Министерство образования и науки Российской Федерации Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова А.Г. Кожихов ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ учебно-методическое пособие для практических занятий (направление "Строительство") Новочеркасск ЮРГПУ (НПИ) 2017 УДК 624.04:624.012.35(076.5) ББК 38.53-02я73 Рецензент д-р техн. наук, проф. Г.М. Скибин Кожихов А.Г. Железобетонные конструкции : учебно-методическое пособие для практических занятий (направление "Строительство") / А.Г. Кожихов; Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова. – Новочеркасск: ЮРГПУ (НПИ), 2017.– 104 c. Работа содержит примеры расчета и конструирования сборных и монолитных железобетонных конструкций зданий с применением проектно-вычислительного комплекса SCAD. Приведены справочные материалы, необходимые для проектирования. Учебно-методическое пособие предназначено для студентов направления 08.03.01 "Строительство". Пособие может быть полезным для реального проектирования. УДК 624.04:624.012.35(076.5) ББК 38.53-02я73 © Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, 2017 2 Содержание Практическое занятие 1 ......................................................................... 4 Практическое занятие 2 .................................................................................. 10 Практическое занятие 3 .................................................................................. 14 Практическое занятие 4 .................................................................................. 35 Практическое занятие 5................................................................................... 38 Практическое занятие 6 .................................................................................. 41 Практическое занятие 7 .................................................................................. 43 Практическое занятие 8 .................................................................................. 49 Практическое занятие 9 .................................................................................. 50 Практическое занятие 10 ................................................................................ 59 Практическое занятие 11 ................................................................................ 85 Практическое занятие 12 ................................................................................ 91 Практическое занятие 13 ................................................................................ 91 Практическое занятие 14 ................................................................................ 92 Библиографический список ..........………………………………………... 93 Приложение 1 …………………………………………………..…………… 95 Приложение 2 ……………………………………………………………… 100 3 Практическое занятие 1 КОМПОНОВКА МОНОЛИТНОГО РЕБРИСТОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО ПЕРЕКРЫТИЯ 1.1. Общие сведения Стоимость железобетонных перекрытий в каркасных многоэтажных зданиях составляет 25-35% от стоимости здания, поэтому рациональный выбор конструктивной схемы перекрытия может значительно снизить стоимость здания. Разработка ребристого перекрытия состоит в выборе сетки колонн, установления направления и количества пролетов главных и второстепенных балок в зависимости от назначения здания, требований по его освещенности, пространственной жесткости, величины полезной нагрузки. Монолитное ребристое перекрытие с балочными плитами состоит из системы балок (главных и второстепенных) и плиты, монолитно связанной с балками. Сущность монолитного ребристого перекрытия заключается в удалении бетона из растянутых зон сечений в целях экономии бетона и облегчения конструкции, в растянутых зонах сохранены только ребра, в которых сконцентрирована растянутая арматура. Главные балки опираются на наружные стены и колонны, а второстепенные – на наружные стены и главные балки. Главные балки могут быть расположены параллельно или перпендикулярно длинной стороне здания и иметь пролеты 6 – 8 м. Второстепенные балки размещают так, чтобы ось одной из них совпала с осью колонны. Пролет второстепенных балок составляет 5 – 7 м. Рекомендуемые пролеты плит 1,7 – 2,7 м. Толщину плиты по экономическим соображениям принимают возможно меньшей. Минимальное ее значение для междуэтажных перекрытий промышленных зданий – 60 мм. При больших временных нагрузках толщину плиты принимают 80-100 мм (по условию экономичного армирования). Характер работы плиты в составе перекрытия определяется соотношением ее сторон: при отношении длинной к короткой стороне более 2 плита называется балочной и работает на изгиб преимущественно в одном направлении – вдоль короткой стороны и предполага4 ется опирающейся только на второстепенные балки; при ином соотношении сторон плита работает в двух направлениях и обычно рассматривается опертой по контуру. Расчет монолитного ребристого перекрытия состоит из последовательных расчетов его элементов: плиты, второстепенных балок, затем главных балок, т.е. от вышележащего к нижележащему элементу. В большинстве случаев достаточно ограничиться расчетом по несущей способности, т.к. при соблюдении рекомендаций по определению размеров сечений жесткость элементов, как правило, обеспечена. 1.2. Исходные данные Конструктивная схема здания – неполный каркас. Размеры здания в плане в свету: ширина В = 18,6 м, длина L = 32,4 м. Временная нормативная нагрузка на перекрытие vn = 7,5 кПа. Постоянная нормативная нагрузка от веса пола - 0,3 кПа. Наружные стены здания – кирпичная кладка толщиной 510 мм. Материалы для перекрытия: бетон тяжелый класса В25, арматура классов Вр500 (Вр-I), А500. Коэффициент надежности по ответственности здания n = 1 [1]. 1.3. Компоновка конструктивной схемы перекрытия Главные балки располагаем перпендикулярно длинной стороне здания. Конструктивная схема перекрытия приведена на рис. 1.1. Определяем количество пролетов плиты. Ширина здания (в свету), выраженная в пролетах плит: В = 2 lплкр + (nпл - 2)lплср , (1.1) где lплкр – крайний осевой пролет плиты, предварительно ≈ 0,8 lплср; lплср – средний осевой пролет плиты. Количество пролетов плиты nпл = B / lплрек = 18,6 / 2,5 = 7,44, где lплрек = 2,5 м. Рекомендуемые пролеты плиты подбирают в зависимости от полезной нагрузки по графику (рис. 1.2). Количество пролетов округляем в большую сторону так, чтобы полученное число было кратно 3. Принимаем n пл = 9. 5 Рис. 1.1. Конструктивная схема перекрытия 6 Рис. 1.2. Графики рекомендуемых пролетов плиты и второстепенной балки Рис. 1.3. Графики рекомендуемых размеров сечений балок Преобразуя формулу (1.1), получим выражение для среднего пролета плиты: lплср = В / (nпл – 0,4) = 18 600 / (9 – 0,4) = 2 163 мм. В целях унификации величину среднего пролета округляем так, чтобы число было кратно 50 мм. Принимаем lплср = 2 150 мм. Величину крайних пролетов рекомендуется принимать ≈ 0,8 lплср для того, чтобы приблизительно уравнять изгибающие моменты во всех пролетах и на всех промежуточных опорах. Крайний пролет плиты lплкр = 0,8 lплср = 0,8 2 150 = 1 720 мм. Полученные значения подставляем в формулу (1.1), результат сравниваем с шириной здания по заданию. В = 2 1 720 + (9 – 2) 2 150 = 18 490 мм, невязка = 18 600 – 18 490 = 110 мм. Невязка в расчетах устраняется за счет изменения величины крайних пролетов: lплкр = 1 720 + 110 / 2 = 1 775 мм. Величина крайних пролетов плит может быть определена и таким образом: lплкр = (В - 7 lплср ) / 2 = (18 600 - 7 2 150) / 2 = 1 775 мм. Окончательно принимаем lплкр = 1 775 мм, lплср = 2 150 мм. Для определения пролетов второстепенных балок выражаем длину здания в зависимости от их величины и количества в перекрытии: L = 2 lвбкр + (nвб - 2) lвбср , (1.2) кр где lвб – крайний осевой пролет второстепенной балки; lвбср – средний осевой пролет второстепенной балки. Учитывая оптимальное соотношение крайнего и среднего пролетов балки lвбкр = 0,8 lвбср , определяем величину среднего пролета второстепенной балки lвбср = L / (nвб – 0,4), где nвб – число пролетов второстепенной балки, зависящее от рекомендуемого пролета. n вб = L / lвбрек = 32,4 / 6,75 = 4,8, где lвбрек = 6,75 м определено по рис. 1.2. Количество пролетов округляем до ближайшего целого значения: nвб = 5. lвбср = 32 400 / (5 – 0,4) = 7 044 мм. Округляя значение среднего пролета кратно 50 мм, принимаем lвбср = 7 000 мм. Величина крайнего пролета второстепенной балки lвбкр = 0,8 7 000 = 5 600 мм. Полученные значения подставляем в формулу (1.2) и сравниваем результат с длиной здания по заданию. L = 2 5 600 + (5 - 2) 7 000 = 32 200 мм. Невязка = 32 400 – 32 200 = 200 мм. Невязку в расчетах устраняем за счет изменения длины крайних пролетов: lвбкр = 5 600 + 200 / 2 = 5 700 мм. Величина крайних пролетов второстепенных балок может быть определена и таким образом: lвбкр = (L - 3 lвбср ) / 2 = (32 400 - 3 7 000) / 2 = 5 700 мм. Окончательно принимаем lвбкр = 5 700 мм, lвбср = 7 000 мм. Определим пролеты главных балок: крайние l гб кр = lплкр + 2 lплср = 1 775 + 2 2 150 = 6 075 мм средние l гб ср = 3 lплср = 3 2 150 = 6 450 мм. Толщина плиты назначается по табл. 1.1 в зависимости от величины временной нагрузки и пролета. 8 Таблица 1.1 Рекомендуемая толщина плиты Толщина плиты, см 7 8 Пролет плиты, м, при нормативной полезной нагрузке vn, кПа 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 12,5 15,0 20,0 2,1- 2,2- 2,0- 1,8- 1,72,7 2,5 2,4 2,1 2,2 2,3- 2,2- 2,1- 2,0- 1,9- 1,8- 1,8- 1,7- 1,6- 1,53,0 2,8 2,7 2,6 2,5 2,4 2,3 2,2 2,0 1,8 Толщина плиты принята hпл = 70 мм. Предварительные размеры поперечных сечений главной и второстепенной балок в зависимости от полезной нормативной нагрузки и пролета балок назначают по графику (рис. 1.3): сначала определяют оптимальное соотношение h / l, затем по высоте сечения определяют ширину сечения b = 0,4…0,5 h. В целях унификации высоту поперечного сечения балок принимают кратной 50 мм при размерах до 600 мм и кратной 100 мм при больших размерах. Ширину поперечного сечения балок назначают 150, 200, 220, 250 и далее кратно 50 мм. Высота второстепенных балок hвб = 7000 / 18 = 389 мм, где 1 / 18 принята по графику (рис. 1.3); принимаем hвб = 400 мм; ширина поперечного сечения балки bвб = 0,5 hвб = 0,5 400 = 200 мм. Высота главных балок hгб = 6 450 / 13,5 = 478 мм. Высота главных балок должна быть больше высоты второстепенных балок на 10 – 25 см. Принимаем hгб = 500 + 100 = 600 мм, ширина сечения главной балки bгб = 0,4 600 = 250 мм. 9 Практическое занятие 2 СБОР НАГРУЗОК НА ПЛИТУ И ВТОРОСТЕПЕННУЮ БАЛКУ 2.1. Расчетные пролеты плиты и нагрузки Средний расчетный пролет плиты принимается равным расстоянию между осями второстепенных балок, крайний расчетный пролет – расстоянию от линии реакции опоры до оси второстепенной балки. При опирании плиты на стену эпюра распределения напряжений смятия предполагается равномерной, поэтому равнодействующая опорная реакция проходит посередине площадки опирания, т.е. на расстоянии 6 см за внутренней гранью стены (рис. 2.1). Рис. 2.1. К определению расчетных пролетов плиты l01 = lплкр + (120 / 2) = 1 775 + 120 / 2 = 1 835 мм, l02 = lплср = 2 150 мм. Сбор нагрузок на 1 м2 перекрытия приведен в табл. 2.1. Вид нагрузки Таблица 2.1 Нормативная Коэффициент Расчетная надежности нагрузка**, нагрузка, кПа кПа по нагрузке f Постоянная 1. Собственный вес плит толщиной 7 см (25кН/м3 0,07м)* 2. Вес пола (по заданию) Итого постоянная Временная (по заданию) Полная 1,75 0,3 2,05 7,5 9,55 1,1 1,1 1,2 1,93 0,33 g = 2,3 v = 9,0 g+v=11,3 * Нормативная нагрузка от собственного веса сплошной плиты определяется умножением ее объемного веса на толщину. ** Расчетная нагрузка определяется умножением значения нормативной нагрузки на коэффициент надежности по нагрузке f, , определяемый по [2]. 10 Для расчета многопролетной плиты в плане перекрытия условно выделяется расчетная полоса шириной b = 1 м (рис. 1.1). Полная расчетная нагрузка на 1 м длины плиты 11,3 кН/м. С учетом коэффициента n = 1 полная расчетная нагрузка на 1 м длины плиты q = 11,3 1 = 11,3 кН/м. Для определения максимальных положительных и возможных отрицательных изгибающих моментов в пролетах плиты вводится условная нагрузка. Предполагается, что в процессе эксплуатации здания временная нагрузка не может быть менее 25% от своей наибольшей величины, поэтому минимальная условная расчетная нагрузка g + 0,25 v = (2,3 + 0,25 9,0) 1 = 4,6 кН/м. Размеры поперечного сечения плиты предварительно для расчета приняты b x h: 100 х 7 см. 2.2. Расчетная схема и загружения балочной плиты Расчетная схема балочной плиты принята в виде многопролетной неразрезной шарнирно опертой балки (рис. 2.2, а). Для плиты создается три варианта загружения (рис. 2.2, б): 1. Полная нагрузка g + v во всех пролетах; 2. Полная нагрузка g + v в нечетных пролетах и условная нагрузка g + 0,25v в четных пролетах; 3. Полная нагрузка g + v в четных пролетах и условная нагрузка g + 0,25v в нечетных пролетах. 2.3. Расчетные пролеты и нагрузка на балку Средний расчетный пролет второстепенной балки равен расстоянию между осями главных балок, крайний расчетный пролет (при опирании на стену) равен расстоянию от линии действия реакции опоры до оси главной балки (рис. 2.3). 11 Рис. 2.2. Расчетная схема плиты с нумерацией узлов и элементов (а) и варианты ее загружения (б) 12 Рис. 2.3. К определению расчетных пролетов второстепенной балки l01 = lвбкр + (250 / 2) = 5 700 + 250 / 2 = 5 820 мм; l02 = lвбср = 7 000 мм. Рис. 2.4. Поперечное сечение второстепенной балки Расчетные нагрузки на 1 м длины второстепенной балки: постоянная от собственного веса плиты и пола g lплср = 2,3 2,15 = 4,9 кН/м, от собственного веса второстепенной балки f b (hвб – hпл ) = 1,1 0,2 (0,4 – 0,08) 25 = 1,8 кН/м, полная постоянная g = 4,9 + 1,8 = 6,7 кН/м. Полная постоянная с учетом коэффициента n = 1: g = 6,7 1 = 6,7 кН/м. Временная нагрузка с учетом n = 1: v = 9,0 2,15 1 = 19,4 кН/м. Полная нагрузка g + v = 6,7 + 19,4 = 26,1 кН/м. Условная нагрузка g + 0,25v = 6,7 + 0,25 19,4 = 11,6 кН/м. Условная нагрузка вводится для определения отрицательных моментов в пролетах второстепенной балки. Практическое занятие 3 РАСЧЕТ В ПВК SCAD ПЛИТЫ Расчетные усилия в плите определяем с помощью проектновычислительного комплекса Structure CAD. Проектно-вычислительный комплекс Structure CAD (ПВК SCAD++) предназначен для численного исследования на ЭВМ напряженно-деформированного состояния и устойчивости конструкций, а также и для автоматизированного выполнения ряда процессов конструирования. Для выполнения этого расчета достаточно демо-версии программы, которую можно бесплатно скачать на сайте разработчика http://scadsoft.com. Ниже приведена последовательность действий в ПВК SCAD (версия 21.1.1.1). Запустить ПВК SCAD: Пуск | Все программы | SCAD Office 21.1 | SCAD++ или двойным щелчком левой кнопки мыши по ярлыку прона рабочем столе, который может находиться в граммы папке SCAD Office 21.1. В раскрывшемся окне программы на панели "Общие операции" нажать кнопку "Новый проект" (рис. 3.1). Рис. 3.1. Фрагмент интерфейса ПВК SCAD в начале работы В открывшемся окне "Новый проект" в раскрывающемся списке "Тип схемы" должно быть установлено "5 – Система общего вида" (рис. 3.2). В окне "Новый проект" нажать кнопку "Единицы измерений" и в появившемся окне "Параметры" (рис. 3.4) на вкладке "Единицы измерения" установить удобные для использования единицы измерения (например, для линейных размеров - м, размеров сечений - мм, сил кН) из раскрывающихся списков. 14 Рис. 3.2. Диалоговое окно "Новый проект" Для распределенных сил рекомендуется установить единицы "кН / м", которые в раскрывающемся списке вначале отсутствуют. Для появления в списке "кН / м" нужно нажать кнопку справа от списка с единицами измерения распределенных сил и в открывшемся окне "Настройки единицы измерения" (рис. 3.3) в списке "Сила" выбрать "кН" и нажать "ОК". Рис. 3.3. Диалоговое окно "Настройки единицы измерения" 15 Рис. 3.4. Диалоговое окно "Параметры", вкладка "Единицы измерения" Для настройки единиц измерения результатов расчета в окне "Параметры" перейти на вкладку "Единицы измерения результатов" (рис. 3.5). Рекомендуется для сил установить значение "кН", а для моментов сил с помощью кнопки жать "ОК" в окне "Параметры". установить значение "кНм". На- 16 Рис. 3.5. Диалоговое окно "Параметры", вкладка "Единицы измерения результатов" В окне "Новый проект" нажать кнопку "Нормы проектирования", после чего появится окно "Настройки норм проектирования", в списках которого рекомендуется установить действующие нормативные документы (рис. 3.6). Рис. 3.6. Диалоговое окно "Настройки норм проектирования" Нажать кнопку "ОК" в окне "Настройки норм проектирования". Коэффициент надежности по ответственности установить равным 1. Нажать кнопку "ОК" в окне "Новый проект". 17 В открывшемся окне "Сохранить как" в окошке "Имя файла" задать имя файла, например, свою фамилию (рис. 3.7). С помощью списка "Папка" или кнопок слева указывается адрес сохраняемого файла. Нажать "Сохранить". Рис. 3.7. Диалоговое окно "Сохранить как" После этого откроется экран управления проектом SCAD++ (рис. 3.8). Сделать щелчок левой кнопкой мыши на пункте "Расчетная схема" папки "ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ", после чего интерфейс программы примет вид, изображенный на рис. 3.9. Для отображения на экране панелей "Фильтры отображения" и "Показать / скрыть панель фильтров" "Визуализация" кнопки и "Показать / скрыть панель визуализации" должны быть нажаты. 18 Рис. 3.8. Экран управления проектом SCAD 19 Рис. 3.9. Интерфейс SCAD++ Перейти на вкладку "Узлы и элементы" однократным щелчком левой кнопки мыши по ней и нажать кнопку "Узлы" (рис. 3.10). Рис. 3.10. Вкладка "Узлы и элементы" После чего вкладка примет вид, изображенный на рис. 3.11. Рис. 3.11. Вкладка "Узлы и элементы". Узлы Затем нажать кнопку "Ввод узлов". В открывшемся окне "Ввод узлов" (рис. 3.12) осуществить добавление первого узла расчетной схемы с координатами "0, 0, 0" путем однократного нажатия кнопки "Добавить". Далее задать координаты второго узла X = 1.84 м 20 (рис. 3.13), поднять флажок "Повторить", указать количество повторов N = 7, а также величину приращения X = 2.15 м, поднять флажок "Автоматический перенос начала координат в последний введенный узел", нажать кнопку "Добавить" один раз. Таким образом будут введены узлы расчетной схемы № 2 – 9. Для ввода последнего, десятого узла в окне "Ввод узлов" убрать флажок "Повторить" и нажать "Добавить". Закрыть окно "Ввод узлов". При вводе координат разделителем между целой и дробной частью числа является точка, а не запятая. Рис. 3.12. Диалоговое окно "Ввод узлов". Ввод узла №1 Рис. 3.13. Диалоговое окно "Ввод узлов". Ввод узлов №2-9 На экране должны отобразиться введенные узлы в трехмерном виде. Для отображения узлов в плоскости на панели "Визуализация" нажать кнопку "Проекция на плоскость XOZ (Вид спереди)" (рис. 3.14). Для отображения номеров узлов на панели "Фильтры отображения" нажимается кнопка "Номера узлов". 21 Рис. 3.14. Отображение введенных узлов с нумерацией (фрагмент) Для задания элементов на вкладке "Узлы и Элементы" нажать кнопку рис. 3.15. "Элементы". Вкладка примет вид, изображенный на Рис. 3.15. Вкладка "Узлы и элементы". Элементы Нажать кнопку "Добавление стержней с учетом промежуточных узлов". В открывшемся меню или окне выбрать "Ввод стержней". Сделать одинарный щелчок левой кнопкой мыши сначала на первом узле, а затем на последнем (на десятом). В результате будут сформированы все 9 стержней расчетной схемы. Для отображения номеров элементов на панели "Фильтры отображения" нажимается кнопка "Номера элементов" (рис. 3.16). Рис. 3.16. Отображение стержневых конечных элементов с нумерацией (фрагмент) Перейти на вкладку "Назначение" (рис. 3.17). Рис. 3.17. Вкладка "Назначение" Для задания жесткостей стержневым конечным элементам нажать кнопку "Назначение жесткостей стержням". После ее нажатия откроется диалоговое окно "Жесткость стержневых элементов" (рис. 3.18). На вкладке "Общие данные" в области "Способ задания" должен быть включен переключатель "Параметрические сечения". 22 Рис. 3.18. Окно "Жесткость стержневых элементов", вкладка "Общие данные" Перейти на вкладку "Параметрические сечения" (рис. 3.19). В области "Материал" в списке выбрать "Бетон тяжелый В25". В области "Сечение" должна быть нажата кнопка "Прямоугольное". Задать ширину и высоту сечения в указанных единицах измерения: b = 1000 мм и h = 70 мм. Нажать "ОК". Далее выделить все конечные элементы (стержни) путем наведения курсора на элементы (а не на узлы) и однократного щелчка левой кнопкой мыши. Выбранные элементы могут изменить свой цвет на красный (если не задано "Немедленное выполнение" в контекстном меню, вызываемом щелчком правой кнопкой мыши), в этом слу"Подтверждение". Если "Немедленное выполчае нажать кнопку нение" активно (рис. 3.20), то выбранные элементы свой цвет не изменяют, нажатие кнопки "Подтверждение" не требуется, жесткость назначается сразу. 23 Рис. 3.19. Вкладка "Параметрические сечения" Рис. 3.20. Контекстное меню (фрагмент). Немедленное выполнение активно Для отображения номеров типов жесткости на панели "Фильтры отображения" нажимается кнопка "Номера типов жесткости". Для задания связей в узлах нажать кнопку "Установка связей в узлах" на вкладке "Назначения". В открывшемся окне "Связи" (рис. 3.21) в области "Направления связей" поднять флажки в соответствии с тем, связи по каким направлениям накладываются на узел: 24 флажки "Х" и "Z" для узла №1. Нажать "ОК". Программа вернется к расчетной схеме. Для задания связей нужно выделить крайний слева узел (№1). Если "Немедленное выполнение" активно (рис. 3.20), то "Подсвязи в указанном узле будут заданы сразу, нажатие кнопки тверждение" не требуется. В противном случае после выбора узел будет иметь красный цвет, и нужно нажать "Подтверждение". Рис. 3.21. Задание связей в первом узле Для отображения связей в узлах на панели "Фильтры отображения" нажать кнопку "Связи". На вкладке "Назначение" нажать кнопку "Установка связей в узлах". В окне "Связи" оставить поднятым только флажок "Z" (рис. 3.22). Нажать "ОК". Рис. 3.22. Задание связей в средних узлах 25 Выбрать остальные узлы (№2-10), при необходимости нажать "Подтверждение". В результате во всех узлах расчетной схемы будут заданы связи (рис. 3.23). Рис. 3.23. Отображение связей в узлах (фрагмент расчетной схемы) Для вычисления усилий в 5-ти сечениях по длине каждого стержня на вкладке "Назначения" нажимается кнопка "Назначение дополнительных точек вычисления усилий / напряжений" и в окне "Вычисление усилий в дополнительных сечениях" (рис. 3.24) для стержневых элементов в окошке "Количество сечений" задать "5". Рис. 3.24. Диалоговое окно "Вычисление усилий в дополнительных сечениях" Затем нажать "ОК", выбрать все элементы, при необходимости нажать кнопку "Подтверждение". Для задания нагрузок на элементы перейти на вкладку "Загру"Нагрузки на стержни". В диалоговом окжения". Нажать кнопку не "Задание нагрузок на стержневые элементы" (рис. 3.25) должны быть установлены переключатели "Общая система координат" и "Вид нагрузки" - "Распределенная". Направление действия нагрузки - "Z" (для сил). Задать значение полной расчетной нагрузки в окошко "Р" в указанных справа от окошка единицах измерения: 11.3 кН/м. Нажать "ОК". Путем наведения курсора на конечный элемент (стержень) и щелчка левой кнопкой мыши на нем указать все стержни. При необходимости нажать "Подтверждение". 26 Рис. 3.25. Диалоговое окно "Задание нагрузок на стержневые элементы" Для отображения распределенных нагрузок и их значений на панели "Фильтры отображения" нажимаются кнопки "Распределенные нагрузки" и "Значения нагрузок" (рис. 3.26). Рис. 3.26. Отображение нагрузок загружения 1 (фрагмент) "СохраДля сохранения загружения нажать кнопку нить/Добавить загружение" и в открывшемся диалоговом окне "Сохранение загружения" (рис. 3.27) задать имя загружения, например, "1"; нажать кнопки "Записать как новое" и "ОК". Рис. 3.27. Диалоговое окно "Сохранение загружения" 27 На экране отобразится расчетная схема без нагрузок. Аналогично создается второе загружение: нажать кнопку "Нагрузки на стержни", в окне "Задание нагрузок на стержневые элементы" в окошке "Значение нагрузки" вписать величину полной нагрузки: 11.3 кН/м. Нажать "ОК". Выбрать конечные элементы с нечетными номерами, т.е. стержни № 1, 3, 5, 7 и 9. Нажать кнопку "Нагрузки на стержни", в окне "Задание нагрузок на стержневые элементы" в окошке "Значение нагрузки" вписать величину условной нагрузки: 4.6 кН/м. Нажать "ОК". Выбрать элементы с четными номерами, т.е. стержни № 2, 4, 6 и 8 (рис. 3.28). Рис. 3.28. Отображение нагрузок загружения 2 Сохранить загружение под именем "2" аналогично сохранению загружения 1. Аналогично создается загружение "3": полная нагрузка прикладывается в четных пролетах, а условная – в нечетных (рис. 3.29). Рис. 3.29. Отображение нагрузок загружения 3 После создания трех загружений перейти на вкладку "Управление" и нажать кнопку "Выйти на экран управления проектом". После этого интерфейс примет вид, представленный на рис. 3.8. При отсутствии ошибок в исходных данных (элементов без жесткостей, отсутствия нагрузок и т.п.) становится доступным пункт "РАСЧЕТ. Линейный". Для его выполнения нужно щелкнуть по позиции "Линейный" (рис. 3.30). Рис. 3.30. Фрагмент окна управления проектом 28 В окне "Параметры расчета" нажать кнопки "Дополнительные действия", "Восстановить значения по умолчанию" и "ОК" (рис. 3.31). Рис. 3.31. Диалоговое окно "Параметры расчета" Ответить "Да" на запрос "Проект был модифицирован. Сохранить изменения?" (рис. 3.32). 29 Рис. 3.32. Запрос о сохранении изменений проекта В окне "Протокол выполнения расчета" в случае успешного окончания расчета в нижней его части будет написано: "ЗАДАНИЕ ВЫПОЛНЕНО" (рис. 3.33). Нажать кнопку "Закрыть окно расчета". Рис. 3.33. Окно выполнения расчета После выполнения линейного расчета становится доступным пункт "РЕЗУЛЬТАТЫ. Графический анализ" в окне управления проектом (рис. 3.34). Рис. 3.34. Фрагмент окна управления проектом 30 Нажав "Графический анализ", нужно просмотреть вкладки "Перемещения" и "Эпюры усилий". Например, чтобы визуализировать эпюру изгибающих моментов Му, нужно выйти на вкладку "Эпюры , предварительно выусилий", нажать кнопку "Эпюры усилий" брав в раскрывающихся списках вид усилия (в данном случае - Му), загружение и коэффициент масштабирования эпюр (рис. 3.35). Для оцифровки эпюры нужно нажать кнопку "Оцифровка изополей / изолиний" на панели "Визуализация результатов". Оцифрованные отрицательные значения изгибающих моментов означают, что это максимальное значение находится на одной из опор, а положительные – наибольший момент в пролете. Рис. 3.35. Фрагменты эпюр Му от загружений 1, 2, 3 с оцифровкой значений После визуализации эпюры Му от каждого загружения перейти на вкладку "Управление", нажать кнопку "Печать", в открывшемся окне "Текст комментариев для печати" (рис. 3.36) в тексте комментариев написать: "Эпюра Му от загружения 1 (2, 3)". Нажать "ОК". В 31 окне "Печать" выбрать принтер и нажать "Печать". В результате нужно получить распечатку эпюр Му от всех трех загружений. Для изменения установок принтера, например, книжной ориентации листа на альбомную, можно использовать кнопку "Свойства" окна "Печать", в открывшемся окне сделать нужные изменения. Рис. 3.36. Диалоговое окно "Текст комментариев для печати" Для распечатки расчетной схемы с номерами элементов нужно, находясь, например, на вкладке "Эпюры усилий", нажать кнопку "Отображение расчетной схемы", на панели "Фильтры отображения" должны быть нажаты кнопки тов" и "Стержни", "Номера элемен- "Узлы" (рис. 3.37). Рис. 3.37. Отображение фрагмента расчетной схемы с номерами элементов Далее распечатать полученное изображение аналогично эпюрам. Перейти на вкладку "Управление" и выйти на экран управления проектом. Для документирования полученных значений усилий нужно на экране управления проектом выбрать подпункт "Печать таблиц" пункта "РЕЗУЛЬТАТЫ" (рис. 3.38). 32 Рис. 3.38. Фрагмент окна управления проектом В левой верхней части открывшегося окна "Оформление результатов расчета" (рис. 3.39) выбрать "Величины усилий", при необходимости задать параметры вывода, нажать кнопку "Единицы измерения" и в списке "Усилия и напряжения" окна "Параметры" установить "кН" (рис. 3.40). Нажать "Формирование документа" и "Просмотр результатов". Полученный текстовый документ распечатать. Рис. 3.39. Диалоговое окно "Оформление результатов расчета" Рис. 3.40. Фрагмент диалогового окна "Параметры" 33 Вычисленные ПВК SCAD значения изгибающих моментов Му и поперечных сил Qz в плите представлены в распечатке ниже. Единицы измеpения усилий: кН. моментов: кН*м ---------------------------------------------------------------------------------------------| У С И Л И Я /НАПРЯЖЕНИЯ/ В ЭЛЕМЕНТАХ ---------------------------------------------------------------------------------------------| 005_ 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 | | 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 | | 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 ---------------------------------------------------------------------------------------------|L1 - "1" | 2.4450 2.4990 0.16196 -4.56621 -4.56621 0.39836 2.09829 0.53358 -4.29575 | My | | Qz 7.9143 2.7163 -2.4816 -7.67963 -12.8776 12.2732 6.19954 0.12579 -5.94795 -12.0217 | |L2 - "2" | | My 2.8883 3.3856 1.49185 -2.79302 -2.79302 -0.88493 -0.30582 -1.0556 -3.13449 | | Qz 8.8780 3.6800 -1.5179 -6.71594 -11.9139 4.78617 2.31367 -0.15882 -2.63132 -5.10382 | |L3 - "3" | | My 0.5520 0.1307 -1.26396 -3.632 -3.632 1.44546 3.25829 1.80647 -2.90997 | | Qz 2.2580 0.1420 -1.9739 -4.08991 -6.20591 12.4833 6.40957 0.33582 -5.73792 -11.8116 | ---------------------------------------------------------------------------------------------| 005_ 3-1 3-2 3-3 3-4 3-5 4-1 4-2 4-3 4-4 4-5 | | 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 | | 4 4 4 4 4 5 5 5 5 5 ---------------------------------------------------------------------------------------------|L1 - "1" | | My -4.29575 0.5831 2.19746 0.54711 -4.36787 -4.36787 0.53358 2.17041 0.5426 -4.3498 | | Qz 12.1139 6.0402 -.03354 -6.10729 -12.181 12.1558 6.08213 .00838 -6.0653 -12.1391 | |L2 - "2" | | My -3.13449 1.7852 3.4403 1.83076 -3.04343 -3.04343 -1.05567 -0.39688 -1.06705 -3.0662 | | Qz 12.189 6.1161 .04235 -6.0313 -12.1051 4.93441 2.46191 -.010588 -2.48308 -4.95558 | |L3 - "3" | | My -2.9099 -0.9646 -0.3483 -1.06093 -3.10251 -3.10251 1.80647 3.45083 1.83054 -3.05438 | ------------------------------------------------------------------------------| МАКСИМАЛЬНЫЕ УСИЛИЯ /НАПРЯЖЕНИЯ/ В ЭЛЕМЕНТАХ | | РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ | ------------------------------------------------------------------------------| | max + | max | | Имя |-----------------------------------------------------------------------| | Величина | Элем.| Сеч.| Нагp. | Величина | Элем.| Сеч.| Нагp. | ------------------------------------------------------------------------------| My 3.46308 5 3 2 -4.5662 1 5 1 | | Qz 12.8776 9 1 1 -12.877 1 5 1 | ------------------------------------------------------------------------------- Условные обозначения в распечатке SCAD: L1 - "1" - загружение 1, L2 - "2" - загружение 2 и т.д. 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5 - 5 сечений по длине первого элемента; 2-1, 2-2, 2-3, 2-4, 2-5 - 5 сечений по длине второго элемента и т.д. Ниже приведены номера начального и конечного узлов элементов. Сравниваемые значения моментов выделены курсивом, а наибольшие моменты в каждом сечении - полужирным шрифтом. 34 Практическое занятие 4 РАСЧЕТ В ПВК SCAD ВТОРОСТЕПЕННОЙ БАЛКИ Расчетная схема второстепенной балки принята в виде многопролетной неразрезной шарнирно опертой балки (рис. 4.1, а). Для второстепенных балок огибающую эпюру моментов строим для трех вариантов загружения (рис. 4.1, б): 1. Полная нагрузка g + v во всех пролетах; 2. Полная нагрузка g + v в нечетных пролетах и условная нагрузка g + 0,25v в четных пролетах; 3. Полная нагрузка g + v в четных пролетах и условная нагрузка g + 0,25v в нечетных пролетах. Рис. 4.1. Расчетная схема второстепенной балки (а) и варианты загружения (б) 35 Во многих сечениях балки могут действовать изгибающие моменты с разными знаками, поэтому недостаточно определить моменты только для основных пролетных и опорных сечений. Нужно вычислить положительные и отрицательные моменты для нескольких сечений по длине балки с целью построения огибающей эпюры. Расчетные усилия определяем с помощью проектновычислительного комплекса Structure CAD. Алгоритм расчета второстепенной балки в ПВК SCAD аналогичен алгоритму, приведенному для расчета плиты. При задании жесткости балки используется тавровое сечение (рис. 2.4 и 4.2). Усилия во второстепенной балке должны быть определены не менее чем в 7 сечениях по длине каждого конечного элемента (рис. 3.24). Рис. 4.2. Задание жесткости второстепенной балки в ПВК SCAD Ниже приведены вычисленные ПВК SCAD значения расчетных усилий во второстепенной балке. 36 Единицы измеpения усилий: кН. Единицы измеpения моментов: кН*м ---------------------------------------------------------------------------------------------| У С И Л И Я /НАПРЯЖЕНИЯ/ В ЭЛЕМЕНТАХ ---------------------------------------------------------------------------------------------| 005_ 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 2-1 2-2 2-3 | | 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 | | 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 ---------------------------------------------------------------------------------------------|L1 - "1" | 43.3164 62.0753 56.276 25.9206 -28.9929 -108.463 -108.463 -19.273 34.3916 | My | | Qz 57.314 31.9975 6.68058 -18.636 -43.9534 -69.2704 -94.5874 91.6738 61.223 30.7738 | |L2 - "2" | | My 50.1556 75.7538 76.794 53.2776 5.2033 -67.4284 -67.4284 -29.8647 -8.089 | | Qz 64.365 39.0483 13.7313 -11.585 -36.9026 -62.2196 -87.5366 38.9641 25.430 11.8975 | |L3 - "3" | | My 12.4124 13.9105 4.4941 -15.8366 -47.0819 -89.2416 -89.2416 2.0249 57.7666 | | Qz 18.422 7.17037 -4.08162 -15.333 -26.5856 -37.8376 -49.0896 93.4535 63.003 32.5535 | ---------------------------------------------------------------------------------------------| 005_ 2-4 2-5 2-6 2-7 3-1 3-2 3-3 3-4 3-5 3-6 | | 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 | | 3 3 3 3 4 4 4 4 4 4 ---------------------------------------------------------------------------------------------|L1 - "1" | | My 52.5319 35.1472 -17.7625 -106.197 -106.197 -17.3847 35.9027 53.665 35.902 -17.38 | | Qz 0.32382 -30.1261 -60.5761 -91.0261 91.35 60.9 30.45 -30.45 -60.9 | |L2 - "2" | | My -2.10389 -11.9068 -37.4986 -78.8793 -78.8793 9.93319 63.2207 80.983 63.220 9.9331 | | Qz -1.63583 -15.1691 -28.7025 -42.2358 91.35 60.9 30.45 -30.45 -60.9 | |L3 - "3" | | My 77.9833 62.675 11.8416 -74.5166 -74.5166 -35.0444 -11.3611 -3.4666 -11.361 -35.044 | | Qz 2.10357 -28.3464 -58.7964 -89.2464 40.6 27.0666 13.5333 -13.533 -27.066 | ---------------------------------------------------------------------------------------------| МАКСИМАЛЬНЫЕ УСИЛИЯ /НАПРЯЖЕНИЯ/ В ЭЛЕМЕНТАХ | | РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ | ------------------------------------------------------------------------------| | max + | max | | Имя |-----------------------------------------------------------------------| | Величина | Элем.| Сеч.| Нагp. | Величина | Элем.| Сеч.| Нагp. | ------------------------------------------------------------------------------| My 80.9832 3 4 2 -108.46 1 7 1 | | Qz 94.5874 5 1 1 -94.587 1 7 1 | ------------------------------------------------------------------------------- Далее (в ходе практического занятия №5) для каждой расчетной точки пролета выбираются неблагоприятные усилия из трех вариантов загружения и представляются вычисленные неблагоприятные моменты (с округлением) для каждого расчетного сечения в табл. 5.2. 37 Практическое занятие 5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНЫХ УСИЛИЙ И РАБОЧЕЙ ВЫСОТЫ СЕЧЕНИЯ ПЛИТЫ И БАЛКИ 5.1. Определение максимальных усилий в плите и балке Максимальные значения изгибающих моментов Му в плите приведены в табл. 5.1, которая заполняется на основе анализа распечатки усилий из SCAD: необходимо выбрать наибольшие положительные и отрицательные изгибающие моменты Му от трех загружений. В каждом сечении сравниваются величины изгибающих моментов Му от трех загружений и из них выбирается наибольший положительный и отрицательный и записывается (с округлением) в табл. 5.1. Таблица 5.1 Наибольшие изгибающие моменты в плите Номер расчетного пролета сечения 1 2 1-1 1-2 1 1-3 1-4 1-5 2-1 2-2 2 2-3 2-4 2-5 3-1 3-2 3 3-3 3-4 3-5 Расстояние от левой опоры до сечения 3 0,0 l01 0,25 l01 0,5 l01 0,75 l01 1,0 l01 0,0 l02 0,25 l02 0,5 l02 0,75 l02 1,0 l02 0,0 l03 0,25 l03 0,5 l03 0,75 l03 1,0 l03 Изгибающий момент Му, кНм + - 4 2,9 3,4 1,5 1,4 3,3 1,8 1,8 3,4 1,8 - 5 1,3 4,6 4,6 0,9 0,3 1,1 4,3 4,3 1,0 0,4 1,1 4,4 Например, сечение 1-2: от загружения 1 (L1 - "1") возникает момент 2,4450 кНм, от загружения 2 (L2 - "2") возникает момент 2,8883 кНм, от загружения 3 (L3 - "3" ) возникает момент 0,5520 кНм. 38 Все эти три значения имеют одинаковый знак (+), наибольшим из них является момент, равный 2,88836 кНм, который округляется и вносится в столбец 4 табл. 5.1. Отрицательные моменты в сечении 1-2 отсутствуют, поэтому в столбце 5 табл. 5.1 ставится прочерк "-". Аналогично заполняется табл. 5.2 для второстепенной балки. Таблица 5.2 Наибольшие изгибающие моменты во второстепенной балке Номер расчетного пролета сечения 1-1 1-2 1-3 1 1-4 1-5 1-6 1-7 2-1 2-2 2-3 2 2-4 2-5 2-6 2-7 3-1 3-2 3 3-3 3-4 Расстояние от левой опоры до сечения 1/6 l01 1/3 l01 1/2 l01 2/3 l01 5/6 l01 l01 1/6 l02 1/3 l02 1/2 l02 2/3 l02 5/6 l02 l02 1/6 l03 1/3 l03 1/2 l03 Изгибающий момент, кН м + - 50 76 77 53 5 2,0 58 78 63 12 10 63 81 16 47 108 108 30 8 2 12 38 106 106 35 11 4 5.2. Характеристики прочности бетона и арматуры Материалы для плиты перекрытия: бетон тяжелый класса по прочности на осевое сжатие В25, Rb = 14,5 МПа (прил. 1, табл. П.1.1), коэффициент условий работы бетона b1 = 0,9. Арматура класса Вр500 (Вр-1) с Rs = 415 МПа (прил. 1, табл. П.1.2) и класса А500 с Rs = 435 МПа, Rsw = 300 МПа. 39 5.3. Определение высоты сечения плиты Толщину плиты, предварительно принятую для определения ее веса, следует уточнить по наибольшему расчетному изгибающему моменту. Высоту плиты определяем, исходя из оптимального для плит процента армирования = 0,3 – 0,6% и соответствующего значения относительной высоты сжатой зоны ОПТ = 0,1 – 0,15. Ммах = 4,6 кНм. Принимаем = 0,15, m = 0,139. Полезная высота сечения плиты h0 M max = m b1 Rbb 4,6 103 = 50 мм. 0,139 0,9 14,5 1 Полная высота плиты h = h0 + a = 50 + 13 = 63 мм, где а = 10 + 6 / 2 = 13 мм, 10 мм – защитный слой бетона, 6 мм - предполагаемый диаметр рабочей арматуры. Принимаем толщину плиты 80 мм (можно принять и 70 мм). Тогда рабочая (полезная) высота плиты: h0 = 80 – 13 = 67 мм. 5.4. Определение высоты сечения второстепенной балки Высота сечения балки подбирается по максимальному опорному моменту при оптимальном ОПТ = 0,35 и соответствующем m = 0,289, поскольку на опоре образуется пластический шарнир. На опоре момент отрицательный – полка таврового сечения в растянутой зоне. Сечение работает как прямоугольное с шириной ребра b = 20 см. Ммах = 108 кНм. Рабочая высота сечения балки: h0 M max = m b1 Rb b 108 106 = 378 мм. 0,289 0,9 14,5 200 Полная высота балки h = h0 + a = 378 + 50 = 428 мм, где а = 50 мм – предполагаемое расстояние от поверхности балки до центра тяжести растянутой арматуры. Принимаем высоту второстепенной балки h = 450 мм. Уточняем рабочую высоту балки: h0 = 450 – 50 = 400 мм. 40 Практическое занятие 6 РАСЧЕТ ПО ПРОЧНОСТИ ПЛИТЫ И ПОДБОР АРМАТУРЫ В НЕЙ Многопролетные балочные плиты армируют в соответствии с эпюрой моментов. Армирование может быть непрерывным или раздельным. При непрерывном армировании плита армируется рулонными сетками с продольным расположением рабочей арматуры. Рулон раскатывается по опалубке поперек каркасов второстепенных балок, на расстоянии 0,25 l от оси балки (в местах нулевых моментов) сетки перегибают. При раздельном армировании плиты армируют в пролете и на опоре отдельными плоскими сетками с поперечным расположением рабочей арматуры. Такое армирование применяют, если нужна арматура 6 мм и более. Подбор сечения рабочей арматуры в каждом сечении плиты определяется так же, как для изгибаемых элементов прямоугольного сечения с одиночной арматурой: определяется m M , по прил. 1, b1 Rbbh02 табл. П. 1.3 находится соответствующее ему значение коэффициента , вычисляется требуемая площадь сечения арматуры АS M . По Rsh0 прил. 1, табл. П.1.7 подбирается необходимое количество и диаметр проволок или стержней арматуры так, чтобы принятая площадь была больше требуемой по расчету (с некоторым запасом). Наибольший изгибающий момент (на первой промежуточной опоре) Ммах = 4,6 кНм. m 4.6 106 M 0,078 , по прил. 1, табл. П.1.3. = 0,96. b1 Rbbh02 0,9 14,5 1000 67 2 M 4,6 106 2 Требуемая площадь арматуры АS 172 мм . Rsh0 415 0,96 67 По табл. П.1.7 прил. 1 принимаем 105 Вр500 (Вр-1) c As = 196 мм2. Подбор рабочей арматуры ведется для класса Вр500 (Вр-1) в случае непрерывного армирования или для классов А500, A400 (А-III) в случае раздельного армирования. 41 Результаты расчетов армирование плиты представлены в табл. 6.1. Шаг рабочей арматуры в сетках определяется по количеству стержней n, приходящихся на ширину расчетной полосы, равной 1 м: s = 1000 / n. Диаметр и шаг распределительной арматуры назначают конструктивно. Шаг стержней в сетках может быть 100, 125, 150, 200, 250 мм. Условные обозначения арматурных сеток: Параметры арматуры вдоль сетки Параметры арматуры поперек сетки Диаметр Класс арматуры – шаг стержней Диаметр Класс арматуры – шаг стержней Таблица 6.1 Расчет армирования плиты Расчетное сечение М, кНм b, мм h0, мм m В крайних пролетах 3,4 1000 67 0,06 0,97 У первой промежуточной опоры 4,6 1000 67 0,078 0,96 В средних пролетах 3,4 1000 67 У средних промежуточных опор 4,4 1000 67 0,071 0,96 0,06 0,97 Принятая арматура Asтр Непрерывное Раздельное армирование армирование С-1 4Вр500-200 126 5Вр500-125 As=157мм2 С-2 4Вр500-200 172 5Вр500-100 С-1 As=196мм2 5Вр500-100 4Вр500-200 С-3 2 As=196мм 4Вр500-200 126 5Вр500-125 As=157мм2 С-4 4Вр500-200 165 5Вр500-100 As=196мм2 Сеткам присваивают условное обозначение с порядковым номером С-1, С-2 и т.д. для их изображения на чертежах. Примеры раскладки сеток в плите перекрытия при непрерывном и раздельном армировании приведены в графической части (приложение 2). 42 Практическое занятие 7 РАСЧЕТ ПО ПРОЧНОСТИ ВТОРОСТЕПЕННОЙ БАЛКИ И ПОДБОР АРМАТУРЫ В НЕЙ Вводимую в расчет ширину сжатой полки таврового сечения балки bf’ принимаем согласно [3, п. 8.1.11] из условия, что ширина свеса в каждую сторону от ребра должна быть не более 1 / 6 пролета, т.е. bf’ ≤ 2 (7,0 / 6) + 0,2 = 2,53 м, и, при hf’/ h = 8 / 45 = 0,18 > 0,1, не более 1/2 расстояния в свету между продольными ребрами. Таким образом, ширина полки, вводимая в расчет bf’ = 2,15 м. 7.1. Расчет прочности сечений, нормальных к продольной оси Подбор сечения продольной арматуры в сечениях второстепенной балки осуществляем по формулам для изгибаемых железобетонных элементов с одиночной арматурой. Сечения в пролетах: Наибольший момент в пролетах М = 81 кНм (табл. 5.2). m 81 106 M 0,02 , b1 Rb b /f h02 0,9 14,5 2150 4002 что меньше граничного значения R = 0,44. По прил. 1 табл. П.1.3 = 0,99, = 0,02, высота сжатой зоны сечения х = h0 = 0,02 400 = 8 мм < h = 80 мм, нейтральная ось проходит в полке. Требуемая площадь арматуры АS M 81 106 2 470 мм . Rsh0 435 0,99 400 По прил. 1 табл. П.1.7 принимаем 414 А500 c As = 616 мм2. Сечения на промежуточных опорах: Наибольший момент на промежуточных опорах М = 108 кНм. Свесы таврового сечения в растянутой зоне не работают, для расчета принимаем прямоугольное поперечное сечение с размерами b х h0 = 200 х 400 мм. 108 106 M m 0,26 < R = 0,44, = 0,845. b1 Rb bh02 0,9 14,5 200 4002 43 Требуемая площадь арматуры АS 108 106 M 2 770 мм . Rs h0 415 0,845 400 Принимаем армирование над опорой сетками с поперечной рабочей арматурой Аsсетки = Аs / (2 lплср) = 770 / (2 2,15) = 179 мм2. Принято 2 сетки по 105 Вр500 (Вр-I) с Аs = 196 мм2. 7.2. Расчет прочности сечений, наклонных к продольной оси Производится на основе модели наклонных сечений согласно [3, п. 8.1.31 - 8.1.35]. Максимальное значение поперечной силы Q max = 94,6 кН. Конструктивные требования к поперечной арматуре изложены в [3, п. 10.3.11 - 10.3.19]. В сварных каркасах диаметр поперечной арматуры dsw принимают не менее диаметра, устанавливаемого из условия сварки с наибольшим диаметром продольной арматуры ds = 14 мм: dsw = ds / (3–4) = 14 / 3 ≈ 5. Принимаем dsw = 6 мм класса А500C с Rsw = 300 МПа. Количество каркасов - 2 шт, тогда площадь поперечной арматуры Asw = 2 28,3 = 56,6 мм2. В железобетонных элементах, в которых поперечная сила по расчету не может быть воспринята только бетоном, следует предусматривать установку поперечной арматуры с шагом sw, не более 0,5 h0 и не более 300 мм. Таким образом, на приопорных участках длиной не менее 1/4 пролета, шаг поперечной арматуры sw должен быть не более 300 мм и не более 0,5h0 = 0,5 0,4 = 200 мм. Принимаем на всех приопорных участках у промежуточных и крайних опор балки шаг поперечной арматуры sw = 150 мм. В средней части пролета второстепенных балок шаг поперечной арматуры sw = 0,75h0 = 0,75 0,4 = 300 мм, принимаем sw = 300 мм. Расчет по полосе между наклонными сечениями производится из условия: Q ≤ φb1 Rbbh0, 44 где Q - поперечная сила в нормальном сечении элемента; φb1 - коэффициент, принимаемый равным 0,3. Q max = 94,6 кН < 0,3 14,5 103 0,2 0,4 = 348 кН. Следовательно, прочность второстепенной балки по полосе между наклонными сечениями обеспечена. Расчет по наклонным сечениям на действие поперечных сил производится из условия: Q ≤ Qb + Qsw , где Q - поперечная сила в наклонном сечении с длиной проекции С на продольную ось элемента, определяемая от всех внешних сил, расположенных по одну сторону от рассматриваемого наклонного сечения. Поперечная сила Qb, воспринимаемая бетоном в наклонном сечении, определяется по формуле , но принимается не более 2,5Rbtbh0 = 2,5 1,05 103 0,2 0,4 = 210 кН и не менее 0,5Rbtbh0 = 0,5 1,05 103 0,2 0,4 = 42 кН; φb2 - коэффициент, принимаемый равным 1,5. Qsw - поперечная сила, воспринимаемая поперечной арматурой в наклонном сечении. Усилие Qsw для поперечной арматуры, нормальной к продольной оси элемента, определяется по формуле Qsw = φsw qsw C, где φsw - коэффициент, принимаемый равным 0,75; qsw - усилие в поперечной арматуре на единицу длины элемента , qsw = 300 56,6 / 150 = 113,2 Н / мм. Расчет производится для ряда расположенных по длине элемента наклонных сечений при наиболее опасной длине проекции наклонного сечения С. При этом длину проекции С принимают не менее 1,0 h0 и не более 2,0 h0. Результаты проведенных расчетов представлены в табл. 7.1. 45 Таблица 7.1 С 1,00 h0 = 0,4 м 1,25 h0 = 0,5 м 1,50 h0 = 0,6 м 1,75 h0 = 0,7 м 2,00 h0 = 0,8 м Qb, кН 126 101 84 72 63 Qsw, кН 34 42,5 51 59,5 68 Qb + Qsw, кН 160 143,5 135 131,5 131 Q max, кН 94,6 Следовательно, прочность второстепенной балки по наклонными сечениями обеспечена. Расчет второстепенной балки по наклонным сечениям на действие моментов производится согласно [3, п. 8.1.35]. Шаг поперечной арматуры, учитываемой в расчете sw, max должен быть не более = 1,05 103 0,2 0,42 / 94,6 = 0,36 м. Принятый наибольший шаг поперечной арматуры sw = 300 мм < sw, max = 360 мм. 7.3. Построение эпюры материалов Эпюра материалов – это график изменения по длине балки несущей способности (по изгибающему моменту) нормальных сечений, определяемой положением, количеством и классом принятой по расчету арматуры, классом бетона и размерами сечений. Построение эпюры материалов выполняется с целью рационального размещения продольной арматуры в растянутых зонах балки. Так как определение площадей продольной арматуры производится в сечениях с максимальными внешними моментами, а сами моменты изменяют свою величину и знак по длине балки, то появляется необходимость распределения арматуры по длине балки, при котором эпюра материалов максимально приближается к эпюре внешних моментов. Это достигается за счет обрыва части стержней продольной арматуры, подобранной по максимальным внешним моментам, на участках с меньшей величиной внешних моментов. Например, в пролетах максимальный момент М = 81 кНм, требуемая площадь нижней рабочей продольной арматуры А s = 470 мм2 и конструктивно реализована в виде 414 А500 c As = 616 мм2. 46 = Rs As / (b2 Rb bf’ h0) = 435 616 / (0,9 14,5 2 150 400) = 0,02, = 0,99. Фактический момент во всех пролетах: [M] 414 А500 = Rs As h0 = 435 616 0,99 400 = 106 кНм. Величина фактического момента [М], воспринимаемого принятым сечением арматуры, всегда несколько отличается (обычно в большую сторону) от величины момента М от внешних нагрузок вследствие разности между расчетной и фактической площадями продольной арматуры. Если по всей длине пролета в нижней зоне установить продольную арматуру 414 А500, то эпюра материалов в пролете будет представляться в виде прямой линии с ординатой 106 кНм. По мере удаления влево и вправо от средней части пролета эпюра материалов будет все в большей степени отличаться (с избытком) от эпюры внешних моментов. С целью сближения этих эпюр обрывают 2 стержня из 4 на некотором расстоянии. Строительные нормы рекомендуют стержни большего диаметра доводить до опор. Длина обрываемого стержня определяется графически. Несущая способность сечения, армированного 214 А500 - тавровое сечение в пролете: = 435 308 / (0,9 14,5 2 150 400) = 0,01, = 0,995, [M] 214 А500 = Rs As h0 = 435 308 0,995 400 = 53 кНм. Несущая способность сечения, армированного 210 А500 – прямоугольное сечение в пролете (для растянутой зоны в верхней части, 10 принят конструктивно): = 435 157 / (0,9 14,5 200 400) = 0,065, = 0,965, [M] 210 А500 = Rs As h0 = 435 157 0,965 400 = 26 кНм. Площадь арматуры 2-х сеток (С-9 и С-10): As = 2 2,15 196 = 843 мм2. = 415 843 / (0,9 14,5 200 400) = 0,34, = 0,83. Фактический момент на промежуточных опорах: [M] 435 Вр500 = Rs As h0 = 415 843 0,83 400 = 116 кНм. Площадь арматуры 1 сетки (С-9 или С-10): As = 2,15 196 = 421 мм2. 47 = 415 421 / (0,9 14,5 200 400) = 0,17, = 0,915. [M] 225 Вр500 = Rs As h0 = 415 421 0,915 400 = 64 кНм. Точки пересечения прямой с ординатой [M] 214 А500 = 53 кНм с эпюрой внешних моментов называются точками теоретических обрывов 214 А500. Для того, чтобы обрываемые стержни в точках теоретических обрывов работали с расчетным сопротивлением R s, их надо продлить на величину анкеровки lan. Фактические обрывы этих стержней производятся на расстояниях lan влево и вправо от точек теоретического обрыва. 7.4. Расчет анкеровки Методика расчета анкеровки изложена в [3, п. 10.3.21 - 10.3.25]. Расчет анкеровки стержней диаметром 14 мм класса А500: Расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном, принимаемое равномерно распределенным по длине анкеровки: Rbond = 12 R bt = 2,5 1 1,05 = 2,6 МПа. Периметр анкеруемого стержня: us = d = 3,14 14 = 44 мм. Базовая (основная) длина анкеровки, необходимая для передачи усилия в арматуре с полным расчетным значением сопротивления Rs на бетон: l0,an = Rs As / Rbond us = 435 154 / (2,6 44) = 586 мм. Требуемая расчетная длина анкеровки арматуры с учетом конструктивного решения элемента в зоне анкеровки: lan = l0,an As,cal / As,ef = 1 586 470 / 616 = 447 мм. В любом случае фактическая длина анкеровки должна быть принята не менее 15ds = 15 14 = 210 мм, не менее 200 мм и не менее 0,3 l0,an = 0,3 586 = 176 мм. Принимаем величину анкеровки для 14 мм lan = 500 мм. Расчет анкеровки стержней сеток С-9 и С-10 5 мм Вр500: us = d = 3,14 5 = 15,7 мм, l0,an = Rs As / Rbond us = 415 19,6 / (2,6 15,7) = 199 мм, 48 lan = l0,an As,cal / As,ef = 1 199 770 / 843 = 182 мм, 15ds = 15 5 = 75 мм, 0,3 l0,an = 0,3 199 = 60 мм. Принимаем величину анкеровки для 5 мм lan = 250 мм. Практическое занятие 8 КОНСТРУИРОВАНИЕ АРМАТУРНЫХ ИЗДЕЛИЙ (СЕТОК И КАРКАСОВ) ПЛИТЫ И ВТОРОСТЕПЕННОЙ БАЛКИ Конструирование арматурных изделий (сеток и каркасов) плиты и второстепенной балки выполняют с учетом требований [3, 8-9]. Диаметры и шаги рабочей арматуры назначаются в соответствии с проведенными расчетами. Диаметры и шаги распределительной и монтажной арматуры назначаются конструктивно. Длины арматурных стержней назначают в соответствии с геометрическими размерами армируемых конструкций за вычетом защитных слоёв бетона. Тип сетки, ее условное обозначение, величины концевых выпусков арматуры и др. назначают согласно [9]. Также необходимо учитывать конструктивные требования, изложенные в [3, п. 10]: к защитному слою бетона, минимальным расстояниям между стержнями арматуры, поперечному армированию, анкеровке, соединению стержней и др. При назначении габаритных размеров арматурных сеток учитывают тип армирования (раздельное или непрерывное), положение сетки в перекрытии, величину заведения сеток в балки (15-20 мм) и др. Например, сетка С-1 при раздельном армировании: длина сетки С-1: L C-1 = lвбкр - 250/2 + 110 + 15 = 5 700 мм, где lвбкр = 5 700 мм; 250 мм - ширина главной балки; 110 мм - величина заведения сетки в наружную стену; 15 мм - величина заведения сетки в тело главной балки. Ширина сетки С-1: B C-1 = lплкр - 200/2 + 110 + 15 = 1 800 мм, где lплкр = 1 775 мм; 200 мм - ширина второстепенной балки; 110 мм - величина заведения сетки в наружную стену; 15 мм - величина заведения сетки в тело второстепенной балки. 49 Чертеж арматурной сетки С-1 приведен на рис. 8.1. Рис. 8.1. Арматурная сетка С-1 Условное обозначение сетки С-1 в соответствии с [9]: . Практическое занятие 9 СБОР НАГРУЗОК НА ПЛОСКУЮ ПОПЕРЕЧНУЮ РАМУ МНОГОЭТАЖНОГО КАРКАСНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ 9.1. Общие сведения В России в настоящее время наблюдается неоправданный отказ от сборного железобетона. Между тем мировая практика показывает, что интерес к сборному строительству не снижается. Например, Германия производит сборного железобетона в 1,5 раза больше России, а Италия – более чем в 2 раза. В Финляндии 70 % многоэтажных жилых домов возводится из сборного железобетона. В Европе 30 % общего объема производства железобетона приходится на сборное строительство. В Китае работает 4 600 заводов сборного железобетона. Развитие сборного железобетона в мировом строительстве объясняется несколькими причинами. В условиях стационарного произ50 водства намного легче обеспечить стабильное качество продукции через пооперационный контроль, такое производство существенно легче автоматизировать и даже роботизировать. Современные полимерные материалы для изготовления форм позволяют значительно разнообразить виды изделий и варианты их архитектурной отделки. Использование химических добавок в бетон позволяет сократить или вообще отказаться, например, от вибрирования бетонной смеси для ее уплотнения и от последующей температурной (паровой) обработки. Ежегодное производство бетона и железобетона в мире превышает 3 млрд м3. Бетон и железобетон остаются основными конструкционными материалами, занимая приоритетные места в общей структуре мирового выпуска строительной продукции. Многоэтажные промышленные здания служат для размещения различных производств – цехов легкого машиностроения, приборостроения, химической, электротехнической, радиотехнической, легкой промышленности и др., а также для складов, холодильников, гаражей и т.п. Их проектируют, как правило, каркасными с навесными панелями стен. Для промышленного строительства наиболее удобны многоэтажные каркасные здания без специальных вертикальных диафрагм жесткости, т.к. последние ограничивают свободное размещение технологического оборудования и производственных коммуникаций. Основные несущие конструкции многоэтажного каркасного здания – железобетонные рамы и связывающие их междуэтажные перекрытия (рис. 9.1, 9.2). Пространственная жесткость здания обеспечивается в поперечном направлении работой многоэтажных рам с жесткими узлами соединения ригелей с колоннами – рамной системой, а в продольном – работой вертикальных стальных связей или же вертикальных железобетонных диафрагм, располагаемых по рядам колонн и в плоскости наружных стен, - связевой системой. Если в продольном направлении связи или диафрагмы по технологическим условиям не могут быть поставлены, то их заменяют продольными ригелями. В этом случае пространственная жесткость и в продольном направлении обеспечивается рамной системой. При относительно небольшой временной нагрузке на перекрытия пространственная жесткость в 51 обоих направлениях обеспечивается связевой системой; при этом во всех этажах устанавливают поперечные вертикальные диафрагмы. Шарнирного соединения ригелей с колоннами достигают установкой ригелей на консоли колонн без монтажной сварки в узлах. Ригели устанавливают на консоли колонн с применением ванной сварки выпусков арматуры и обетонированием стыка на монтаже. Плиты, укладываемые по линии колонн, служат связями-распорками, обеспечивающими устойчивость каркаса на монтаже. Возможны два типа опирания плит перекрытий: на полки ригелей таврового сечения (для производств, нагрузки от которых близки к равномерно распределенным) или по верху ригелей прямоугольного сечения (с оборудованием, передающим большую сосредоточенную нагрузку на одну опору). Многоэтажные сборные рамы членят на отдельные элементы, изготавливаемые на заводах и полигонах, с соблюдением требований технологичности изготовления и монтажа конструкций. Ригели рамы членят, преимущественно, на отдельные прямолинейные элементы, стыкуемые по грани колонны скрытым или консольным стыком. Колонны также членят на прямолинейные элементы, стыкуемые через два этажа выше уровня перекрытия. Вертикальные постоянные и временные нагрузки, а также горизонтальные ветровые нагрузки приложены одновременно ко всем рамам блока, поэтому пространственный характер работы в этих условиях не проявляется и каждую плоскую раму можно рассчитывать в отдельности на свою нагрузку. 52 9.2. Исходные данные для проектирования Здание многоэтажное каркасное сборное железобетонное. Размер здания в плане (в осях) 17,25 42,0 м. Сетка осей 5,75 6,0 м. Количество этажей – 3. Высота этажа (от пола до пола) – 4,8 м. Нормативная технологическая нагрузка на перекрытие v = 7,0 кПа. Материалы рамы: тяжелый бетон В25, арматура А-400 (А-III). Элементы рамы – без предварительного напряжения арматуры. Место строительства – г. Ростов-на-Дону. Коэффициент надежности по назначению здания n = 1,0 [1] 9.3. Сбор нагрузок на поперечную раму Ширина грузовой площади поперечной рамы равна шагу поперечных рам bf = 6,0 м (рис. 9.1). Высота здания от уровня земли 0,15 + 3 4,8 + 0,85 = 15,4 м (рис. 9.2). Расчетные погонные нагрузки на поперечную раму: Постоянная G = g bf n = 3,58 6,0 1,0 = 21,5 кН/м, где g – расчетная нагрузка от собственного веса плиты перекрытия и пола. Собственный вес стоек и ригелей поперечной рамы учитывается в ПВК SCAD нажатием кнопки "Собственный вес". Технологическая (полезная) V = v f bf n = 7,0 1,2 6,0 1,0 = 50,4 кН/м, где f – коэффициент надежности по нагрузке, определяется по [2]. Снеговой и ветровой районы определяются в зависимости от места строительства по картам [2]. Величины снеговых и ветровых нагрузок определяются по прил. 1, табл. П.1.4; П.1.5. Снеговой район II, нормативная снеговая нагрузка на горизонтальную поверхность Sg = 1,0 кПа. Снеговая S = сe сt μ Sg bf f n = 1 1 1 1,0 6,0 1,4 1 = 8,4 кН/м. Ветровой район III, нормативная ветровая нагрузка w0 = 0,38 кПа. 53 Ветровая q = с w0 к(ze)[1 + (ze)] bf f n, где с – аэродинамический коэффициент, определяется по [2, прил. В1, табл. В.2]: для вертикальных стен прямоугольных в плане зданий с наветренной стороны с = 0,8 и с подветренной стороны с = - 0,5; ze - эквивалентная высота, определяется согласно [2, п. 11.1.5]: ze = h = 15,4 м, т.к. h = 15,4 м < d = 17,25 м, где h - высота здания, d - размер здания в направлении, перпендикулярном направлению ветра (поперечный размер); к(ze) - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления для эквивалентной высоты ze , определяется по [2, табл. 11.2]: для ze = 15,4 м и типа местности "В" (тип местности студент назначает самостоятельно) линейной интерполяцией к(ze) ≈ 0,75; (в данной работе допускается принять к(ze) = кеd = 0,65 для высоты здания 15,4 м и для типа местности "В" по прил. 1, табл. П.1.6); (ze) - коэффициент пульсации давления ветра, принимаемый для эквивалентной высоты ze по [2, табл. 11.4]: для ze = 15,4 м и типа местности "В" линейной интерполяцией (ze) ≈ 1; - коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра, определяемый согласно [2, п. 11.1.11; табл. 11.6 и 11.7]: по рис. 11.2 основной координатной плоскостью, параллельно которой расположена расчетная поверхность, является плоскость zoy, тогда по [2, табл. 11.7] ρ = b = bf = 6 м и χ = h = 15,4 м, по [2, табл. 11.6] линейной интерполяцией ≈ 0,85. Тогда (с некоторым запасом): с наветренной стороны равномерно распределенное давление ветра: qакт = 0,8 0,38 0,75 [1 + 1 0,85] 6,0 1,4 1 = 3,5 кН/м, с подветренной стороны равномерно распределенное давление ветра: qпас = 0,5 0,38 0,75 [1 + 1 0,85] 6,0 1,4 1 = 2,2 кН/м. Схемы загружения плоской поперечной рамы внешними нагрузками представлены на рис. 9.3. 54 Рис. 9.1. Конструктивная схема здания. План 55 Рис. 9.2. Конструктивная схема здания. Разрез Рис. 9.3. Варианты загружения плоской поперечной рамы внешними нагрузками: 1 – постоянные нагрузки (собственный вес); 2 - 5 – технологическая (полезная) нагрузка; 6 – снеговая нагрузка; 7 – ветровая нагрузка слева; 8 – ветровая нагрузка справа 57 На основе конструктивной схемы здания (рис. 9.2) определяется геометрическая схема плоской поперечной рамы (рис. 9.4). Рис. 9.4. Геометрическая схема плоской поперечной рамы Многоэтажная железобетонная рама статически неопределима, и для ее расчета необходимо предварительно задать сечения ригелей и стоек. Сечения стоек назначаются 400х400, 400х600 или 600х600 мм, в зависимости от этажности и величины технологической нагрузки: чем больше этажей и величина технологической нагрузки, тем мощнее должно быть сечение колонны. Высота сечения ригелей h может быть назначена 400, 500, 600 мм. Ширина сечения ригелей b = 0,4-0,5h, при этом также должна обеспечиваться минимальная величина опирания плит перекрытия по верху ригеля. Таким образом, минимальная ширина сечения ригеля 250 мм. В данном примере приняты колонны с размерами поперечного сечения 600 600 мм и ригели с размерами поперечного сечения 600 250 мм. 58 Практическое занятие 10 РАСЧЕТ В ПВК SCAD ПЛОСКОЙ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ Статический расчет многоэтажной рамы выполняется методом конечных элементов (МКЭ) в проектно-вычислительном комплексе Structure CAD. Проектно-вычислительный комплекс Structure CAD (ПВК SCAD) предназначен для численного исследования на ЭВМ напряженно-деформированного состояния и устойчивости конструкций, а также и для автоматизированного выполнения ряда процессов конструирования. ПВК SCAD обеспечивает исследование широкого класса конструкций: пространственные стержневые системы, произвольные пластинчатые и оболочечные системы, мембраны, массивные тела, комбинированные системы - рамно-связные конструкции высотных зданий, плиты на грунтовом основании, ребристые пластинчатые системы, многослойные конструкции. Расчет выполняется на статические и динамические нагрузки. По единой методике рассчитываются стержневые, пластинчатые и комбинированные системы. Удобно моделируются разнообразные граничные условия и нагрузки. В ПВК SCAD включено большое количество типов конечных элементов: стержни, четырехугольные и треугольные элементы плиты, оболочки (изотропный и ортотропный материал, многослойные конструкции), четырехугольные и треугольные элементы плиты на упругом основании; пространственные элементы в виде тетраэдра, параллелепипеда, восьмигранника общего вида; одномерный и двумерные (треугольный и четырехугольный) элементы для решения осесимметричной задачи теории упругости; специальные элементы, моделирующие связь конечной жесткости, упругую податливость между узлами; элементы, задаваемые численной матрицей жесткости. Универсальность и легкая адаптация к проблеме позволяют применять Structure CAD при автоматизации проектирования различных инженерных объектов. В программном комплексе Structure CAD реализованы строительные нормы и правила, действующие в момент разработки программы. 59 В результате расчета определены расчетные усилия и требуемое армирование элементов рамы. Запустить ПВК SCAD: Пуск | Все программы | SCAD Office 21.1 | SCAD++ или двойным щелчком левой кнопки мыши по ярлыку прона рабочем столе, который может находиться в граммы папке SCAD Office 21.1. В раскрывшемся окне программы на панели "Общие операции" нажать кнопку "Новый проект" (рис. 10.1). Рис. 10.1. Фрагмент интерфейса ПВК SCAD в начале работы В открывшемся окне "Новый проект" в раскрывающемся списке "Тип схемы" должно быть установлено "2 – Плоская рама" (рис. 10.2). Рис. 10.2. Диалоговое окно "Новый проект" 60 В окне "Новый проект" нажать кнопку "Единицы измерений" и в появившемся окне "Параметры" (рис. 10.3) на вкладке "Единицы измерения" установить удобные для использования единицы измерения (например, для линейных размеров - м, размеров сечений - мм, сил кН) из раскрывающихся списков. Рис. 10.3. Диалоговое окно "Параметры", вкладка "Единицы измерения" 61 Для распределенных сил рекомендуется установить единицы "кН / м", которые в раскрывающемся списке вначале отсутствуют. справа от Для появления в списке "кН / м" нужно нажать кнопку списка с единицами измерения распределенных сил и в открывшемся окне "Настройки единицы измерения" (рис. 10.4) в списке "Сила" выбрать "кН" и нажать "ОК". Рис. 10.4. Диалоговое окно "Настройки единицы измерения" Для настройки единиц измерения результатов расчета в окне "Параметры" перейти на вкладку "Единицы измерения результатов" (рис. 10.5). Рекомендуется для сил установить значение "кН", а для моментов сил с помощью кнопки жать "ОК" в окне "Параметры". установить значение "кНм". На- Рис. 10.5. Диалоговое окно "Параметры" (фрагмент), вкладка "Единицы измерения результатов" 62 В окне "Новый проект" нажать кнопку "Нормы проектирования", после чего появится окно "Настройки норм проектирования", в списках которого рекомендуется установить действующие нормативные документы (рис. 10.6). Рис. 10.6. Диалоговое окно "Настройки норм проектирования" Нажать кнопку "ОК" в окне "Настройки норм проектирования". Коэффициент надежности по ответственности установить равным 1. Нажать кнопку "ОК" в окне "Новый проект". В открывшемся окне "Сохранить как" в окошке "Имя файла" задать имя файла, например, свою фамилию (рис. 10.7). С помощью списка "Папка" указать адрес сохраняемого файла. Нажать "Сохранить". Рис. 10.7. Диалоговое окно "Сохранить как" 63 После этого откроется экран управления проектом SCAD++ (рис. 10.10). Сделать щелчок левой кнопкой мыши на пункте "Расчетная схема" папки "ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ" (рис. 10.10), после чего интерфейс программы примет вид, изображенный на рис. 10.8. Рис. 10.8. Интерфейс SCAD++ Для отображения на экране панелей "Фильтры отображения" и "Визуализация" кнопки "Показать/скрыть фильтры" и "Показать/скрыть панель визуализации" должны быть нажаты. Перейти на вкладку "Схема" (рис. 10.9), на которой нажать кнопку "Генерация прототипа рамы". Рис. 10.9. Вкладка "Схема" В открывшемся окне "Выбор конфигурации рамы" выбрать щелчком изображение многоэтажной рамы (рис. 10.11). Нажать "ОК". 64 Рис. 10.10. Экран управления проектом SCAD 65 Рис. 10.11. Диалоговое окно "Выбор конфигурации рамы" В диалоговом окне "Задание параметров регулярной рамы" (рис. 10.12) в соответствующих окошках задать параметры рассчитываемой рамы: длины пролетов, высоты этажей, количество пролетов и этажей (см. рис. 9.4); установить связи (по умолчанию связи установлены). Рис. 10.12. Диалоговое окно "Задание параметров регулярной рамы" Для задания жесткостей колонн рамы в области "Жесткости" нажать кнопку "Колонны". В появившемся окне "Жесткости стержневых элементов" (рис. 10.13) установить переключатель "Параметрические сечения", а затем выйти на вкладку "Параметрические сечения" (рис. 10.14). В области "Материал" из раскрывающегося списка выбрать материал колонн рамы - "Бетон тяжелый В25". В области 66 "Сечение" должна быть нажата кнопка, соответствующая форме поперечного сечения колонны – в нашем случае - прямоугольник. Задать габаритные размеры поперечного сечения колонн в соответствующих единицах измерения. Нажать кнопку "ОК". Рис. 10.13. Диалоговое окно "Жесткости стержневых элементов". Вкладка "Общие данные" Для задания жесткостей ригелей рамы нажать в окне "Задание параметров регулярной рамы" в области "Жесткости" кнопку "Ригели". В открывшемся окне "Жесткости стержневых элементов" на вкладке "Общие данные" в области "Способ задания" переключатель должен находиться в положении "Параметрические сечения". Затем перейти на вкладку "Параметрические сечения" (рис. 10.15). В области "Материал" из списка выбрать материал ригелей рамы – "Бетон тяжелый В25". В области "Сечение" должна быть нажата кнопка, соответствующая форме поперечного сечения ригеля – прямоугольник. Задать габаритные размеры поперечного сечения ригелей в соответствующих единицах измерения. Нажать "ОК". 67 Рис. 10.14. Диалоговое окно "Жесткости стержневых элементов". Вкладка "Параметрические сечения". Задание жесткости колонн Рис. 10.15. Диалоговое окно "Жесткости стержневых элементов". Вкладка "Параметрические сечения". Задание жесткости ригелей 68 В окне "Задание параметров регулярной рамы" нажать "ОК", после чего на экране появится расчетная схема рамы. На панели "Фильтры отображения" нажать кнопки "Номера элементов" и "Связи". После чего на расчетной схеме отобразятся номера элементов и условные обозначения связей (рис. 10.16). Рис. 10.16. Отображение расчетной схемы рамы с номерами элементов и связями Перейти на вкладку "Управление", нажать кнопку "Печать", в открывшемся окне "Текст комментариев для печати" (рис. 10.17) в тексте комментариев написать: "Схема разбивки плоской поперечной рамы на конечные элементы с отображением их нумерации и связей". Нажать "ОК". В окне "Печать" выбрать принтер и нажать "Печать". В результате будет получена распечатка схемы рамы с номерами конечных элементов. Перейти на вкладку "Загружения" (рис. 10.18). Для отображения распределенных нагрузок на панели "Фильтры отображения" нажать кнопки "Значения нагрузок". "Распределенные нагрузки" и 69 Рис. 10.17. Диалоговое окно "Текст комментариев для печати" Рис. 10.18. Вкладка "Загружения" "Нагрузки на На вкладке "Загружения" нажать кнопку стержни", после чего откроется окно "Задание нагрузок на стержневые элементы" (рис. 10.19). Рис. 10.19. Диалоговое окно "Задание нагрузок на стрежневые элементы" В этом окне должны быть установлены переключатели: Система координат нагрузки - "Общая система координат"; Вид нагрузки – "Распределенная"; 70 Направление действия нагрузки – Силы – Z. В окошко "Значение нагрузки" вписывается величина постоянной нагрузки в соответствующих единицах измерения, например, 21.5 кН/м. Разделителем между целой и дробной частями числа является точка, а не запятая. Нажать "ОК". Щелкнуть правой кнопкой мыши в графическом экране и в открывшемся меню выбрать "Немедленное выполнение" (рис. 10.20). Рис. 10.20. Контекстное меню. "Немедленное выполнение" активно Выбрать все ригели наведением на них курсора и щелчком левой кнопкой мыши на каждом. Таким образом, к выбранным элементам будет приложена заданная постоянная нагрузка (рис. 10.21). Рис. 10.21. Фрагмент рамы с отображением приложенной постоянной нагрузки Для учета собственного веса колонн и ригелей нажать кнопку "Собственный вес", задав коэффициент включения собственного веса равным 1.1 (рис. 10.22). Нажать "ОК" в окне "Собственный вес". 71 Рис. 10.22. Диалоговое окно "Собственный вес" Для сохранения загружения на вкладке "Загружения" нажать кнопку "Сохранить/Добавить загружение". В окне "Сохранение загружения" (рис. 10.23) в окошке "Имя:" задать имя загружения – "Постоянное". В раскрывающихся списках указать тип загружения "Постоянные нагрузки" и вид нагрузки "Вес бетонных, железобетонных, каменных и деревянных конструкций". Нажать кнопки "Записать как новое" и "ОК". Рис. 10.23. Диалоговое окно "Сохранение загружения" На экране отобразится расчетная схема без нагрузок. Аналогично создать второе загружение: нажать кнопку "Нагрузки на стержни", в окне "Задание нагрузок на стержневые элементы" в окошке "Значение нагрузки" вписать величину временной (технологической) нагрузки, нажать "ОК". Выбрать все ригели перекрытий 72 (ригели покрытия не выбирать). Сохранить загружение под именем "Технологическая_1" аналогично созданию постоянного загружения, выбрав "Длительные нагрузки" в списке "Тип загружения" и "Вес стационарного оборудования" в списке "Вид нагрузки" (рис. 10.24). Рис. 10.24. Диалоговое окно "Сохранение загружения" Далее аналогичным образом создать загружения "Технологическая_2, 3, 4", "Снеговая" в соответствии со схемами приложения нагрузки (рис. 9.3). Для снеговой нагрузки в списке "Тип загружения" установить "Кратковременные нагрузки", а в списке "Вид нагрузки" - "Полные снеговые нагрузки". При создании загружения "Ветер_слева" в окне "Задание нагрузок на стержневые элементы" изменить направление действия нагрузки на "X" и перед значением нагрузки поставить "минус", чтобы нагрузка была приложена по направлению оси "Х". Для ветровых нагрузок в списке "Тип загружения" установить "Кратковременные нагрузки", а в списке "Вид нагрузки" - "Ветровые нагрузки". После создания всех загружений перейти на вкладку "Управле"Выйти на экран управления проектом". На ние" и нажать кнопку экране появится дерево управления проектом, в котором в папке "Специальные исходные данные" указать пункт "Расчетные сочетания усилий и перемещений" (рис. 10.25). 73 Рис. 10.25. Фрагмент дерева управления проектом В диалоговом окне "Расчетные сочетания усилий и перемещений" (рис. 10.26) в столбце "Активное загружение" пометить все загружения красными "галочками". В столбце "Взаимоисключения" отметить "галочками" все технологические и ветровые загружения. В области "Связи загружений" нажать кнопку "Взаимоисключение" и заполнить окно "Взаимоисключающие загружения" как на рис. 10.27. Нажать "ОК". Рис. 10.26. Диалоговое окно "Расчетные сочетания усилий" 74 Рис. 10.27. Диалоговое окно "Взаимоисключающие загружения" Выбрать в папке "РАСЧЕТ" пункт "Линейный" (рис. 10.28). Рис. 10.28. Фрагмент экрана управления проектом В окне "Параметры расчета" (рис. 10.30) нажать кнопки "Дополнительные действия", "Восстановить значения по умолчанию" и "ОК". Ответить "Да" на запрос "Проект был модифицирован. Сохранить изменения?" (рис. 10.29). Рис. 10.29. Запрос о сохранении модификаций проекта После окончания расчета в окне выполнения расчета (рис. 10.31) нажать кнопку "Закрыть окно расчета". На вкладке "Протокол" в случае успешного окончания расчета в конце протокола будет написано: "ЗАДАНИЕ ВЫПОЛНЕНО". Желательно просмотреть вкладку "Ошибки и предупреждения". На экране управления проектом в папке "РАСЧЕТ" выбрать пункт "Расчетные сочетания усилий" (рис. 10.32). 75 Рис. 10.30. Диалоговое окно "Параметры расчета" Рис. 10.31. Окно выполнения расчета 76 Рис. 10.32. Фрагмент экрана управления проектом Нажать кнопку "Закрыть окно расчета" в окне выполнения расчета после появления в протоколе расчета строки "ЗАДАНИЕ ВЫПОЛНЕНО". В папке "РЕЗУЛЬТАТЫ" выбрать пункт "Графический анализ" (рис. 10.33). Рис. 10.33. Фрагмент дерева управления проектом На вкладке "Перемещения" ознакомиться с деформированными схемами рамы от разных загружений путем нажатия кнопок "Со- вместное отображение исходной и деформированной схемы" или "Отображение деформированной схемы", используя списки "Выбор загружения" и "Вид перемещений". На вкладке "Эпюры усилий" (рис. 10.34) просмотреть эпюры основных расчетных усилий M, N, Q от разных загружений путем выбора соответствующего усилия в списке "Выбор вида усилия", загружения в списке "Выбор загружения" и нажатия кнопки усилий". "Эпюры Рис. 10.34. Вкладка "Эпюры усилий" 77 "Оцифровка изополей/изолиний" на панели "ВизуаКнопка лизация результатов" предназначена для оцифровки эпюр. На рис. 10.35 приведен пример построения эпюры N от загружения "Постоянные" с оцифровкой значений. Рис. 10.35. Эпюра продольных сил N от загружения "Постоянные" На вкладке "Железобетон" (рис. 10.36) нажать кнопку "Ввод данных", после чего вкладка примет вид, изображенный на рис. 10.37. Рис. 10.36. Вкладка "Железобетон" 78 Рис. 10.37. Вкладка "Железобетон", ввод данных должны быть установлены действуюС помощью кнопки щие нормы проектирования (рис. 10.38). Рис. 10.38. Диалоговое окно "Настройка норм проектирования" Нажать кнопку "Создание групп армирования стержней", выбрать щелчками все колонны (после выбора конечные элементы приобретают красный цвет), нажать "Подтверждение", после чего появится окно "Армирование стержней", вкладки "Общие параметры" и "Бетон" которого нужно заполнить как на рис. 10.39 - 10.40, нажать кнопку "Добавить" и "Выход". Ответить "Да" на запрос о сохранении изменений в схеме (рис. 10.41). Нажать кнопку "Создание групп армирования стержней", выбрать все ригели, нажать "Подтверждение", после чего снова появится окно "Армирование стержней" (рис. 10.42). Вкладку "Общие параметры" нужно заполнить как на рис. 10.42, на вкладке "Бетон" задать класс бетона В25. Нажать кнопку "Добавить" и "Выход". Ответить "Да" на запрос о сохранении изменений в схеме (рис. 10.41). 79 Рис. 10.39. Диалоговое окно "Армирование стержней", вкладка "Общие параметры". Конструктивная группа - Колонны "Подбор арматуНа вкладке "Железобетон" нажать кнопку ры", после чего вкладка примет вид, изображенный на рис. 10.43. Нажать кнопку "Подбор арматуры" (которая недоступна в демоверсии программы). 80 Рис. 10.40. Диалоговое окно "Армирование стержней", вкладка "Бетон". Конструктивная группа - Колонны Рис. 10.41. Запрос о сохранении изменений в схеме 81 Рис. 10.42. Диалоговое окно "Армирование стержней", вкладка "Общие параметры". Конструктивная группа - Ригели Рис. 10.43. Вкладка "Железобетон", подбор арматуры После выполнения программой расчета армирования просмотреть эпюры арматуры, используя кнопку "Отображение эпюр армирования стержней" и список "Задание типа информации". Нажать кноп82 , после чего ку "Формирование отчета о подборе арматуры" появится окно "Формирование отчета подбора арматуры" (рис. 10.44). Нажать "ОК", указать адрес сохранения файла. Рис. 10.44. Диалоговое окно "Формирование отчета о подборе арматуры" Полученный текстовый документ распечатать. Ниже приведен фрагмент отчета подбора арматуры. 83 Арматура Класс Продольная Поперечная A400 A240 Коэффициент условий работы 1 1 Бетон Вид бетона: Тяжелый Класс бетона: B25 Поперечная арматура интенсивность в см2/м Продольная арматура площадь в см2 диаметры () в мм шаг (S) в мм № СеэлеТип чение мента S1 Несимметричная S2 S3 S4 % Симметричная S1 S3 % W1 W2 b = 600 мм h = 600 мм a1 = 35 мм a2 = 35 мм 1 1 2 3 4,38 4,38 314 314 4,38 4,38 314 314 4,38 4,38 314 314 0,258 4,38 314 0,258 4,38 314 0,258 4,38 314 0,258 0,258 0,258 b = 600 мм h = 600 мм a1 = 35 мм a2 = 35 мм 3 1 2 3 4,38 4,38 314 314 4,38 4,38 314 314 4,38 4,38 314 314 0,258 4,38 314 0,258 4,38 314 0,258 4,38 314 0,258 0,258 0,258 b = 250 мм h = 600 мм a1 = 35 мм a2 = 35 мм 2 1 2 3 1,48 12,68 210 518 6,53 1,48 222 210 1,48 14,18 210 232 1,003 12,21 228 0,567 6,53 222 1,109 13,47 232 1,729 11,11 0,924 1,907 11,61 b = 250 мм h = 600 мм a1 = 35 мм a2 = 35 мм 8 1 2 3 1,48 13,72 210 232 6,33 1,48 222 210 1,48 13,53 210 232 1,077 13,09 232 0,553 6,33 222 1,063 12,93 232 1,853 11,34 0,897 1,83 11,17 84 Практическое занятие 11 НАЗНАЧЕНИЕ АРМИРОВАНИЯ КОЛОННЫ И РИГЕЛЯ 11.1. Подбор арматуры колонны Крайняя колонна первого этажа (элемент 1). Сечение 600 х 600 мм. Схемы армирования колонн, в зависимости от размеров их поперечного сечения, представлены на рис. 11.1. Рис. 11.1. Схемы армирования колонн: а – колонна сечением 40х40 см; б – то же, 60х40 см; в – то же, 60х60 см. Армирование симметричное (рис. 11.2). Рис. 11.2. Симметричное армирование Требуемая площадь продольной арматуры по расчету S1 = = 4,38 см2. По табл. П.1.7 прил. 1 в качестве рабочей продольной арматуры S1 принимаем 316 А400 (А-III) c А s = 6,03 см2 > S1. В качестве арматуры S3 по конструктивным требованиям приняты 12 А400 (А-III). Поперечное армирование 6 А240 (А-I) назначается из условия сварки (прил. 1, табл. П.1.8) с шагом не более 15 = 15 16 = 240 мм 85 (где - диаметр продольных стержней). Шаг поперечной арматуры принят 200 мм. Колонна армируется плоскими сварными каркасами, объединенными в пространственный каркас. Если крайние плоские каркасы имеют промежуточные продольные стержни, то они должны связываться шпильками с продольными стержнями, расположенными у противоположной грани. Шаг шпилек равен шагу поперечных стержней (рис. 11.1, в). Торцевые участки колонн должны быть усилены сварными сетками косвенного армирования в количестве не менее 4 шт. Требования к сеткам изложены в [7, п. 5.24]. 11.2. Определение геометрической длины колонны Геометрическая длина колонны одноэтажной разрезки первого этажа (рис. 11.3) lколонны = 4 800 + 1 000 + 1 050 = 6 850 мм. Рис. 11.3. К определению длины колонны одноэтажной разрезки первого этажа 86 Расстояние от верхнего края колонны до консоли а = 1000 + hпола + hплиты + hригеля = 1 000 + 100 + 300 + 600 = 2 000 мм. Для монтажа колонны должны быть предусмотрены монтажные отверстия диаметром 50 мм в пределах консоли, а также в верхней и нижней частях ствола колонны. 11.3. Стыки колонн Варианты конструкции жесткого стыка колонн по высоте приведены на рис. 11.4. Рис. 11.4. Конструкция жесткого стыка колонн с ванной сваркой арматурных выпусков: а – при четырех угловых арматурных выпусках; б – при арматурных выпусках по сторонам сечения колонны 1 – ванная сварка; 2 – центрирующая прокладка; 3 – хомут, устанавливаемый на монтаже; 4 – арматурные выпуски; 5 – бетон замоноличивания в подрезках; 6 – сетки косвенного армирования При четырех арматурных выпусках для удобства сварки устраивают специальные угловые подрезки бетона длиной 150 мм; при арматурных выпусках по периметру сечения подрезку бетона делают по всему периметру. Концы колонн, а также места подрезки бетона уси87 ливают поперечными сетками и заканчивают стальной центрирующей прокладкой (для удобства рихтовки на монтаже). После установки и выверки стыкуемых элементов колонны и сварки арматурных выпусков устанавливают дополнительные монтажные хомуты диаметром 10-12 мм. Полости стыка (подрезка бетона) и узкий шов между торцами элементов замоноличивают в инвентарной форме под давлением. 11.4. Подбор арматуры ригеля Ригель (элемент 8). Сечение 600 (h) х 250 мм. Армирование несимметричное. Схема армирования ригеля приведена на рис. 11.5. Рис. 11.5. Схема армирования ригеля Нижний пояс: Сечение 2-2: требуемая площадь арматуры S1 = 6,33 см2. Принимаем в качестве продольной рабочей арматуры 216 + 218 А400 (А-III) c А s = 4,02 + 5,09 = 9,11 см2 > S1. Сечения 1-1 и 3-3: произведен обрыв 216 А400 (А-III), стержни большего диаметра доведены до опор, таким образом, армирование 218 А400 (А-III). 88 Верхний пояс: Сечение 1-1 (3-3): требуемая площадь арматуры S2 = 13,72 см2. Принимаем в качестве продольной рабочей арматуры 225 + 220 А400 (А-III) c А s = 9,82 + 6,28 = 16,1 см2 > S2. Сечение 2-2: армирование 220 А400 (А-III) (произведен обрыв 225). Поперечное армирование (из условия сварки) 8 А240 (А-I) с шагом: s = 0,5 h = 0,5 600 = 300 мм на приопорных участках длиной l/4; s = 0,75 h = 0,75 600 = 450 мм в средней части пролета. Ригель армируется двумя плоскими сварными каркасами, объединяемыми в пространственный каркас поперечными соединительными стержнями, установленными с шагом 500 мм в верхней и нижней частях каркасов. Опирание ребристых плит перекрытия на ригель осуществляется через закладные детали, установленные с шагом, равным ширине плит. Для монтажа ригеля должны быть предусмотрены монтажные петли или отверстия диаметром 50 мм в приопорных частях ригеля. 11.5. Конструкция стыка ригеля с колонной Надопорные стержни на опорах свариваются дуговой ванной сваркой через промежуточные вставки длиной 150 мм с соединительными стержнями того же диаметра и класса, пропущенными через тело колонн. Опирание ригеля на консоль колонны осуществляется через закладное изделие, которое сваривается с закладной деталью консоли колонны монтажными швами. Для удобства замоноличивания стыка между торцом ригеля и гранью колонны предусматривается зазор 50… 110 мм (рис. 11.6). 89 Рис. 11.6. Конструкция жесткого стыка на консолях ригеля с колонной: 1 – арматурные выпуски из ригеля и колонны; 2 – ванная сварка; 3 – вставка арматуры; 4 – поперечные стержни, привариваемые на монтаже; 5 – бетон замоноличивания; 6 – стальные закладные детали 11.6. Определение геометрической длины ригеля Длина среднего ригеля (рис. 11.7) lригеля = 5750 – 2 300 – 2 50 = 5050 мм. Рис. 11.7. К определению длины среднего ригеля 90 Практическое занятие 12 РАСЧЕТ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОЙ СБОРНОЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЯ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ 1 ГРУППЫ Расчет выполняется в соответствии с требованиями [1-3] и включает в себя: определение расчетного пролета плиты; сбор нагрузок; выбор расчетной схемы и определение расчетных усилий (изгибающих моментов и поперечных сил); установление размеров поперечного сечения плиты; определение характеристик прочности бетона и арматуры; расчет прочности плиты по сечению, нормальному к продольной оси; расчет полки ребристой плиты на местный изгиб; расчет прочности плиты по сечению, наклонному к продольной оси. Примеры расчета приведены в [11, 13, 15]. Практическое занятие 13 РАСЧЕТ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОЙ СБОРНОЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЯ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ 2 ГРУППЫ Расчет выполняется в соответствии с требованиями [1-3] и включает в себя: определение геометрических характеристик приведенного сечения; определение потерь предварительного напряжения арматуры; расчет по образованию трещин, нормальных к продольной оси; расчет по раскрытию трещин, нормальных к продольной оси; определение прогиба плиты. Примеры расчета приведены в [11, 13, 15]. 91 Практическое занятие 14 ВЫПОЛНЕНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ СБОРНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ: ПЛИТЫ, РИГЕЛЯ, КОЛОННЫ Разрабатываются опалубочные чертежи, схемы армирования многопустотной или ребристой сборной железобетонной предварительно напряженной плиты перекрытия, сборных железобетонных колонны одно- или двухэтажной разрезки и ригеля без предварительного напряжения, а также необходимые сечения, разрезы, узлы, спецификация арматуры. Чертеж выполняется в программе AutoCAD на формате А1 с учетом требований [10]. 92 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. ГОСТ 27751-2014 "Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения". 2. СП 20.13330.2016 "Нагрузки и воздействия". Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*. 3. СП 63.13330.2012 "Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения". Актуализированная редакция СНиП 5201-2003. 4. СП 52-101-2003 Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения. 5. СП 52-103-2007 Железобетонные монолитные конструкции зданий. 6. СП 15.13330.2012 Каменные и армокаменные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-22-81*. 7. СНиП 2.03.01-84* Бетонные и железобетонные конструкции 8. ГОСТ 14098-2014 Соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций. Типы, конструкции и размеры. 9. ГОСТ 23279-2012. Сетки арматурные сварные для железобетонных конструкций и изделий. Общие технические условия 10. ГОСТ Р 21.1101-2013. Система проектной документации для строительства (СПДС). Основные требования к проектной и рабочей документации. 11. Байков, В.Н. Железобетонные конструкции / В.Н. Байков, Э.Е. Сигалов. - М.: Стройиздат, 1993. 12. Бондаренко, В.М. Железобетонные и каменные конструкции: учебник для строит. спец. вузов / В.М. Бондаренко, Р.О. Бакиров, В.Г. Назаренко, В.И. Римшин; под ред. В.М. Бондаренко. – 5-е изд., стер. – М.: Высш. шк., 2008. – 887 с. 13. Бондаренко, В.М. Примеры расчета железобетонных и каменных конструкций: учеб. пособие / В.М. Бондаренко, В.И. Римшин. М.: Высш. шк., 2006. - 504 с.: ил. 93 14. Заикин, А.И. Железобетонные конструкций одноэтажных промышленных зданий (примеры расчета): учеб. пособие / А.И. Заикин. - М.: АСВ, 2004. – 272 с. 15. Заикин, А.И. Проектирование железобетонных конструкций многоэтажных промышленных зданий: учеб. пособие / А.И. Заикин. М.: АСВ, 2003. – 200 с. 16. Кузнецов В. С. Железобетонные монолитные перекрытия и каменные конструкции многоэтажных зданий : Курсовое и дипломное проектирование : учеб. пособие для вузов / В. С. Кузнецов, А.Н. Малахова, Е. А. Прокуронова. - М. : АСВ, 2009. - 216 с. 17. Маилян, Р.Л. Строительные конструкции: учеб. пособие / Р.Л. Маилян, Д.Р. Маилян, Ю.А. Веселев. – Ростов н/Д: Феникс, 2005. – 880 с. 18. Соколов Б.С. Каменные и армокаменные конструкции : [автоматизир. учеб. комплекс] / Б.С. Соколов, А.Б. Антаков. - М. : АСВ, 2008. - 96 с. 19. Фролов, А.К. Проектирование железобетонных, каменных и армокаменных конструкций: учеб. пособие / А.К. Фролов [и др.]. – М.: АСВ, 2004. – 176 с. 20. Семенов, А.А. Проектно-вычислительный комплекс SCAD в учебном процессе. Часть II. Применение при расчете железобетонных конструкций в курсовом и дипломном проектировании: учеб. пособие / А.А.Семенов, А.И.Габитов - М: Изд-во СКАД СОФТ, 2011. - 280 с. 21. http://scadsoft.com 22. http://lira-soft.com 23. http://www.cntd.ru 94 ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Таблица П.1.1 Расчетные сопротивления бетона Вид сопротивления Сжатие осевое (призменная прочность) Rb Растяжение осевое Rbt Расчетные значения сопротивления бетона для предельных состояний первой группы Rb и Rbt , МПа, при классе бетона по прочности на сжатие В10 В15 В20 В25 В30 В35 В40 В45 В50 В55 В60 6,0 8,5 0,56 0,75 11,5 14,5 17,0 19,5 22,0 25,0 27,5 30,0 33,0 0,9 1,05 1,15 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 Таблица П.1.2 Расчетные сопротивления арматуры Расчетные значения сопротивления арматуры для предельных состояний первой группы, МПа растяжению Арматура классов Сжатию Поперечной (хоПродольной RSC мутов и отогнутых RS стержней) RSW А240 (А-I) 215 170 215 А300 (А-II) 270 215 270 А400 (А-III) 355 285 355 А500 435 300 435 (400) А-600 (А-IV) 520 Не более 300 МПа 470 (400) А-800 (A-V) 695 500 (400) и не более 0,8 sp (с учетом всех поА-1000 (A-VI) 830 500 (400) терь) В500 (Вр-1) 415 300 415 (360) Вр-1200 (Вр-II) 1000 500 (400) Вр-1300 (Вр-II) 1070 500 (400) Не более 300 МПа Вр-1400 (Вр-II) 1170 500 (400) и не более 0,8 sp Вр-1500 (Вр-II) 1250 500 (400) (с учетом всех потерь) К1400 (К-7) 1170 500 (400) К1500 (К-7, К-19) 1250 500 (400) Примечание: значения RSC в скобках используют только при расчете на кратковременное действие нагрузки 95 Таблица П.1.3 Коэффициенты , , m для расчета изгибаемых элементов прямоугольного профиля, армированных одиночной арматурой 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,20 0,21 0,22 0,23 0,24 0,25 0,26 0,27 0,28 0,29 0,30 0,31 0,32 0,33 0,34 0,35 0,36 0,37 0,995 0,990 0,985 0,980 0,975 0,970 0,965 0,960 0,955 0,950 0,945 0,940 0,935 0,930 0,925 0,920 0,915 0,910 0,905 0,900 0,895 0,890 0,885 0,880 0,875 0,870 0,865 0,860 0,855 0,850 0,845 0,840 0,835 0,830 0,825 0,820 0,815 m 0,010 0,020 0,030 0,039 0,049 0,058 0,068 0,077 0,086 0,095 0,104 0,113 0,122 0,130 0,139 0,147 0,156 0,164 0,172 0,180 0,188 0,196 0,204 0,211 0,219 0,226 0,234 0,241 0,248 0,255 0,262 0,269 0,276 0,282 0,289 0,295 0,302 0,38 0,39 0,40 0,41 0,42 0,43 0,44 0,45 0,46 0,47 0,48 0,49 0,50 0,51 0,52 0,53 0,54 0,55 0,56 0,57 0,58 0,59 0,60 0,62 0,64 0,66 0,68 0,70 0,72 0,74 0,76 0,78 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 0,810 0,805 0,800 0,795 0,790 0,785 0,780 0,775 0,770 0,765 0,760 0,755 0,750 0,745 0,740 0,735 0,730 0,725 0,720 0,715 0,710 0,705 0,700 0,690 0,680 0,670 0,660 0,650 0,640 0,630 0,620 0,610 0,600 0,575 0,550 0,525 0,500 m 0,308 0,314 0,320 0,326 0,332 0,338 0,343 0,349 0,354 0,360 0,365 0,370 0,375 0,380 0,385 0,390 0,394 0,399 0,403 0,407 0,412 0,416 0,420 0,428 0,435 0,442 0,449 0,455 0,461 0,466 0,471 0,476 0,480 0,489 0,495 0,499 0,500 96 Таблица П.1.4 Нормативные значения веса снегового покрова Снеговые районы Российской Федерации Sg , кПа I II III IV V VI VII VIII 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 Таблица П.1.5 Нормативные значения ветрового давления Ветровые районы Российской Федерации wo , кПа Iа I II III IV V VI VII 0,17 0,23 0,30 0,38 0,48 0,60 0,73 0,85 Таблица П.1.6 Коэффициент учета изменения давления ветра по высоте и типу местности кed Высота Н*, м 0-5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 кed для типов местности А В С 0,750 0,500 0,400 0,758 0,505 0,400 0,776 0,516 0,400 0,799 0,530 0,400 0,826 0,545 0,400 0,854 0,563 0,400 0,882 0,579 0,401 0,907 0,596 0,405 0,930 0,611 0,410 0,951 0,626 0,416 0,972 0,641 0,422 0,992 0,655 0,430 1,012 0,669 0,437 1,031 0,684 0,445 1,049 0,698 0,454 1,068 0,711 0,463 1,085 0,725 0,471 1,102 0,736 0,480 Высота Н*, м 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 кed для типов местности А В С 1,117 0,750 0,489 1,131 0,762 0,497 1,145 0,773 0,506 1,158 0,784 0,514 1,171 0,795 0,523 1,183 0,805 0,531 1,195 0,815 0,540 1,206 0,825 0,548 1,217 0,835 0,557 1,228 0,845 0,565 1,239 0,855 0,573 1,249 0,864 0,582 1,259 0,874 0,590 1,269 0,883 0,599 1,279 0,892 0,607 1,289 0,901 0,616 1,299 0,910 0,624 1,309 0,920 0,632 * Н – расстояние от уровня земли до ригеля рамы в расчетной схеме. Типы местности: А – открытые побережья морей, озер и водохранилищ, пустыни, степи, лесостепи, тундра; В – городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м; С – городские районы с застройкой зданиями высотой более 25 м. При определении ветровой нагрузки типы местности могут быть различными для разных расчетных направлений ветра. 97 Таблица П.1.7 9 10 0,071 0,126 0,196 0,283 0,385 0,503 0,636 0,785 1,131 1,539 2,011 2,545 3,142 3,801 4,909 6,158 8,042 10,18 12,56 0,14 0,25 0,39 0,57 0,77 1,01 1,27 1,57 2,26 3,08 4,02 5,09 6,28 7,6 9,82 12,32 16,08 20,36 25,12 0,21 0,38 0,59 0,85 1,15 1,51 1,91 2,36 3,39 4,62 6,03 7,63 9,41 11,4 14,73 18,47 24,13 30,54 37,68 0,28 0,50 0,79 1,13 1,54 2,01 2,54 3,14 4,52 6,16 8,04 10,18 12,56 15,20 19,63 24,63 32,17 40,72 50,24 0,35 0,63 0,98 1,42 1,92 2,51 3,18 3,93 5,65 7,69 10,05 12,72 15,71 19,00 24,54 30,79 40,21 50,9 62,8 0,42 0,76 1,18 1,70 2,31 3,02 3,82 4,71 6,79 9,23 12,06 15,27 18,85 22,81 29,45 36,95 48,25 61,08 75,36 0,49 0,88 1,37 1,98 2,69 3,52 4,45 5,5 7,92 10,77 14,07 17,81 21,99 26,61 34,36 43,1 56,30 71,26 87,92 0,57 1,01 1,57 2,26 3,08 4,02 5,09 6,28 9,05 12,31 16,08 20,36 25,14 30,41 39,27 49,26 64,34 81,44 100,5 0,64 1,13 1,77 2,55 3,46 4,53 5,72 7,07 10,18 13,85 18,10 22,90 28,28 34,21 44,13 55,42 72,38 91,62 113 0,71 1,26 1,96 2,83 3,85 5,03 6,36 7,85 11,31 15,39 20,11 25,45 31,42 38,01 49,09 61,58 80,42 101,8 125,6 0,052 0,092 0,144 0,222 0,302 0,395 0,499 0,617 0,888 1,208 1,578 1,998 2,466 2,984 3,853 4,834 6,313 7,99 9,87 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 В500 (В-1) Вр500 (Вр-1) 8 А1000 (А-VI) 7 А800 (А-V) 6 А600 (А-IV) 5 А500 4 А400 (А-III) 3 Сортамент арматурной проволоки А300 (А-II) 2 Сортамент горячекатаной стержневой арматуры из стали классов А240 (А-I) 1 Диаметр, мм 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 Расчетные площади поперечных сечений, см2, при количестве стержней Масса, кг/м Диаметр, мм Расчетные площади поперечных сечений и масса арматуры, сортамент горячекатаной стержневой арматуры, обыкновенной и высокопрочной арматурной проволоки Вр1200 Вр1300 Вр1400 Вр1500 ( Вр-II) – – – + – + – + + + + + + + + + + + + – – – – – – – + + + + + + + + + + + + – – – + – + – + + + + + + + + + + + + – – – – – – – + + + + + + + + + + + + – – – – – – – + + + + + + + – – – – – – – – – – – – + + + + + + + + + – – – – – – – – – – + + + + + + + – – – – – + + + – – – – – – – – – – – – – – – – + + + + + + – – – – – – – – – – – – – Примечание: знаком "+" отмечены прокатываемые диаметры 98 Таблица П.1.8 Соотношения между диаметрами свариваемых стержней в сварных сетках и каркасах, изготовляемых с помощью контактной точечной сварки Диаметр стержня одного направления, мм Наименьший допустимый диаметр стержня другого направления, мм 3 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 3 3 3 3 3 4 4 5 5 6 8 8 8 10 Учебно-методическое издание Кожихов Алексей Григорьевич ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ Учебно-методическое пособие для практических занятий (направление "Строительство") Редактор Я.В. Максименко Подписано в печать 16.08.2017 Формат 6084 1/16. Бумага офсетная. Печать цифровая. Усл. печ. л. 6,5. Уч.-изд. л. 6,04. Тираж 50 экз. Заказ № Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова Редакционно-издательский отдел ЮРГПУ (НПИ) 346428, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132 Отпечатано в ИД "Политехник" 346428, г. Новочеркасск, ул. Первомайская, 166 idp-npi@mail.ru 100
