ХАРКІВ – ХНАМГ – 2005

О.М.Шаповалов. Залізобетонні конструкції: Навч.-метод. посібник. – Харків: ХНАМГ, 2005. – 147 с.

У навчально-методичному посібнику розглянуті питання загальної теорії розрахунку залізобетонних конструкцій, даються рекомендації з конструювання і проектування окремих елементів цивільних і промислових будівель, наведені довідкові матеріали для проектування і розрахунку, приклади розрахунку.

Матеріал навчально-методичного посібника розрахований на студентів вищих навчальних закладів, які спеціалізуються в області промислового і цивільного будівництва. а також може бути корисний інженерно-технічним працівникам, які займаються питаннями розрахунку, проектування і технічного контролю залізобетонних конструкцій.

Рис. – 47. Табл. – 11. Бібліогр. – 14 найм.

Рецензенти: Г.А.Молодченко, завідувач кафедри будівельних конструкцій Харківської національної академії міського господарства, доктор технічних наук, професор;

О.Л.Шагін, завідувач кафедри залізобетонних і кам'яних конструкцій Харківського державного університету будівництва і архітектури, доктор технічних наук, професор.

© Шаповалов О.М., ХНАМГ, 2005

ВСТУП......................................................................................................... 5

Р О З Д І Л 1. ОСНОВНІ ФІЗИКО-МЕХАНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ БЕТОНУ, АРМАТУРНОЇ СТАЛІ, ЗАЛІЗОБЕТОНУ.................................................. 8

1.1. Бетон і його основні властивості....................................................... 8

1.2. Міцнісні й деформативні характеристики бетонів......................... 10

1.3. Арматура та її основні властивості................................................ 13

1.4. Застосування арматури в конструкціях......................................... 18

1.5. Залізобетон і його різновиди......................................................... 20

1.6. Зчеплення арматури з бетоном....................................................... 23

Контрольні запитання для самоперевірки................................................ 26

Р О З Д І Л 2. ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ РОЗРАХУНКУ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ КОНСТРУКЦІЙ......................................................................................... 27

2.1. Три стадії напруженого стану залізобетонних елементів при згині 28

2.2. Існуючі методи розрахунку залізобетонних конструкцій............. 30

2.3. Метод розрахунку за граничними станами................................... 33

Контрольні запитання для самоперевірки................................................ 38

Р О З Д І Л 3. ЕЛЕМЕНТИ, ЩО ЗГИНАЮТЬСЯ.................................. 40

3.1. Розрахунок міцності за нормальними перерізами........................ 41

3.1.1. Елементи прямокутного профілю........................................... 45

3.1.2. Елементи таврового профілю.................................................. 49

3.2. Розрахунок міцності за похилими перерізами.............................. 52

3.3. Конструктивні особливості елементів, що згинаються.................. 57

Контрольні запитання для самоперевірки................................................ 59

Р О З Д І Л 4. СТИСНУТІ ЕЛЕМЕНТИ................................................. 59

4.1. Розрахунок умовно центрально стиснутих елементів................... 60

4.2. Розрахунок позацентрово стиснутих елементів прямокутного перерізу 62

4.3. Конструктивні особливості стиснутих елементів........................... 68

Контрольні запитання для самоперевірки................................................ 69

Р О З Д І Л 5. ДЕФОРМАТИВНІСТЬ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ КОНСТРУКЦІЙ 70

5.1. Тріщиноутворення та методика визначення ширини розкриття тріщин 70

5.2. Визначення прогинів залізобетонних елементів, що згинаються. 76

Контрольні запитання для самоперевірки................................................ 83

Р О З Д І Л 6. ПЛОСКІ ПЕРЕКРИТТЯ................................................... 84

6.1. Балкові ребристі перекриття........................................................... 86

6.2. Безбалкові перекриття................................................................... 105

Контрольні запитання для самоперевірки............................................. 112

Р О З Д І Л 7. ЗАГАЛЬНІ ПРИНЦИПИ ПРОЕКТУВАННЯ СУСПІЛЬНИХ, ЦИВІЛЬНИХ І ПРОМИСЛОВИХ БУДИНКІВ...................................... 113

7.1. Забезпечення просторової жорсткості будинків.......................... 115

7.2. Вибір розрахункової схеми будинків і спосіб її реалізації в розрахунках 119

Контрольні запитання для самоперевірки.............................................. 127

Р О З Д І Л 8. ФУНДАМЕНТИ ПІД БУДИНКИ І СПОРУДИ......... 128

8.1. Розрахунок центрально стиснутих фундаментів......................... 131

8.2. Розрахунок позацентрово стиснутих фундаментів...................... 134

Контрольні запитання для самоперевірки.............................................. 138

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ................................................. 138

ДОДАТКИ................................................................................................ 139

I Розрахункові опори важкого бетону при осьовому стиску та розтягу; модуль пружності ......................................................................................... 140

II Механічні характеристики стержньової, дротової та канатної

арматури........................................................................................... 141

III Сортамент арматурної сталі за ДСТУ 3760-98.............................. 142

IVСортамент арматурних канатів класу К-7 ..................................... 143

V Значення коефіцієнтів a і b для розрахунку плит, обпертих по контуру при рівномірно розподіленому навантаженні........................................ 144

VI Формули для розрахунку двогілкових і ступінчатих колон .............. 147

ВСТУП

Залізобетонні конструкції є одними з найпоширеніших конструкцій у всіх галузях будівництва. Їх застосовують у промисловій, цивільній, сільськогосподарській, транспортній та інших областях будівництва. Із залізобетонних конструкцій зводять заводи й житлові будинки, лікарні й школи, мости й тунелі, гідроелектростанції й атомні реактори, іригаційні системи і греблі, стадіони і манежі, надшахтні споруди і кріплення підземних виробок, метрополітени, стартові майданчики для запуску космічних ракет й аеродромні покриття. На сьогодні важко назвати ту галузь будівництва, де б не знайшов застосування залізобетон. Залізобетонні конструкції також використовують у машинобудуванні (опорні станини металорізальних верстатів), у суднобудуванні (вантажоперевізні баржі), ракетобудуванні (елементи космічних кораблів), медицині (армовані модифіковані елементи хребта) та інших областях.

Таке широке розповсюдження залізобетон одержав унаслідок багатьох його позитивних властивостей: довговічності, вогнестійкості, опору корозійним впливам, високому опору статичним і динамічним навантаженням, малих експлуатаційних витрат на утримання будинків і споруд, відносної дешевизни виготовлення. Наявність розповсюдженого великого і дрібного заповнювача, що йде на виготовлення залізобетону, робить його застосовним у всіх куточках земної кулі і навіть за її межами.

Виникнення і розвиток будівельних конструкцій, у тому числі залізобетонних, нерозривно пов'язано з умовами матеріального життя суспільства, розвитком продуктивних сил. Поява залізобетону збігається з періодом прискореного розвитку промисловості, транспорту й торгівлі в другій половині XIX ст. Період виникнення залізобетону (1850-1885 рр.) характеризується появою перших конструкцій з армованого бетону у Франції (Ламбо, 1850 р.; Куаньє, 1854; садівник Моньє, 1867-1880 рр.), Англії (Уїлкінсон, 1854 р.), США (Гіатт, 1855-1877 рр.).

У Росії розвиток залізобетону пов'язаний з ім'ям професора М.О.Белелюбського, який у 1888-1891 рр. зробив публічні випробування натурних залізобетонних конструкцій (плит, склепінь, труб, мостів і т.п.). Перші залізобетонні конструкції стін будинків були використані в 1879 р. Д.Ф.Жарінцевим у м.Батумі (Грузія).

В Україні залізобетонні конструкції починають розвиватися з 1900 р. У 1904 р. в м.Миколаєві в морському порту був побудований унікальний залізобетонний маяк висотою 40,2 м. На початку XX ст. у всьому світі йде бурхливе освоєння нового будівельного матеріалу. Провідну роль в цьому освоєнні відіграють Франція, Німеччина, Росія, Україна.

Перші технічні умови на залізобетонні конструкції були видані в Росії в 1908 р.; а в 1913 р. на об'єктах України і Росії вже було використано 3,5 млн. м³ бетону й залізобетону.

Основною розрахунковою базою тоді був метод пружних рішень для залізобетонних конструкцій. Однак у 1905 р. професор А.Ф.Лолейт обґрунтував необхідність розрахунку залізобетонних конструкцій за стадією миттєвої рівноваги, тобто за стадією руйнування.

Поряд з провідними науковими центрами СНД, такими як Москва, Київ, Санкт-Петербург, Мінськ м.Харків стає одним з головних міст у розвитку теорії і практики використання залізобетону як нового будівельного матеріалу. У 1928 р. в Харкові споруджується унікальний будинок із залізобетону Держпром, у будинку Головпоштамту (1934 р.,) використовуються перші залізобетонні циліндричні оболонки, працюють спеціальні науково-дослідні інститути і цільові лабораторії. Разом з Московськими і Ленінградськими учбовими та науково-дослідними інститутами в Харкові формується новий у світовій практиці теоретичний напрямок з розрахунку залізобетонних конструкцій.

У 1934 р. в Харкові проходить III конференція із залізобетону, що приймає пропозицію А.Ф.Лолейта про розрахунок залізобетонних конструкцій за руйнівними зусиллями. Праці Я.В.Столярова, В.І.Мурашева, П.Л.Пастернака, В.В.Михайлова, О.Я.Берга, О.О.Гвоздьова, С.В.Александ-ровського, С.Ю.Фрайфельда, І.І.Улицького, В.М.Бондаренка, М.І.Карпенка [1-4] та багатьох інших відіграли величезну роль у становленні сучасної теорії розрахунку залізобетонних конструкцій.

Слід відзначити дуже продуктивну роботу в сучасному напрямку теорії і практики застосування залізобетонних конструкцій таких вчених, як А.Я.Барашиков, В.М.Бондаренко, О.В.Забєгаєв, О.С.Залєсов, М.І.Карпен-ко, Ф.Е.Клименко, О.І.Кричевський, Я.Д.Лівшиць, О.Е.Лопатто, Г.А.Мо-лодченко, Т.М.Пецольд, Л.М.Фомиця, С.Л.Фомін, Е.Д.Чихладзе, О.Л.Ша-гін, В.С.Шмуклер і багато видатних діячів науки і техніки Росії, України, Білорусі та інших держав світу.

І в даний час процес удосконалення теорії розрахунку і практики застосування залізобетонних конструкцій не припиняється. Практично через кожні 10-12 років змінюються норми на проектування залізобетонних конструкцій. На сьогодні основним нормативним документом є СНіП 2.03.01-84* [7], але і до цього документа вже є ряд змін і доповнень [6, 12, 13]. Цей посібник базується поки що на вказаному нормативному документі і висвітлює основні принципові положення розрахунку найпростіших залізобетонних конструкцій, він може бути використаний при підготовці бакалаврів за фахом „Промислове та цивільне будівництво”, а також допоміжним підручником при підготовці студентів другого рівня кваліфікації – інженер-спеціаліст за тим же фахом.