Проектирование пространственного сварного каркаса

Для возможности свободной укладки каркаса в форму (опалубку) длина каркаса, т.е. длина позиций 3 и 12 (см.рис.5,б,г), должна быть на 20 мм меньше длины однопролетного ригеля (п.5.9 [2], п.5.37 [5]), т.е.

ℓ₃=ℓ+150+(350-60)-20, ℓ₁₂=ℓ+2(350-60)-20,

где ℓ - расчетный пролет (см.рис. к прил.4);

150 – половина глубины опирания ригеля на стену, мм;

(350-60) – глубина опирания ригеля на консоль, мм (см. рис.2,в).

Длину остальных продольных стержней, изображенных на рис.5,б,г, нужно определить, используя результаты построения эпюры материалов (см.рис.5,в).

Так, если принять длину выпуска из ригеля равной 110 мм (в этом случае торец выпуска и край консоли находятся на одной вертикали), то ℓ₆=Х₆+20d₆, ℓ₇=Х₇+W₇, ℓ₁₇=Х₁₇+W₁₇, ℓ₁₆=Х₁₆+W₁₆, ℓ₁₅=Х₁₅+W₁₅.

Чтобы получить длину стержней поз.5, следует к расстоянию между левыми торцами поз.5 и 6 прибавить ℓ_an,5, следовательно, ℓ₅=ℓ+150-10-(Х₆+20d₆)+ℓ_an,5. Длину стержней поз.8 необходимо определить из условия, что к каждому из них помимо коротких поперечных стержней должны быть приварены два основных (длинных) поперечных стержня (рекомендуем принять d₈=d₅). Длина стержней поз.14 равна расстоянию между торцами стержней поз.16 и поз.15 плюс 2ℓ_an,14, значит, ℓ₁₄=ℓ- +2ℓ_an,14. Длина поз.4 равна расстоянию между точками Д и Д' плюс 2·20d₄ (аналогичным образом следует определить длину поз.13); иначе говоря, ℓ₄=ℓ- - + 2·20d₄, ℓ₁₃=ℓ- - +2W₁₃.

Высота каркаса, т.е. длина вертикального поперечного стержня ℓ_п=h₁+2К (рис.8,а), где h₁ – расстояние по высоте сечения между осями верхних и нижних продольных стержней h₁=h-2a_b-0,5d₃-0,5d₆. Здесь a_b – толщина защитного слоя бетона, для стержней у нижней грани элемента она должна быть кратна 5 мм, что необходимо для стандартизации фиксаторов положения арматуры (п.5.120 [5]). Величину К следует принимать по прил.5.

Рис.8. К определению поперечных размеров пространственного каркаса по высоте (а) и ширине (б) сечения

Ширина каркаса равна длине горизонтальных поперечных (соединительных) стержней ℓ_с (рис.8,б). Последняя принимается как наибольшее из двух значений: поверху ℓ_с=b₂+2K, понизу ℓ_с=b₁+2K, где расстояние по ширине сечения между осями угловых верхних продольных стержней b₂=b-2a_b-d₆, а между осями нижних стержней b₁=b-2a_b-d₃.

Поскольку значение поперечной силы убывает по мере приближения к середине пролета (см.рис.5,а), то шаг поперечных стержней не одинаков: на приопорных участках его назначают равным S₁, а в средней части пролета – S₂ (см.прил.5). Следует иметь в виду, что один из шагов может оказаться не кратным 50 мм.

Оси крайних вертикальных поперечных стержней должны находиться от торцов продольных стержней на расстоянии С (см.прил.5).

Минимальная длина участков, на которых поперечные стержни должны быть расположены с шагом S₁:

- у опоры А (1/4)ℓ+150 мм;

- у опоры В слева (350-60)+Х₆+20d₆;

- у опоры В справа (350-60)+Х₁₆+W₁₆;

- у опоры С (350-60)+Х₁₅+W₁₅.

Горизонтальные поперечные (соединительные) стержни (поз.10 на рис.8,б) необходимы не только для объединения плоских каркасов в пространственный, но и для ограничения развития продольных трещин по ширине сжатой грани элемента. Их диаметр принимают равным диаметру вертикальных поперечных стержней. Шаг соединительных стержней должен быть не более 600 мм и не более удвоенной ширины ригеля (п.5.22 [2]), п.5.54 [5]). А если при расчете нормальных сечений учитывались продольные сжатые стержни, то для предотвращения их выпучивания соединительные стержни в сжатой зоне должны ставиться, как в колоннах. По длине каркаса соединительные стержни располагаются относительно вертикальных поперечных стержней так, как показано на рис.9.

При высоте сечения h>700 мм предусматривают (п.5.21 [2], п.5.63 [5]) конструктивную продольную арматуру, стержни которой устанавливают по высоте сечения только на каркасах, непосредственно примыкающих к боковым граням (рис.10,а). Площадь сечения каждого такого стержня должна составлять не менее 0,001b'h', где b' – половина ширины сечения (но не более 200 мм), h' – расстояние между осями смежных продольных стержней (имеются в виду стержни полной длины). При отсутствии рассматриваемой арматуры максимальное значение ширины раскрытия трещин (особенно наклонных) находится не на уровне центра тяжести продольной рабочей растянутой арматуры, а значительно выше. Так что рассматриваемые стержни ограничивают ширину раскрытия трещин по высоте сечения.

Рис.9. К обеспечению пространственной жесткости

арматурного каркаса:

а – фрагмент фасада арматурного каркаса; б – фрагмент вида сверху

Для обеспечения совместной работы арматуры с бетоном, а также для удобства укладки и уплотнения бетонной смеси расстояние в свету (зазор) между продольными стержнями по ширине сечения (рис.10,б) должно быть не менее наибольшего диаметра стержней и не менее 30 мм для верхних стержней и 25 мм – для нижних. А если уплотнение осуществляется с помощью штыковых вибраторов, то зазор должен обеспечить свободное прохождение штыка. Более полно о зазоре между стержнями изложено в п.п.5.11, 5.12 [2] и п.п.5.38-5.41 [5].

Рис.10. К конструированию пространственного арматурного каркаса:

а – к постановке конструктивной продольной арматуры;

б – минимальные расстояния в свету между продольными стержнями

Для обеспечения пространственной жесткости арматурного каркаса при складировании и перевозке предусматривают необходимые меры. Например, приварку диагональных стержней-связей (см.рис.9). Их устанавливают по длине каркаса на расстоянии не более 6 м. Рекомендуем принять стержни-связи из стали класса A-I диаметром 10 мм.

Фиксаторы одноразового использования, обеспечивающие требуемую толщину защитного слоя бетона, принимают по рис.130 на с.179 [5]. Рекомендуем применить стальные фиксаторы, защищенные от коррозии.

Оформление расчетно-пояснительной записки

Расчетно-пояснительная записка помимо вычислений должна содержать необходимое количество схем и рисунков. Записка должна быть написана чернилами с двух сторон листа писчей бумаги стандартного размера. Главы и параграфы следует разделять между собой разрывами 2-3 см. Объем записки не более 30 страниц. Образец оформления заглавного листа расчетно-пояснительной записки приведен в прил. 8 настоящих методических указаний.

8.Содержание и графическое оформление чертежа

Все рассчитанные элементы должны быть законструированы. Полное представление о графической части проекта дает образец графического оформления чертежа, выдаваемый студенту одновременно с настоящими методическими указаниями.

Расположение чертежей на листе необходимо согласовать с консультантом курсового проекта.

Чертежи следует выполнить тонкими линиями и согласовать с консультантом, после чего сделать обводку, применяя карандаши средней твердости.

Литература

1.СНиП 11-22-81. Каменные и армокаменные конструкции. Нормы проектирования. – М.: Стройиздат, 1983.

2.СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции. Нормы проектирования. – М.: Стройиздат, 1989.

3.Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. – М.: Стройиздат, 1991.

4.СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. – М.: Минстрой России, ГП ЦПП, 1996.

5.Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры. – М.: Центральный ин-т типового проектирования, 1989.

6.Попов Н.Н., Забегаев А.В. Проектирование и расчет железобетонных и каменных конструкций. – М.: Высшая школа, 1985, 1989.

7.Руководство по расчету статически неопределимых железобетонных конструкций. – М.: Стройиздат, 1975.

8.Бондаренко В.М., Судницын А.И., Назаренко В.Г. Расчет железобетонных и каменных конструкций. – М.: Высшая школа, 1988.

9.Бондаренко В.М., Судницын А.И. Расчет строительных конструкций. Железобетонные и каменные конструкции. – М.: Высшая школа, 1984.

10.Расчет и конструирование частей жилых и общественных зданий: Справочник проектировщика. – Киев: Будивельник, 1987.

11.Проектирование железобетонных конструкций: Справочное пособие. – Киев: Будивельник, 1985.

12.Бондаренко В.М., Суворкин Д.Г. Железобетонные и каменные конструкции. – М.: Высшая школа, 1987.

13.Попов Н.Н., Чарыев М. Железобетонные и каменные конструкции. – М.: Высшая школа, 1996.

14.Бондаренко В.М., Бакиров Р.О., Назаренко В.Г., Рим- шин В.И. Железобетонные и каменные конструкции. – М.: Высшая школа, 2003.

Приложение 1

Вид сопротивления	Коэффи-циент gb2	Расчетные сопротивления бетона для предельных состояний 1 группы Rb и Rbt, МПа, при классе бетона
В10	В15	В20	В25	В30
Сжатие осевое Rb	0,9 1,0	5,4 6,0	7,7 8,5	10,5 11,5	13,0 14,5	15,5 17,0
Растяжение осевое Rbt	0,9 1,0	0,51 0,57	0,67 0,75	0,80 0,90	0,95 1,05	1,10 1,20

Приложение 2

Класс Арматуры	Расчетные сопротивления для предельных состояний первой группы, МПа
р а с т я ж е н и ю
продольной Rs	поперечной (хомутов) Rsw	Сжатию Rsc
A-I A-II A-III d=6¸8мм A-III d=10¸40мм

Приложение 3

Значения величин x и am
x	am	x	am	x	am	x	am
0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12	0,010 0,020 0,030 0,039 0,049 0,058 0,068 0,077 0,086 0,095 0,104 0,113	0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,20 0,21 0,22 0,24 0,25	0,122 0,130 0,139 0,147 0,156 0,164 0,172 0,180 0,188 0,196 0,211 0,219	0,26 0,27 0,28 0,29 0,30 0,31 0,32 0,33 0,34 0,35 0,36 0,37	0,226 0,234 0,241 0,243 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 0,48 0,49 0,50	0,308 0,314 0,320 0,326 0,332 0,338 0,343 0,349 0,354 0,365 0,370 0,375

Приложение 4

К статическому расчету ригеля

Примечания: 1.При вычислении изгибающих моментов М в точках 1,2, . . . , 12 значения коэффициентов b принимать в соответствующих точках. Указанные выше точки отстоят друг от друга на расстоянии, равном 0,2l. 2.При вычислении поперечных сил значения коэффициента a принимать равным: 0,4 - на опоре А (см. расчетную схему); 0,6 - на опоре В слева; 0,5 - на опоре В справа, а также на опоре С слева и справа

Окончание прил. 4

Значение коэффициентов b для определения ординат отрицательных моментов в средних

пролетах балок в зависимости от соотношения нагрузки V^'/g^'

V'/g'	Номера точек	ХО
0,5 1,5 2,5 3,5 4,5	-0,0715 -0,0715 -0,0715 -0,0715 -0,0715 -0,0715 -0,0715 -0,0715 -0,0715 -0,0715	-0,010 -0,020 -0,026 -0,030 -0,033 -0,035 -0,037 -0,038 -0,039 -0,040	+0,022 +0,016 -0,003 -0,009 -0,012 -0,016 -0,019 -0,021 -0,022 -0,024	+0,024 +0,009 0,000 -0,006 -0,009 -0,014 -0,017 -0,018 -0,020 -0,021	-0,004 -0,014 -0,20 -0,024 -0,027 -0,029 -0,031 -0,032 -0,033 -0,034	-0,0625 -0,0625 -0,0625 -0,0625 -0,0625 -0,0625 -0,0625 -0,0625 -0,0625 -0,0625	-0,003 -0,013 -0,019 -0,023 -0,025 -0,028 -0,029 -0,030 -0,032 -0,033	+0,028 +0,013 -0,004 -0,003 -0,006 -0,010 -0,013 -0,015 -0,016 -0,018	0,167l 0,200l 0,228l 0,250l 0,270l 0,285l 0,304l 0,314l 0,324l 0,339l
Проводим пример вычисления изгибающего момента в точке 7 при V'/g'=4 M7=-0,021(g'+ V') l2

Приложение 5

Данные для проектирования сварных каркасов

1.Диа­метр ра­бо­чих продольных стерж­ней d,мм

3; 4;5

8,

14,

36,

2.Наи­мень­ший диа­метр рас­пре­де­ли­тель­ной (или по­пе­реч­ной) ар­ма­ту­ры dw,мм

3.Наи­мень­ший шаг по­пе­реч­ных стерж­ней Smin,мм

4.Наи­мень­ший шаг про­доль­ных стерж­ней V1,мм

—

Ес­ли h£45см,   £h/2 то S1 £15­0мм £Smax

Если же h>45см,   £h/3 то S1 £500мм £Smax

Всегда:   £ 3/4 h S2 £500мм

где h -высота сечения элемента.

Примечания: 1.Расстояния С и К откладывают от оси соответствующего крайнего стержня. Их значения принимают не менее 20мм и не менее диаметра выступающего стержня. О днако в случае применения гладких рабочих продольных стержней С≤15мм при d≤10мм и С≤1,5d при d>10мм (п.5.46[5]). 2. Значения S1 и S2 рекомендуется принимать кратными 50мм. 3. Поперечные стержни должны быть одного диаметра но если в качестве рабочей продольной арматуры используются гладкие стержни, то это условие не всегда возможно соблюсти. Так, в элементах при QA<Qb,min к каждому растянутому продольному стержню должен быть приварен хотя бы один поперечный (анкерующий) стержень, а при QA>Qb,min не менее двух анкерующих стержней. В обоих случаях диаметр анкерующего стержня dw≥0.5d (п.5.46[5]).

Приложение 6

Сортамент горячекатаных арматурных сталей

Диа- метр,	Площадь поперечного сечения, см2, при числе стержней	Вес 1 метра,	Диаметры арматуры классов
мм								Кг	A-I и A-III	A-II
	0,283 0,503 0,785 1,131 1,539 2,011 2,545 3,142 3,801 4,909 6,158 8,043 10,180 12,566	0,57 1,01 1,57 2,26 3,08 4,02 5,09 6,28 7,60 9,82 12,32 16,09 20,36 25,13	0,85 1,51 2,36 3,39 4,62 6,03 7,63 9,42 11,40 14,73 18,47 24,13 30,54 37,70	1,13 2,01 3,14 4,52 6,16 8,04 10,18 12,56 15,20 19,63 24,63 32,17 40,72 50,27	1,41 2,51 3,93 5,65 7,69 10,05 12,72 15,71 19,00 24,54 30,79 40,21 50,90 62,83	1,70 3,02 4,71 6,79 9,23 12,06 15,27 18,85 22,81 29,45 36,95 48,26 61,07 75,40	1,98 3,52 5,50 7,92 10,77 14,07 17,81 21,99 26,61 34,36 43,10 56,30 71,25 87,96	0,222 0,395 0,617 0,888 1,208 1,578 1,998 2,466 2,984 3,850 4,834 6,313 7,990 9,870	+ + + + + + + + + + + + + +	- - + + + + + + + + + + + +
Примечание. Знак + определяет наличие диаметра в сортаменте для арматуры данного класса

Приложение 7

К определению коэффициента j_b

Бетон	Nl	Коэффициент jb при lo/h
	N
Тяжелый	0,5 1,0	0,93 0,92 0,92	0,92 0,91 0,91	0,91 0,90 0,89	0,90 0,89 0,86	0,89 0,86 0,82	0,88 0,82 0,76	0,86 0,78 0,69	0,84 0,72 0,61

Приложение 8

К определению коэффициента j_sb

Бетон	Nl	Коэффициент jsb при lo/h
	N
Тяжелый	0,5 1,0	0,93 0,92 0,92	0,92 0,92 0,91	0,91 0,91 0,90	0,90 0,89 0,89	0,89 0,88 0,87	0,88 0,86 0,84	0,86 0,83 0,79	0,84 0,79 0,74

Обозначения, принятые в таблицах: Nl - продольная сила от действия постоянных и длительных нагрузок; N - продольная сила от действия всех нагрузок; l_o - расчетная длина колонны, равная в рассматриваемом случае высоте этажа (п.3.25 [1], п.3.55 [2]).

Приложение 9

Образец оформления заглавного листа расчетно-пояснительной

записки

Министерство образования РФ

Ростовский государственный строительный университет

Кафедра железобетонных и каменных конструкций