робочої арматури зверху – не менше ніж діаметр робочої арматури та не менше ніж 30мм;

2) при розташуванні робочої арматури знизу – не менше ніж d_s та не менше ніж 25мм.

Плоскі каркаси об’єднують в просторовий каркас за допомогою з’єднувальної арматури (рис.9).

 

Рис.9. Просторовий каркас.

На рис.9 ОС1 – з’єднувальна арматура – окремий стрижень; 2КР1 – два плоских каркаса.

При малій ширині балок або ребер b<150мм застосовують здвоєні каркаси (рис.10).

 

 

Рис.10 Здвоєні каркаси

 

4. Плити – плоскі елементи, що працюють на поперечний згин, у яких товщина значно менша ширини та довжини.

Плити поділяють за типом поперечного перерізу на суцільні, порожнисті та ребристі. Плити армують переважно зварними сітками, а ребра плит плоскими зварними каркасами.

Діаметр робочої арматури d_s = 3…10мм в тонких плитах (товщиною 6…10см), а в товстих d_s = 12…16мм, з кроком по ширині плити S= 100…200мм. Частина стрижнів робочої арматури може закінчуватись в прольоті (для в’язаних сіток), але до опори повинні бути доведені не менш 3-х стрижнів на 1м.

Розподільна арматура в сітках приймається меншого діаметру з умов технології зварювання з S = 250…300мм (див. табл.1). Розподільна арматура повинна відстояти від грані плити не менш ніж на 10мм. Щоб забезпечити якісне зварювання та надійне анкерування арматури в бетоні всі співвідношення між діаметрами стержнів, які зварюють, та відстані між ними необхідно призначати згідно норм за конструктивними міркуваннями.

Таблиця 1.

d1	3…10		14…16					28…32	36…40
d2
min відстань між стрижнями в одному напрямі
Клас арматури	Вр-І	А240С

 

Товщина захисного шару для робочої арматури плит назначається:

- ЗШ ≥ 10мм – для плит товщиною до 100мм;

- ЗШ ≥ 15мм – для плит товщиною більше 100мм

Розподільна арматура повинна відстояти від поверхні бетону ≥10мм.

Кінці робочої поздовжньої арматури не повинні доходити до торців плит на 5мм.

 

5. Балкою – називають конструктивний елемент, що працює на поперечний згин, розміри поперечного перерізу якого значно менші довжини. Висота балок зазвичай приймається h= (1/8…1/20) l, а ширина b=( 0,25…0,5) h. Висота балок приймається кратною 50мм, а якщо балка має висоту більшу за 600мм, тоді кратною 100мм.

Армування здійснюється просторовими каркасами КП, які складаються з плоских каркасів КР та з’єднувальної арматури ОС. Робоча арматура балок сприймає розтяг, що виникає при згині під навантаженням. Площа робочої арматури визначається розрахунком. Діаметр рекомендується приймати 12…28мм. Більші діаметри не рекомендують приймати через надмірне розкриття тріщин. Поперечна арматура балок сприймає поперечні сили, а також забезпечує зв'язок стиснутої та розтягнутої зон бетону.

Захисний шар (ЗШ) в балках, колонах, ребрах плит:

- висотою h ≤ 250мм та при d_s ≤ 20мм приймається ЗШ ≥ 20мм;

- висотою h ≥ 250мм та якщо d_s ≤ 20мм приймається ЗШ = 20мм;

- якщо 32мм > d_s > 20мм приймається ЗШ ≥ 25мм.

Але в усіх випадках ЗШ повинен бути ≥ d_s.

Робоча арматура не доводиться до торців балки на 10мм. Поперечна арматура повинна відстояти від грані елементу не менш ніж на 15мм. Кінці поперечної та з’єднувальної арматури повинні відстояти від грані елементу не менш ніж на 5мм.

Якщо каркаси в’язані, то діаметр хомутів приймається:

- d_sw ≥ 6мм при висоті балок до 80см;

- d_sw ≥ 8мм при висоті балок більше 80см.

Діаметр монтажної арматури d_m = 12…14мм.

Якщо каркаси зварні d_sw приймається з умов технології зварювання. Крок поперечних стрижнів назначають або розрахунком або конструктивно. Діаметр монтажної арматури d_m = d_sw +(2…4)мм.

Якщо ширина балки до 150мм, то необхідно встановлювати один плоский або здвоєний каркас. Якщо ширина балки більше 150мм встановлюють два або більше плоских каркасів. Полички балок армують зварними сітками з захисним шаром як для плит. Якщо поличка тонка, то сітку вкладають посередині.

Рис.11. Армування балки таврового перерізу.

На рис. 11 d_s – діаметр робочої арматури, мм; d_sw – діаметр поперечної арматури, мм; d_m – діаметр монтажної арматури, мм; d_p – діаметр розподільної арматури сітки, мм; ОС1 – з’єднувальна арматура (окремий стрижень), мм; h, b – розміри перерізу балки, мм; 2KP1 – два плоскі каркаси; C1 – арматурна сітка.

 

Лекція 4