6303

армирования безбалочных перекрытий. Нужно рассмотреть расчет плиты на продавливание (п.п. 8.1.46-8.1.52 [2], п.п. 3.2.71-3.2.76 [10]), а также конструктивные требования к постановке поперечной арматуры (п. 10.3.17 [2], п. 5.26 [10]). Студент должен знать, что распределение опорного давления в бетоне происходит под углом

45°. Для более глубокого понимания расчета на продавливание студенту рекомендуется самостоятельно ознакомиться с примерами 39 и 40 из [10]. Студент должен понять назначение капителей, которое состоит в создании достаточной жесткости в месте сопряжения монолитной плиты с колонной, в обеспечении прочности плиты на продавливание по периметру капители, в уменьшении расчетного пролета безбалочной плиты и более равномерном распределении моментов по ее ширине. Кроме того необходимо рассмотреть виды капителей и их армирование.

Студент изучает конструкции подпорных железобетонных стен, которые предназначены для удержания сыпучих тел (п. 16.7 [1], раздел 10 [6]). Он должен знать, что по своей конструкции железобетонные подпорные стены делятся на два типа: уголковые безреберные и уголковые с ребрами (контрфорсные). Ему разъясняются правила назначения размеров элементов подпорных стен. Студент должен знать, что для увеличения сопротивления сдвигу подпорных стен фундаментную плиту устанавливают с наклоном или заканчивают ее вертикальным выступом – шпорой. В высоких ребристых стенах иногда делают так называемые разгрузочные площадки, благодаря которым уменьшается давление засыпки на нижнюю часть стены. Для уменьшения сдвигающих сил в контрфорсных стенах иногда делают наклон стеновой плиты в сторону засыпки. Применяют и другие способы увеличения устойчивости подпорных стен: устройство анкерной плиты со стороны тылового выступа фундаментной, анкеровка стены к основанию с помощью арматуры и др.

Студент должен знать, что вертикальная (стеновая) плита воспринимает горизонтальное давление от грунта засыпки и воды, которое меняется по высоте стены. На горизонтальную (фундаментную) плиту действуют собственный вес, вес

грунта и грунтовой воды, нагрузка, расположенная по поверхности засыпки,

противодавление воды и реактивное давление грунта. Студент должен понимать, что в статическом отношении вертикальная плита безреберных уголковых подпорных стен представляет собой консоль, защемленную в фундаментной плите, а выступы последней – консоли, защемленные в вертикальной плите. Наибольшие значения усилий наблюдаются в местах защемления консолей. Вертикальная плита изгибается наружу, лицевой выступ фундаментной плиты – вверх, а тыловой – вниз.

Соответственно стержни рабочей арматуры в первом случае ставят вертикально у задней грани, во втором – горизонтально у нижней грани, а в третьем – перпендикулярно вертикальной плите у верхней грани. Наличие ребер-контрфорсов относит нижнюю часть вертикальной и задний выступ горизонтальной плиты к плитам, защемленным по трем сторонам, и облегчает их работу. Верхняя часть вертикальной (стеновой) плиты изгибается в горизонтальном направлении и работает как неразрезная многопролетная балка. Ее нужно армировать как многопролетную плиту монолитного ребристого перекрытия: рабочую арматуру ставят горизонтально

(в пролетных участках – с лицевой стороны плиты, на опорных – с тыловой), а

распределительную – вертикально. В нижней части стеновая плита работает в двух направлениях по схеме плиты, защемленной по трем сторонам и свободно свисающей по четвертой. На этом участке рабочую арматуру (пролетные и опорные сетки)

устанавливают в двух направлениях. Как и в верхней части плиты, пролетные сетки должны располагаться с лицевой стороны, а опорные – с тыловой. Армирование других элементов контрфорсной подпорной стенки должно соответствовать характеру их работы. Передний выступ фундаментной плиты работает по схеме консольной балки, изгибаемой вверх (как у безреберной подпорной стенки), задний выступ работает по схеме плиты, защемленной по трем сторонам, и поэтому имеет рабочие стержни в двух направлениях, а ребра представляют собой консольные балки, изгибаемые наружу.

Студент изучает конструктивные схемы железобетонных акведуков, которые возводятся на оросительных и гидроэнергетических системах для пропуска протекающей по каналу воды через различные препятствия: овраги, дорожные

выемки, реки и др. (раздел 11 [6]). Он должен знать, что при сравнительно небольших размерах поперечного сечения монолитный лоток обычно делают без балок-стяжек с гладкими стенками и днищем. В этом случае верхние края стенок могут свободно перемещаться по горизонтали. Поэтому, в поперечном направлении стенки работают как консоли. Днище опирается на стенки и поперечные опоры лотка и работает в основном в двух направлениях, т. е. как плита, опертая по контуру. Однако, если отношение расстояния между поперечными опорами к ширине лотка больше двух,

днище работает подобно плите монолитного ребристого перекрытия в более коротком направлении (поперек лотка). Высокие лотки делают с балками-стяжками для облегчения условий работы их стенок, поскольку балки-стяжки предотвращают перемещение полок стен по горизонтали. Кроме того, балки-стяжки увеличивают устойчивость стенок против выпучивания их из плоскости изгиба в продольном направлении, что весьма важно при большой высоте стенок. В то же время балки-

стяжки несколько ухудшают условия эксплуатации лотка: они задерживают случайно попавшие в канал плавающие предметы. Чтобы избежать этого, высокие лотки делают по схеме, в которой стяжки отсутствуют, а горизонтальному перемещению верхних краев стенок препятствуют консольные выступы стоек опорных рам. В

условиях отсутствия возможности горизонтального перемещения верхних краев стенок, расчет лотка в поперечном направлении производят или по схеме неразрезной трехпролетной балки, загруженной треугольной нагрузкой в крайних пролетах и равномерно распределенной в среднем, или по схеме перевернутой П-образной двухшарнирной рамы с треугольной нагрузкой на стойках и равномерно распределенной на ригеле. Расчет сборных лотков в поперечном направлении отличается некоторыми специфическими особенностями, так как днище в них отрезано от стенки и работает самостоятельно. Днище испытывает только изгиб в поперечном направлении и рассматривать его следует по схеме однопролетной свободно опертой балки шириной 1 метр. Стенку можно рассчитывать как консоль

(без балок-стяжек между верхними полками) или по схеме балки с одним заделанным концом, а другим – свободно опертым (при наличии балок-стяжек). Характерной особенностью работы стенки сборного лотка является возможность ее

опрокидывания и сдвига под действием гидростатического давления воды, а также от крутящих моментов, равномерно распределенных по нижнему краю стенки. Они возникают благодаря эксцентричному (относительно оси стенки) приложению давления, передаваемого на внутренний выступ полки от днища.

Студент должен понять, что лоток в продольном направлении представляет собой балку коробчатого профиля, опирающуюся на береговые и промежуточные опоры. В зависимости от общего конструктивного решения акведука статические схемы лотка могут иметь вид цепочки однопролетных балок, многопролетной неразрезной, одноконсольной или двухконсольной балки. Первую схему применяют в акведуках балочного и арочного типов, вторую – для арочного и рамного, а третью и четвертую – для балочно-консольного типа.

Студент должен знать, что конструкция промежуточных опор зависит от вида препятствия, схемы лотка, характера грунта и т. п. Невысокие опоры,

поддерживающие лоток малых поперечных размеров, делают в виде одиночных двухконсольных стоек, жестко закрепленных в фундаменте. Опоры под лотки больших размеров выполняют в виде рам, которые могут быть одноярусными, двух-

или трехъярусными. На основании статических расчетов опорной рамы для каждого расчетного сечения устанавливают максимальный и минимальный моменты,

соответствующие им продольные силы, на которые подбирают рабочую арматуру элементов рамы.

Студент должен знать, что конструкция береговых опор обусловлена схемой акведука в продольном направлении и прочностью грунта препятствия. В случае балочной схемы акведука и достаточно прочных грунтах (скальных и полускальных)

концевые участки лотка можно опирать непосредственно на берега препятствия,

предварительно сделав песчано-гравийную подготовку с уложенным на нее слоем тощего бетона. Аналогично размещают концевые участки при арочной схеме акведуков с расположением лотка по низу. Если же грунт откосов препятствия недостаточно прочен, для опирания используют железобетонные балки-насадки,

устанавливаемые на сваях.

Студент знакомится с конструкцией железобетонных причалов эстакадного типа, которые состоят из погруженных в грунт отдельно стоящих опор – свай и верхнего строения – ростверка. Он должен понимать, что за счет ростверка,

омоноличивающего верхние концы свай, вся конструкция превращается в пространственную рамную систему. Ростверк воспринимает внешние вертикальные и горизонтальные нагрузки, действующие на причал, и распределяет их между свайными опорами, которые передают эти усилия на грунт основания. В плане ростверк разбивают на отдельные секции температурно-осадочными швами,

расстояние между которыми обычно принимают в пределах 20 – 50 м. В зависимости от конструкции ростверк может быть жестким или гибким. Критерием жесткости является отношение средней его толщины к ширине. В отдельных случаях статический расчет сквозных свайных причалов с гибким ростверком допускается сводить к расчету поперечных и продольных заменяющих рам.

Для самостоятельного или более досконального изучения описанных тем, а

также рассмотрения не охваченных вопросов студенту рекомендуется ознакомиться с дополнительной литературой [10, 11, 16-37]. Помощь в понимании физической сути методов расчета и конструирования железобетонных конструкций может оказать [16].

Физико-механические свойства бетона, стальной арматуры и железобетона, а также экспериментальные основы теории сопротивления железобетона кратко изложены в

[17]. Методы расчёта элементов железобетонных конструкций по первой и второй группам предельных состояний, а так же основы их конструирования кратко описаны в [18]. Разъяснение определенных положений свода правил по проектированию бетонных и железобетонных конструкций, а также примеры их расчета приведены в соответствующих методических пособиях [10, 11, 19 – 37].

Содержание практических занятий

В процессе освоения курса «Железобетонные конструкции» в соответствии с разработанной, проверенной и согласованной рабочей программой дисциплины студент решает следующие 10 задач.

Задача 1. Проверка прочности заданного таврового сечения изгибаемого железобетонного элемента (2 часа).

Задача 2. Подбор продольной растянутой арматуры изгибаемого железобетонного элемента таврового сечения (4 часа).

Задача 3. Определение площади сечения растянутой и сжатой продольной арматуры изгибаемого железобетонного элемента прямоугольного профиля (2 часа).

Задача 4. Определение площади сечения продольной арматуры во внецентренно сжатом железобетонном элементе при малом эксцентриситете продольной силы e0 ≤ h/30 и гибкости l0/h ≤ 20 (2 часа).

Задача 5. Определение размеров прямоугольного поперечного сечения и площади растянутой продольной арматуры изгибаемого железобетонного элемента (2

часа).

Задача 6. Расчет на прочность и конструирование монолитной балочной железобетонной плиты (2 часа).

Задача 7. Расчёт на прочность и конструирование железобетонной плиты,

опёртой по контуру (4 часа).

Задача 8. Расчет и конструирование центрально растянутого предварительно напряженного элемента (4 часа).

Задача 9. Расчет и конструирование двускатной предварительно напряженной железобетонно балки покрытия (6 часов).

Задача 10. Расчет и конструирование уголковой подпорной стенки (4 часа).

Первые пять задач охватывают расчет на прочность изгибаемых и сжатых элементов железобетонных конструкций. Алгоритмы их решения в виде определенной последовательности расчетных операций с указанием расчетных формул и ссылок на нормативные документы приведены в [12]. В каждой из этих задач требуется обязательное выполнение чертежа-схемы армирования поперечного сечения элемента. На чертежах-схемах армирования поперечных сечений показывается вся арматура (рабочая продольная, поперечная и продольная конструктивная) со всеми необходимыми размерами, фиксирующими положение каркасов в сечении элемента и продольных стержней на них. При решении задачи №6 студент рассчитывает на прочность и конструирует неразрезную балочную плиту монолитного ребристого перекрытия. В задаче №7 необходимо рассчитать на прочность и законструировать среднюю панель ребристого монолитного железобетонного перекрытия с плитами, опертыми по контуру, на усилия, определенные методом предельного равновесия. Конкретные числовые примеры расчета таких конструкций с некоторыми пояснениями также приведены в [12].

Пример расчета предварительно напряженного центрально растянутого элемента по первой и второй группе предельных состояний, который студент должен выполнить по своим исходным данным при решении задачи 8, приведен в [13]. Расчет двускатной предварительно напряженной железобетонной балки покрытия на прочность, трещиностойкость и жесткость, который студент должен выполнить по своим исходным данным при решении задачи 9, рассмотрен в [14]. При проектировании подпорной стенки в рамках решения задачи 10 студент может воспользоваться [15].

Рекомендуемая литература

1.Железобетонные конструкции : общий курс : учебник для студентов вузов по специальности "Промышленное и гражданское строительство" / В. Н. Байков, Э. Е. Сигалов. – Изд. 6-е, репр. – Москва : БАСТЕТ, 2009. – 768 с. : ил. – ISBN 978-5-903178-15-5.

2.СП 63.13330.2018. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения» : утвержден Приказом Министерства строительства и жилищнокоммунального хозяйства Российской Федерации от 19 декабря 2018 г. N 832/пр и введен в действие : дата введения 2019-06-20. – URL: https://docs.cntd.ru/document/554403082?ysclid=lbunjedun691250088. – Текст :

электронный.

3. СП 20.13330.2016. Нагрузки и воздействия» : утвержден приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (Минстрой России) от 3 декабря 2016 г. N 891/пр и введен в

действие : дата введения 2017-06-04. – URL: https://docs.cntd.ru/document/456044318?ysclid=lbuo5dvua3748886201. – Текст :

электронный.

4.СП 41.13330.2012. Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений : актуализированная редакция СНиП 2.06.08-87 : утвержден приказом Министерства регионального развития Российской Федерации (Минрегион России) от 29 декабря 2011 г. N 635/13 и введен в действие : дата введения 2013-01-01. – URL: https://docs.cntd.ru/document/1200095549?ysclid=lbuoo5gtu7600417611. – Текст :

электронный.

5.СП 38.13330.2018. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов) : утвержден Приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 16 августа 2018 г. N 531/пр и введен в действие : дата введения 2019-02-17. – URL: https://docs.cntd.ru/document/553863434?ysclid=lbup5py01o485864228. –

Текст : электронный.

6.Васильев, П. И. Железобетонные конструкции гидротехнических сооружений

:учебное пособие для гидротехнических специальностей вузов / П. И. Васильев, Ю. И. Кононов, Я. Н. Чирков. - Киев ; Донецк : Вища школа, 1982. -

319 с. : ил.

7.СП 58.13330.2019. Гидротехнические сооружения. Основные положения :

8.ГОСТ 27751-2014. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения : утвержден Приказом Федерального агентства по

техническому регулированию и метрологии от 11 декабря 2014 г. N 1974-ст :

дата введения 2015-07-01. – URL: https://docs.cntd.ru/document/1200115736?ysclid=lbupprwyfe145069972. – Текст :

электронный.

9.Руководство по расчету статически неопределимых железобетонных конструкций / Научно-исследовательский институт бетона и железобетона. - Москва : Стройиздат, 1975. – 192 с.

10.Расчет железобетонных конструкций без предварительно напряженной арматуры : методическое пособие : пособие к СП 63.13330. – Москва : Мин-строй,

2015 – 293 с. – URL: https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293757/4293757547.pdf?ysclid=lbuhig6n8l5960672 49. – Текст : электронный.

11.Ламзин Д.А. Сборник задач по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции» : учебное пособие / Д. А. Ламзин, А. В. Барышникова, А. М. Брагов ; Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2019. – 96 с. – ISBN 978-5-528- 00345-0.

12.Сивоконь, Ю. В. Расчет железобетонного центрально растянутого предварительно напряженного элемента : учебно-методическое пособие / Ю. В. Сивоконь, В. Р. Касимов ; Нижегородский государственный архитектурностроительный университет. - Нижний Новгород : ННГАСУ, 2021. - 18 с. : ил.

13.Расчет двускатной предварительно напряженной железобетонной балки покрытия : методические указания для выполнения курсового проекта по дисциплине "Железобетонные конструкции" по направлению 270100 "Строительство" / Нижегородский государственный архитектурностроительный университет, Кафедра железобетонных и каменных конструкций ; составитель А. В. Нифонтов, В. В. Малышев. - Нижний Новгород : ННГАСУ,

2007. - 34 с. : ил.

14. Габрусенко, В. В. Основы расчета железобетона в вопросах и ответах : учебное пособие для студентов вузов по направлению 270800 "Строительство" / В. В. Габрусенко. - Изд. 3-е, перераб. и доп. - Москва : АСВ, 2014. – 160 с. –

ISBN 978-593093-959-0.

15.Основы сопротивления железобетона : курс лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции» : учебное пособие / В. В. Свистунов, А. К. Ломунов ; Нижегородский государственный архитектурно-

строительный университет, Кафедра железобетонных и каменных конструкций.

- Нижний Новгород : ННГАСУ, 2012. - 86 с. : ил. - ISBN 978-5-87941-877-4.

16.Свистунов, В. В Расчет элементов железобетонных конструкций : учебное пособие / В. В. Свистунов, А. К. Ломунов ; Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. - Нижний Новгород : ННГАСУ, 2015.

-92 с. : ил. – ISBN 978-5-528-00089-3.

17.Пособие по расчету железобетонных элементов, работающих на кручение с

изгибом. – Москва : Федеральный центр нормирования, стандартизации и технической оценки соответствия в строительстве, 2020. – URL : https://www.faufcc.ru/upload/methodical_materials/mp23_2020.pdf?ysclid=lbwa05kr fa472511658. – Текст : электронный.

18.Методическое пособие по проектированию стальных закладных деталей для железобетонных конструкций. – Москва : Федеральный центр нормирования, стандартизации

и технической оценки соответствия в строительстве, 2019. – URL: https://www.faufcc.ru/upload/methodical_materials/mp41_2019.pdf?ysclid=lbwa3r3x 2y833132188. – Текст : электронный

19.Автоматизированные методы расчета массивных железобетонных конструкций при объемном напряженном состоянии : методическое пособие. – Москва :

https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293720/4293720332.pdf?ysclid=lbwa8uz9o6578713 736. – Текст : электронный.

20.Методическое пособие по назначению срока службы бетонных и железобетонных конструкций с учетом воздействия среды эксплуатации на их жизненный цикл. – Москва : Федеральный центр нормирования, стандартизации и технической оценки соответствия в строительстве, 2019. – URL: https://www.faufcc.ru/upload/methodical_materials/mp23_2019.pdf?ysclid=lbwabuv p7a670803312. – Текст : электронный.

21.Проектирование анкерных креплений строительных конструкций и оборудования : методическое пособие. – Москва : Федеральный центр нормирования, стандартизации и технической оценки соответствия в строительстве, 2018. – URL: https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293727/4293727690.pdf?ysclid=lbwadl9vbg665366 210. – Текст : электронный.