Шпаргалки по ЖБК - файл n1.doc

приобрести
Шпаргалки по ЖБК
скачать (340.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc1310kb.19.02.2005 16:59скачать

n1.doc

  1   2   3
1 Виды бетона для ЖБК. Структура бетона

Бетон - искусственный каменный материал, образованный в результате твердения правильно подобранной смеси вяжущего, воды и заполнителей.

Физико-механические свойства бетона зависят от способа его изготовления, используемых в составе материалов и условий твердения. В процессе изготовления и эксплуатации бетон для ЖБК должен обладать определёнными свойствами: прочностью; хорошим сцеплением с арматурой; плотностью; водо - и радиационной непроницаемостью; огнестойкостью и т.д. В зависимости от назначения и условий эксплуатации к ЖБК предъявляются специальные требования и свойства: морозостойкость; жаростойкость; коррозионная стойкость; биостойкость. Для получения бетона с выше перечисленными свойствами подбирают по количественному соотношению вида цемента, крупности заполнителя и разных добавок.

Таблица 1 - Классификация бетонов

Признак классификации

Классификация

Область применения

по назначению

а) конструкционные

В несущих и ограждающих кон-ций зд. и соор.

б) специальные бетоны: жаростойкие, химическистойкие, декоративные, теплозащитные, радиационнозащитные, нагревающие

В несущих и ограждающих конструкций, к которым предъявляются требования по условиям эксплуатации


по виду заполнителя

а) плотные заполнители

Тяжёлые бетоны

б) пористые заполнители

Лёгкие бетоны

в) специальные заполнители

Жаростойкие, химически и биологически стойкие бетоны

по виду вяжущих

а) цементные вяжущие

Во всех конструкциях изделиях, если это не противоречит эксплуатационным требования.

б) известковые вяжущие

Только для бетонов заводского изготовления

в) шлаковые вяжущие

Только для бетонных изделий и конструкций

г) гипсовые вяжущие

Для внутренних ограждающих конструкций

д) специальные органические и неорганические вяжущие

При наличии специальных требований к конструкциям


по структуре

а) плотной структуры

В несущих и ограждающих конструкциях, к которым предъявлены требования по водонепроницаемости

б) поризованной структуры

Только для ограждающих конструкций

в) ячеистой структуры

Только для ограждающих конструкций

г) крупнопористой структуры

Только для конструкций воспринимающих сжимающие усилия


Различают также бетонополимер, полимербетон, фибробетон (армирование тонкой проволокой).

Новое поколение бетонов - высококачественные бетоны, которые разделяют на: 1) очень высококачественные (60-150МПа); 2) ультра высококачественные (свыше 150МПа - фибробетон).

Кроме классификационных признаков бетона их часто разделяют в зависимости от условий твердения на: естественное твердение; подвергнутое тепловой обработки и атмосферному давлению. Структура бетона оказывает большое влияние на его прочность и деформативность. При затворении водой смеси заполнителя и цемента образуется гель (студнеобразная масса), а часть соединения выделяется в виде кристалла. С течением времени гель твердеет, кристаллы объединяются в кристаллические сростки и склеивают все зёрна заполнителей в монолитный твёрдый бетон. Важным фактором, влияющим на структуру бетона, является содержание в нём воды - водоцементное отношение (В/Ц).В/Ц=0,2, однако по технологическим соображениям применяют В/Ц=0,3-0,4 (жёсткие смеси, малоподвижные), В/Ц=0,5-0,7 (подвижные смеси), В/Ц>0,7 (литые смеси). Структура бетона неоднородна. Формирование структуры бетона продолжается также во времени.

Вода затворения вступает в реакцию с вяжущим, а избыточная вода, испаряясь, образует многочисленные поры. Избыточное количество воды и нарушение режимов термообработки приводят к формированию неоднородной структуры бетона. Из-за наибольшего количества открытых пор, в зависимости от условий эксплуатации эти свойства бетона оказывают огромное влияние на прочностные и деформативные характеристики бетона. Для этого надо иметь температурно-влажностный режим и учитывать длительность и характер нагрузки.
2 Классы бетона, изменение прочности во времени.

По показателям прочности устанавливается их гарантированное значение, так называемые классы бетона.

При проектировании конструкций в зависимости от назначения и условий эксплуатации нормами устанавливаются показатели качества бетона:

- класс бетона по прочности на сжатие и растяжение;

- марка по морозостойкости, плотности, водонепроницаемости, самонапряжению.

Класс бетона по прочности на осевое сжатие( В, Па) и на растяжение Вt Класс бетона по прочности на сжатие – сопротивление сжатию кубов , испытанных через 28 суток при t=20 относительной влажности не ниже 55% с учетом статической изменчивости прочности. Чтобы оценить изменчивость прочности и обеспечить ее гарантированность для заданного класса бетона значения, прибегают к методам теории вероятности.

Для наблюдения значительной прочности выбирают партию не менее 60 образцов. При этом определяют:

Rm- среднее значение прочности по кубам или математическое ожидание;

Sm – средне квадратичное отклонение прочности, иначе, стандарт;

Vm – коэффициент вариации прочности бетонной партии.



Наименьшее вероятное значение временного сопротивления бетона определяется:



В нормах на проектирование предусматривается обеспеченность или доверительная вероятность не менее 95%, значит из 100 испытанных кубов не менее 95 должны обладать прочностью B. Это имеет место при значении
. Подставив в формулу, получим




Кривая нормального распределения Гаусса.

Нормами установлены классы бетона по прочности на сжатие B3,5…B60. Для проектирования ЖБК применяют класс бетона не ниже В7,5.

Класс бетона по прочности на осевое растяжение - характеризуется прочностью бетона на осевое растяжение с учетом статистической изменчивости, применяя коэффициент вариации Вt= 0,8-3,2 МПа.
3 Призменная прочность бетона, прочность при растяжении, срезе и скалывании. Прочность при многократном загружении.

Прочность – способность тела сопротивляться внешним воздействиям, не разрушаясь. Существуют различные виды прочности бетона.

Кубиковая прочность. Определяется при испытании на сжатие под прессом кубов бетона, изготовленных в тех же условиях, что и конструкция. Эталонный образец – куб размером 150х150х150 мм, хранившийся при t = 20±2°С и влажности 90-100% в течение 28 сут. и испытанный в нормальных условиях (t = 20±2°С и влажность 65%). Предел прочности куба при разрушении – кубиковая прочность. Применяют кубы с другими размерами ребра (100 или 200 мм), в этом случае в расчёты вводится масштабный коэффициент:

Призменная прочность. Предел прочности призмы при разрушении принимают за призменную прочность. Определяется при испытании на сжатие призм размером 150х150х600 мм (или 100х100х400 мм), т.к. при отношении высоты призмы к ребру основания ?4 трение на работу призмы не влияет. Призменная прочность больше соответствует прочности бетона на сжатие в реальных конструкциях ещё и потому, что форма призмы больше напоминает конфигурацию изделий или конструкций. При испытании призмы прочность определяют делением разрушающей силы на площадь. Зависимость призменной прочности от кубиковой установлена экспериментально: ;

- для тяжёлого бетона; - для лёгких (ячеистых) бетонов

Прочность при осевом растяжении. Ориентировочно можно определить по формуле Фере:

k = 0,8 – для бетона класса ? В25; k = 0,7 – для бетона класса ? В30

Призм. прочность при растяжении в 10 – 20 раз < прочности бетона при сжатии.

Прочность при срезе. ЖБК редко работают на срез, который обычно сопровождается действием продольных сил. Сопротивление срезу может возникать в шпоночных соединениях и у опор балок.



Прочность при скалывании. Сопровождается действием поперечных сил и может определяться по формуле:

,

? – масштабный коэффициент.

Прочность при многократном загружении. Под прочностью бетона при многократно повторных (подвижных или пульсирующих) нагрузках понимают напряжение, при котором количество циклов, необходимых для разрушения образца, составляет не менее 106. Эта прочность – выносливость. Прочность бетона в этом случае зависит от количества циклов, кот. характеризуется ассиметрией цикла:

4 Деформации бетона при кратковременном и длительном загружении. Ползучесть бетона и релаксация напряжений. Усадка бетона.

При загружении бетона кратковременной нагрузкой развиваются упругие и неупругие деформации.

Упругие деформации, как правило, наблюдаются на первоначальном этапе загружения, и их величина зависит от скорости загружения. При мгновенной скорости загружения можно наблюдать только упругие деформации. Если образец загружать по этапам и замерять деформации на каждой ступени дважды (сразу после приложения нагрузки и через время после выдержки под нагрузкой) получится ступенчатая линия, которую можно объединить в диаграмму (рис. 4.1)

I - при мгновенном загружении II - полные деформации при ступенчатом загружении При достаточно большом числе ступеней загружения зависимость между напряжениями и деформациями может быть изображена плавной кривой (рис.4.2).

Из диаграммы 4.2 видно, что при небольших нагружениях в<0,2Rв (участок О-1) бетон можно рассматривать как упругий материал; 0,2Rв <в<0,5Rв (участок 1-2) возникают неупругие деформации, вызванные уплотнение геля и после образования микро трещин (точка 2) рост деформации становится более интенсивнее (участок 2-3) при дальнейшем увеличении нагрузки микротрещины объединяются и образец начинает разрушаться (точка 4) напряжения в этой точке равны Rв , а деформации бетона равны (предельным); участок 4-5 нисходящей диаграммы характеризует падение сопротивления бетона и падение нагрузки. При длительном действии нагрузки пластические деформации бетона продолжают развиваться, как показывают опыты в течение 3-4 лет и более с меньшей интенсивностью. Наибольшие деформации появляются в 3-4месяца действия нагрузки.

Участок О-1 - упругие деформации - при загружении кривизна диаграммы зависит от скорости загружения образца; участок 1-2 характеризует рост пластических деформаций за время выдержки при постоянном загружении. Прирост пластических деформаций постепенно затухает, а их величина стремится к предельному значению. Свойство бетона, характеризующееся нарастанием пластических деформаций при длительном действии нагрузки, называется ползучестью бетона. Эти деформации (силовые) могут в 3-4 раза превышать упругие деформации при длительном действии постоянной нагрузки. Если деформации ползучести нарастают свободно, то напряжения в бетоне остаются величиной постоянной. Когда ползучесть ограниченна или стеснена, то напряжения в бетоне уменьшаются. Свойство бетона, характеризующееся уменьшением с течением времени напряжений при постоянной начальной деформативности называется релаксацией напряжений. Ползучесть и релаксация имеют общую природу, обусловленную структурой бетона и, оказывают влияние на работу ЖБК. Опыты показали, что, независимо с какой скорость было достигнуто напряжения, конечные деформации ползучести будут с течением времени одинаковыми. Различают линейную и нелинейную ползучесть. Линейная ползучесть имеет место при в<0,5Rв, которая обусловлена главным образом уплотнением геля, при этом происходит перераспределение напряжений под нагрузкой с гелевой структуры на цементный камень и заполнитель. При в>0,5Rв возникают микротрещины и нарушается линейная зависимость и наступает нелинейная ползучесть. Для количественного определения деформации ползучести при сжатии вводят понятия меры ползучести Ct - представляет собой относительную деформацию ползучести в момент времени t соответствующей приращению ползучести и характеристики ползучестиt - отношение деформации ползучести в момент времени t к мгновенной деформации.
5 Деформации при многократном повторном загружении. Предельные деформации при сжатии и растяжении.

5.1 Характер развития деформации зависит от величины повторно- прикладываемых напряжений и количества циклов.

При напряжениях ниже предела выносливости c увеличением циклов нагружения происходит накопление остаточных пластических деформаций с постепенным переходом зависимости от криволинейной формы к линейной.



С увеличением напряжения до , но так, чтобы оно не превышало предела выносливости Rt, может происходить дальнейшее накопление остаточной пластической деформации. Однако, бетон при действии этого напряжения может работать неограниченное время как упругий материал. При напряжении превышающем предел выносливости после некоторого числа циклов интенсивность в бетоне начинает возрастать, главным образом, пластические деформации. В образце развиваются микротрещины, обе ветви диаграммы обращены вогнутостью к оси . При дальнейшем увеличении напряжения, то есть достижение предельных деформаций, происходит его разрушение.

5.2 Предельные деформации бетона- это деформации, которые зависят от состава и структуры бетона, класса бетона, длительности продолжения нагрузки, условия работы бетона.

Предельные деформации наблюдают перед разрушением образцов, значения этих деформаций для расчетов принимают в следующих пределах:

- осевое сжатие- -кратковременное загружение;

- при длительном загружении;

- при изгибе и внецентренном сжатии;

- при центральном растяжении.

Предельные деформации при центральном растяжении в 10-20 раз меньше предельных деформаций сжимаемости. У бетонов на пористых заполнителях предельная сжимаемость примерно в 2 раза выше, чем у тяжелых бетонов таких же марок.
6 Арматура для железобетонных конструкций, ее назначение. Классификация арматурной стали.

В ЖБК арматуру обычно устанавливают для восприятия растягивающих усилий и усиления бетона сжатых зон сечения. Необходимое количество арм-ры определяют расчётом конструкций на действие нагрузок от внешних сил и собственного веса конструкции.

По назначению различают арм-ру:

- рабочую; - монтажную; - распределительную.

Рабочую арм-ру устанавливают по расчёту; монтажную – по конструктивным и технологическим соображениям.

БАЛКА ПЛИТА

1-1





1 рабочая арматура;

2 – распределительная арматура;

3 – монтажная арматура;

4 – поперечная арматура (хомуты)

Рис.Армирование ЖБ элементов
Степень насыщения бетонного сечения арм-рой регламентируется СНиП в зависимости от вида конструкции и условий её работы. Степень насыщения арм-рой характеризуется коэфф-м армирования:

? = As/Ab

Арм-ру классифицируют:

1)в зависимости от технологии изготовления:

- горячекатаная стержневая (d = 6 – 40 мм);

- холоднотянутая проволока (d = 3 – 8 мм);

2) в зависимости от способа последующего упрочнения:

- термически упрочнённая;

- упрочнённая вытяжкой или волочением; - термомеханическое упрочнение; 3) по форме поверхност - периодического профиля;- гладкая;

4) по способу применения: - напрягаемая;

- ненапрягаемая;

- жёсткая (прокатная сталь)
7 Классы арматуры. Прочностные и деформативные характеристики арматурной стали.

Вся арматурная сталь делится на классы. Классы стержневой горячекатаной арматуры обозначается А и в зависимости от её основных механических характеристик делится на 6 классов: АI - AVI. Если арматура термически упрочнена, её подразделяют на 4 класса и обозначают: ATIII - AT IV. Дополнительной буквой с (ATIIIс) указывается возможность соединения этой арматуры сваркой. Буква к (ATIIIк) характеризует повышенную коррозионную стойкость. Буква в

(ATIIIв) - упрочнение вытяжкой. Специальная сталь обозначается AсIII. АI - гладкая (d=6-40мм); AII - периодического профиля (d=10-80мм); AIII - горячекатаная периодического профиля (ёлочка d=6-40мм). Арматурную проволоку подразделяют на 2 класса: ВI и ВII - проволока гладкая (ВрI и ВрII - рифлёная).

ВрI - обыкновенная холоднотянутая низкоуглеродистая проволока. ВII и ВрII -проволока высокопрочная, углеродистая и изготовлена многократным волочением. Из поволок d=1.5 - 5 мм изготавливают 7-ми проволочные канаты класса К-7, К-19. Каждому классу арматуры соответствует определённая марка стали с одинаковыми механическими характеристиками, но различным химическим составом. В обозначении марки стали отражается содержание углерода и легирующих добавок. Например: 25Г2С (0,25% - содержание углерода; Г - сталь легирована марганцем; 2С - содержание кремния).

Основными физико-механическими характеристиками стали являются прочностные и деформативные характеристика, эти свойства характеризуют диаграммой напряжений-деформаций получаемой путём испытания на растяжения стандартных образцов.

1 - малоуглеродистые; 2 - высокоуглеродистые стали.

Все стали по характеру диаграммы делятся на: с явно выраженной площадкой текучести (мягкие) и не явно выраженной площадкой текучести (термоупрочнённые).

Для сталей имеющих физический предел текучести у - (для мягких сталей) принимается в расчётах за нормативное сопротивление, эти стали также имеют характеристику предела прочности us и предельное удлинение при разрыве. Высокие пластические свойства стали создают благоприятные условия для работы ЖБК.

Стали имеющие условный предел текучести, характеризуемые напряжением, при котором остаточные деформации составляют 0,2% от максимальных значений. В расчётах этих сталей используют условный предел текучести в качестве нормативной характеристики, используя, так же как и в бетоне, статические методы обработки. В зависимости от типа конструкции и условий эксплуатации учитываются часто следующие свойства арматурной стали: свариваемость, реологические свойства (ползучесть и релаксация), динамическое упрочнение (имеет место при действии кратковременных динамических нагрузок).
8 Арматурные изделия. Соединения арматуры.

С целью индустриализации арматурных работ и сокращение их трудоемкости отдельные стержни объединяются при помощи специальных сварочных машин в сетки, каркасы и армоблоки.

Сетки. Различают сетки рулонные и плоские.

а) рулонные б) плоская



Арматурные сетки: а) рулонные; б) плоские

Рулонные сетки имеют ограниченные массой (100-500кг) размеры: ширина не более 3,5м, длина зависит от веса. Рабочая арматура имеет диаметр до 8мм. Используют в качестве арматуры проволоку ВI,BрI d=3-5мм, возможно использование класса А до 8мм.

Плоские сетки имеют максимальную ширину 2,5м, длину до 9м. В качестве рабочей арматуры, как правило, используют АIII d=6-10мм, располагая в продольном или поперечном направлении, или в обоих сразу. В качестве распределительной арматуры используют BI, арматуру AI.

Каркасы. Сварные каркасы состоят из продольных и монтажных стержней, объединенные поперечными стержнями. Рабочие стержни могут располагаться в 1 или 2 ряда. В отдельных случаях допускается приварка сверху дополнительного рабочего стержня.



Плоские каркасы объединяют пространственные каркасы или арматурные блоки. Качество точечной электросварки каркасов зависит от соотношения диаметров свариваемых продольных и поперечных стержней и должно не превышать 1/3, 1/4



Стыки. Стыки соединения сварной арматуры выполняют, как правило, при помощи электросварки.


Для соединения арматуры АI- AVI применяют контактную сварку, при этом соотношение d1 и d2 должно быть не менее 0,85.( рис а и б). Если диаметр стержней меньше 20мм, то применяют дуговую сварку с накладками (рис в), выполняя ее 4 или 2-х фланговыми швами. Допускается в отдельных случаях применять нахлесточное соединение стержней арматуры (рис г). Соединение внахлестку арматурных стержней d=8-40мм с пластинкой выполняют дуговой сваркой фланговыми швами (рис д). Соединение стержней арматуры в тавр выполняют автоматической дуговой сваркой под слоем флюса (рис е).

На стройплощадках при монтаже соединяют арматурные стержни, применяя дуговую и ванную сварку в инвентарных формах. Стыки сеток в нерабочем состоянии выполняют внахлестку с перепуском между крайними рабочими стержнями не менее 50мм, при диаметре распределенной арматуры до 4мм и при большем диаметре не менее 100мм. Плоские сетки при диаметре рабочей стержней не менее 16мм могут в нерабочем направлении укладываться впритык друг к другу, а их стык сверху перекрывается дополнительной сеткой не менее 100мм в каждую сторону от стыка. Стыки сеток и каркасов следует располагать в конструкциях вразбежку.

По способу производства арматура может быть горячекатаной, термомеханически упрочненной, холоднодеформированной. Ненапрягаемая арматура S240 (AI), S500 (AII-AVI). Для преднапряженных конструкций S800, S1200, S1400.
9 СУЩНОСТЬ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЁННОГО ЖБ И СПОСОБЫ СОЗДАНИЯ ПРЕДНАПРЯЖЕНИЯ. ПОТЕРИ НАПРЯЖЕНИЙ В АРМАТУРЕ. СЦЕПЛЕНИЕ АРМ-РЫ С БЕТОНОМ. АНКЕРОВКА АРМ-РЫ В БЕТОНЕ.

Совместная работа арм-ры и бетона в ЖБК обеспечивается их сцеплением и различными конструктивными закреплениями арм-ры в бетоне. Сцепление – сопротивление забетонированного стержня выдёргиванию или продавливанию. Сцепление является основным свойством ЖБК и зависит от ряда физ.-механ. факторов:

1 – зацепления за бетон выступов на поверхности арм-ры периодич. профиля (70%);

2 – сил трения, возникающих в результате обжатия арм-ры в процессе усадки бетона;

3 – склеивания арм-ры с бетоном благодаря клеящей способности цементного геля.

При круглой и гладкой арм-ре сопротивление скольжению уменьшается, а с повышением класса и возраста бетона и уменьшением В/Ц – увеличивается.

Экспериментально установлено, что напряжения сцепления по длине армат. стержня распределены неравномерно и их максимальная величина не зависит от длины заделки стержня в бетоне (lan), в расчёт вводят средние напряжения сцепления.



а) стержень периодического профиля б) гладкий стержень
Рис. – Сцепление арм-ры с бетоном

Среднее значение напряжений:



d – диаметр стержня; lan – длина анкеровки.

Как правило, для гладких стержней при средних марках бетона величина ?bd,m находится в пределах 2,5…4,0 МПа, для стержней периодического профиля – до 7,0 МПа.

Закрепление концов арм-ры в бетоне обеспечивают с запуском арм-ры за рассматриваемое сечение на длину зоны передачи усилий с арм-ры на бетон, т.е. рассчитывается длина анкеровки (lan). Помимо этого, сцепление арм-ры с бетоном обеспечивается с помощью анкерных устройств.

Непреднапрягаемая арм-ра из гладких стержней анкеруется в виде полукруглых крюков диаметром 2,5d. В сетках и каркасах из гладкой арм-ры привариваются стержни поперечного направления. Для непреднапряжённой конструкции для стержней периодического профиля рассчитывается lan:

lan = [wan·(Rs/Rb) + ??an]·d ? (15…20)d

wan, ??an – коэфф-ты условий работы и запаса прочности, определяются по СНиП

lan,min = (20…25) см

В изгибаемых элементах растянутые стержни должны быть заведены за грань свободной опоры на величину не менее 10d. Если на приопорных участках отсутствуют трещины, lan может быть уменьшена до 5d. Длина анкеровки в растянутом бетоне ? 25 см, в сжатом – 20 см.

Преднапряжённые ЖБК в процессе изготовления получают искусственно созданные значительные сжимающие напряжения в бетоне натяжением высокопрочной арм-ры. При использовании преднапряжения учитывают деформационные свойства бетона и арм-ры. Для преднапряжения используется, как правило, высокопрочная сталь, способная воспринимать напряжение ?s > 340 МПа. К такой арм-ре относят AIV – AVI, AIIIв, AтIV – AтVI, проволоку В-II, канаты К-7, К-19. Применение преднапряжённого ЖБ позволяет: 1)существенно уменьшить расход стали засчёт использования арм-ры высокой прочности; 2) повысить трещиностойкость конструкции и прогибы, увеличить жёсткость; 3) повысить выносливость конструкции; 4) увеличить долговечность конструкции при эксплуатации их в агрессивных средах; 5) снизить массу конструкций, уменьшив расход бетона; 6) преднапряж. ЖБК могут служить заменой конструкций из стали и дерева.

Преднапряжённые конструкции работают по следующей схеме:



Для создания предварит. напряжения существует 2 схемы натяжения арм-ры:

1 – натяжение на упоры; применяется, в основном, в конструкциях малых и средних пролётов;

2 – натяжение на бетон; используют обычно в большепролётных конструкциях (фермы, мосты).



Рис. – Натяжение на упоры



Рис. – Натяжение на бетон

При натяжении на упоры арматурный стержень закрепляют с одной стороны на спец. упор, а с другой натягивают домкратом, который также закреплён на упоре. После натяжения стержня в форму укладывают бетонную смесь, которая, затвердевая, сцепляется с арм-рой. Если освободить арм-ру от упоров, то она, сокращаясь, обжимает бетон.

При натяжении на бетон сначала изготавливается конструкция, как правило, слабоармированная, или с расположенным в ней каналом. После приобретения бетоном необходимой прочности арматурный стержень закладывают в канал, закрепляя его с одной стороны анкером, а с другой - в домкрате. Стержень натягивают домкратом, а после натяжения его закрепляют вторым анкером (со стороны домкрата), который упирается в бетон. Когда домкрат убирают, в канал под давлением нагнетают цементный раствор или песчаный бетон, обеспечивающий сцепление арм-ры с бетоном.

Натяжение на упоры производится 1) механическим, 2) электротермическим и 3) электротермомеханическим способом. Для 1) используют гидравлические винтовые домкраты, намоточные машины, лебёдки. При 2) стержневую или проволочную арм-ру, снабжённую на концах ограничителями, предварительно нагревают до t = 300-350°С, в результате чего арм-ра удлиняется. Нагретые стержни укладывают в форму таким образом, чтобы ограничители оказывались за упорами формы. При остывании стержни укорачиваются, упоры этому препятствуют, в арм-ре возникают заданные растягивающие напряжения. После укладки и твердения бетона арм-ру отпускают с упоров и она обжимает бетон. Способ 3) – совмещение способов 1) и 2).

В последнее время для создания предварительного напряжения в конструкциях применяют бетоны на напрягающемся цементе. Увеличиваясь в объёме и имея хорошее сцепление с арм-рой, бетон создаёт растягивающие напряжения в ней. Такие конструкции – самонапряжённые, метод – физико-химический.

В зависимости от способа изготовления и вида напрягаемой арм-ры, она может применяться с анкерами на концах или без них. Длина зоны анкеровки в напрягаемой арм-ре без анкеров принимается равной длине зоны передачи напряжения с арм-ры на бетон (lp): lp = (wp·?sp/Rbp + ?p)·d

?sp – преднапряжение в арм-ре с учётом потерь;

Rbp – передаточная прочность бетона.

В элементах из бетона на пористых заполнителях длина анкеровки увеличивается на 20%. Для преднапряж. арм-ры периодического профиля: lp ? 15d.

Анкеры являются обязательными при натяжении арм-ры на бетон, а также на упоры, если сцепление арм-ры с бетоном оказывается недостаточным. Зона анкеровки при недостаточной её величине может иметь продольные трещины, местное смятие бетона в торцах или проскальзывание арматурных стержней. Для предотвращения этих дефектов продольные участки элемента усиливают путём увеличения поперечного сечения арм-ры, устройства поперечной и косвенной арм-ры, охватывающей все продольные стержни, и повышением класса бетона.

В зонах передачи напряжений устраиваются также анкерные устройства на стержнях: гайки, навинчиваемые на нарезные концы стержня; высаженные на одном из концов головки; цанговые зажимы и коротыши, привариваемые к стержню.




Потери предварит. напряжения. Экспериментально доказано, что начальное преднапряжение арм-ры не остаётся постоянным, а уменьшается с течением времени из-за потерь. Эти потери обусловлены физико-механич. свойствами материалов, технологией изготовления и конструкцией элементов.

Различают потери первые (?losI) и вторые (?losII). Каждые из этих потерь характеризуются определёнными значениями и в состав первых входят потери ?1 – ?6, в состав вторых – ?7 – ?11. Каждая величина потерь рассчитывается или назначается в соответствии с требованиями СНиП, видом арм-ры и методом создания преднапряжения.

Первые потери возникают до обжатия бетона и в основном учитывают реалогические свойства стали (технологические потери):

1) потери от релаксации напряжений в арм-ре при механическом способе натяжения – ?1;

2) потери от температурного перепада (разность температур натянутой арм-ры в зоне нагрева и устройства, воспринимающего усилия натяжения при прогреве бетона) – ?2; 3) потери от деформации анкеров, расположенных у натяжных устройств – ?3;

4) потери от трения арматуры при натяжении на бетон вследствие трения о стенки каналов или поверхность конструкций – ?4;

5) потери от деформации стальной формы при изготовлении преднапряжённых ЖБК – ?5;

6) потери от быстро натекающей ползучести бетона – ?6.

Вторые потери возникают в уже изготовленном изделии в результате обжатия бетона (эксплуатационные потери):

1) потери от релаксации напряжений при натяжении на бетон – ?7;

2) потери от усадки бетона и соответствующего укорочения элемента – ?8, зависят от вида бетона, способа натяжения и условий твердения;

3) потери от ползучести бетона – ?9;

4) потери от смятия бетона под витками стержневой или кольцевой арматуры – ?10;

5) потери от деформаций обжатия стыков между блоками сборных конструкций – ?11.
При натяжении на упоры:

?losI = ?1 + ?2 + ?3 + ?4 + ?5 + ?6

?losII = ?8 + ?9
При натяжении на бетон:

?losI = ?3 + ?4
?losII = ?7 + ?8 + ?9 + ?10 + ?11

Сумма потерь первых и вторых может составлять в пределах 30% от назначаемого преднапряжения.

?los = ?losI + ?losII ? 100 МПа
В расчётах принимают сумму потерь не менее 100 МПа
10 Основные положения метода расчёта ЖБК по предельным состояниям. Понятие о предельном состоянии. Сущность расчёта по двум группам предельных состояний.

Под предельным состоянием понимают состояние конструкции после достижения, которого дальнейшая эксплуатация становится невозможной вследствие потери способности сопротивления внешним нагрузкам, получении недопустимых перемещений или получения повреждений. В соответствии с этим установлены две группы предельных состояний: 1) по несущей способности; 2) по пригодности к нормальной эксплуатации.

Расчёт по первой группе предельных состояний выполняется с целью предотвращения разрушения конструкций по прочности, потере устойчивости или её положения (расчёт на опрокидывание), а также усталостное разрушение (расчёт на выносливость).

Расчёт по второй группе предельных состояний имеет с цель не допустить развития чрезмерных деформаций (расчёт по прогибу), исключить образование трещин в бетоне или ограничить ширину их раскрытия, а так же в необходимых случаях обеспечить закрытие трещин при снятии части нагрузки.

Расчёт по первой группе предельных состояний является основным при подборе сечения, по второй группе предельных состояний производиться производится расчёт тех конструкций, которые могут потерять свои эксплуатационные качества вследствие образования трещин, чрезмерных прогибов или чрезмерного их раскрытия и преждевременной коррозии арматуры.

При расчёте ЖБК по предельным состояниям, действующие на конструкции нагрузки и прочностные характеристики материалов учитывают возможную изменчивость и могут отличаться от средних значений, поэтому для обеспечения нормальной эксплуатации сооружения и возможного наступления предельных состояний конструкции, вводится система коэффициентов учитывающих неблагоприятную сторону различных факторов. К ним относятся: 1) коэффициент надёжности по нагрузкеt - учитывающий изменчивость нагрузок или воздействий;

2) в и s - коэффициент надёжности по бетону и арматуре учитывающий изменчивость свойств прочностных материалов; 3) n - коэффициент надёжности по назначению конструкций, учитывающий степень ответственности и капитальности зданий и сооружений; 4) вi и si - коэффициент условий работы бетона и арматуры позволяющие оценить особенности материалов конструкций; 5) коэффициент i учитывающий сочетание нагрузок. Расчётные коэффициенты устанавливают на основе вероятностно-статических методов, они обеспечивают работу конструкции на стадиях изготовления, транспортирования и монтажа.

При проектировании надо учитывать нагрузки, возникающие при возведении и эксплуатации сооружений, а также при хранении и перевозке конструкций. Нагрузки, используемые в расчётах, делятся на: постоянные, временные, особые.

К постоянным нагрузкам относятся: вес частей сооружений несущих и ограждающих; вес и давление грунтов; воздействие предварительного напряжения.

Временные нагрузки делят на: 1) длительные - вес жидкости и твёрдых тел, вес оборудования, нагрузки на перекрытие от складированных материалов; 2) кратковременные - вес людей и материалов в зонах обслуживания и ремонта, часть нагрузки на перекрытия зданий, нагрузка от подвесных и мостовых кранов, снеговые и ветровые нагрузки, температурные воздействия;

3) особые нагрузки - сейсмические, взрывные, нагрузки отрезного нарушения технологического процесса, воздействие неравномерных деформаций оснований.

Здания и сооружения подвергаются одновременному действию разных нагрузок, поэтому расчёт их должен выполняться с учётом наиболее неблагоприятных сочетаний этих нагрузок или усилий вызванных ими. В расчётах различают основные сочетания, к которым относятся постоянные, длительные и кратковременные и второстепенные - все перечисленные нагрузки и особые. Вероятность одновременного появления наибольших нагрузок учитывается коэффициентом сочетания i. Если в основном сочетании включаются постоянные и только одна временная нагрузка, то =1; при учёте двух временных длительно действующих нагрузок =0,95; при появлении двух и более кратковременно действующих нагрузок =0,9.

В расчётах ЖБК используют нормативные и расчётные значения нагрузок. Установленные нормами наибольшее значение нагрузок, которые могут действовать на конструкцию при её нормальной эксплуатации называется нормативными. Фактическая нагрузка в силу разных обстоятельств может отличаться в большую или меньшую сторону, это отклонение учитывается коэффициентом надёжности по нагрузке. Расчёт конструкций по первой группе предельных состояний производят с использованием расчётных нагрузок, которые определяют умножением нормативных нагрузок на коэффициент надёжности по нагрузке. При расчёте по второй группе предельных состояний производят с использованием нормативных нагрузок.

Прочностные характеристики материалов также как и нагрузки обладают изменчивостью, при проектировании в расчёты вводят нормативные и расчётные сопротивления материалов. Нормативным сопротивлением бетона Rbn является призменная прочность на осевое сжатие, которое определяется по нормативному значению кубиковой прочности или по полученным экспериментальным данным образцов призм с учётом их обеспеченности 0,95. Rbn= Rbm(1-Vm), B= Rm(1-Vm), Rbm=0.72 Rm.

Расчётное сопротивление бетона получаем путём деления нормативного сопротивления на коэффициент запаса по бетону в=1,3 Rbt= Rbtn/в.

При расчёте по первой группе предельных состояний используют расчётные сопротивления бетона. При расчёте по второй группе предельных состояний в=1 и в расчёт вводят нормативные значения сопротивления бетона. Помимо коэффициента запаса прочности бетона в расчёты вводят коэффициент условий работы по бетону, который увеличивает или уменьшает расчётные и нормативные значения бетона.

Нормативное сопротивление арматуры устанавливается с учётом статической изменчивости прочности и доверительной вероятности 0,95.
11 Расчетные коэффициенты: коэффициенты перегрузки, коэффициенты безопасности по бетону и арматуре. Нормативные и расчетные характеристики бетона и арматуры. Коэффициенты условия работы бетона, арматуры и конструкции. Нормальные и расчетные нагрузки. Сочетание усилий: основные и особые.

При расчете жбк по предельным состояниям, действующие на конструкцию нагрузки и прочностные характеристики материалов учитывают возможную их изменчивость и могут отличаться от средних значений. Поэтому для обеспечения нормальной эксплуатации сооружения и возможности наступления предельных состояний конструкций вводиться система коэффициентов, учитывающая неблагоприятную сторону различных факторов. К таким коэффициентам относится:

- коэффициент надежности по нагрузке jf, учитывающий изменчивость нагрузок или воздействий;

- коэффициент надежности по бетону и арматуре jb, js, учитывающий изменчивость прочностных свойств материалов;

- коэффициент надежности по назначению конструкций jn, учитывающий степень ответственности и капитальности зданий и сооружений;

- jbi, jsi,- коэффициенты условий работы бетона и арматуры, позволяющие оценить особенности материала конструкций и условия работы;

- коэффициент ,учитывающий сочетание нагрузок, действующих на конструкцию.

Расчетные коэффициенты устанавливают на основе вероятности на статических методах. Они обеспечивают работу конструкций на стадии транспортирования, изготовления и монтажа.

При проектировании следует учитывать нагрузки, возникающие при возведении и экплуатации сооружения, а также при хранении и перевозке конструкций. Нагрузки, используемые в расчетах подразделяются на постоянные, временные и особые.

К постоянным нагрузкам относятся вес частей сооружения, вес и давление грунтов, воздействия предварительного напряжения.

Временные нагрузки делятся на длительные и кратковременные. К временным длительным относятся: вес стационарного оборудования, вес жидкости и твердых тел, нагрузки на перекрытие от складируемых материалов. К кратковременным относятся: вес людей и материалов в зонах обслуживания и ремонта, часть нагрузки на перекрытие здания, нагрузка от подвесных и мостовых кранов, снеговые и ветровые нагрузки, температурные воздействия.

К особым относятся: сейсмические, взрывного воздействия нагрузки, нагрузки от резкого нарушения технологического процесса, воздействия неравномерных деформаций основания.

Здания и сооружения подвергаются одновременно действию различных нагрузок, поэтому расчет должен выполняться с учетом наиболее неблагоприятных сочетаний этих нагрузок или усилий, вызванными ими. В расчетах различают основные сочетания. К ним относятся постоянные, длительные и кратковременные нагрузки. Особые сочетания – все перечисленные нагрузки и плюс 1 особая.

Вероятность одновременного появления наибольших нагрузок учитывается коэффициентом сочетания . Если в основном сочетании включается постоянная и только одна временная нагрузка, то . При учете двух и более нагрузок временно длительно действующих . При появлении двух и более кратковременно действующих нагрузках .

В расчетах жбк используют нормативные и расчетные значения нагрузок. Установленные нормами наибольшие значения нагрузок, которые могут действовать на конструкцию при ее нормальной эксплуатации- нормативные. Фактическая нагрузка в силу различных обстоятельств может отличаться в большую или меньшую сторону. Это отклонение учитывается коэффициентом надежности по нагрузке j f.

Расчет конструкций по первой группе предельных состояний производят с использованием расчетных нагрузок, которые определяются умножением нормативной нагрузки на коэффициент надежности по нагрузке.



Для постоянной нагрузки j f .= 1,1-1,3, для временной j f .= 1,2-1,6. При определении устойчивости принимают j f.< 1.

При расчете по второй группе предельных состояний j f.= 1. Учитывается меньшая опасность наступления предельного состояния по второй группе.

Степень ответственности здания и сооружения определяется размерами социального и материального ущерба при достижении конструкцией предельных состояний и учитывается при проектировании коэффициентом j n . На этот коэффициент умножают расчетные значения нагрузок и усилий от них.

Установлено три класса ответственности зданий и сооружений:

1 особо ответственные здания j n=1 ( I класс)

2 здания гражданского и промышленного строительства j n =0,95 ( II класс)

3 одноэтажные здания и сооружения j n =0,9 (III класс)

Расчетные и нормативные характеристики бетона и арматуры.

Прочностные характеристики материалов также как и нагрузки обладают изменчивостью. При проектировании в расчеты вводят расчетные и нормативные сопротивления материалов.

Нормативным сопротивлением бетона Rbn является призменная прочность на осевое сжатие, которое определяется по нормативному значению кубиковой прочности Rmn = B или по полученным экспериментальным данным образцов призм с учетом их обеспеченности 0,95.



Расчетное сопротивление бетона получают путем деления нормативного сопротивления.



где j b =1,3- на сжатие; j bt = 1,5 – на растяжение.

При расчете по I группе предельных состояний используют расчетное сопротивление бетона. При расчете по II группе предельных состояний jb =1 b в расчет вводят нормативное значение сопротивления бетона.

Кроме коэффициента запаса прочности бетона в расчеты вводят коэффициент работы по бетону jbi, который увеличивает или уменьшает расчетные или нормативные значения бетона jb1 - jb2. При расчете по II группе предельного состояния расчетное сопротивление бетона обозначается R b,ser=Rbn.

Нормативное сопротивление арматуры R s, n устанавливается с учетом статической изменчивости прочности и доверительной вероятности 0,95.

Наименьшее контролируемое значение для стержневой арматуры физического предела текучести приравнивается к нормативному сопротивлению

или условный предел текучести для проволочной арматуры.



где jS – коэффициент надежности по арматуре – для горячекатаной арматуры класс AI – AIV jS = 1,05- 1,15; для проволоки ВрI-II, B-II jS= 1,1-1,2. При расчете по II группе предельных состояний jS=1.

Расчетное сопротивление арматуры снижают за счет коэффициента условия работы арматуры jS,I = 1 – 9, jS1 – jS9.
12 ИЗГИБАЕМЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ. СВЕДЕНИЯ О КОНСТРУКЦИИ СБОРНЫХ ПЛИТ И ПАНЕЛЕЙ, БАЛОК И ДРУГИХ ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ. АРМИРОВАНИЕ ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Изгибаемые ЖБ элементы встречаются в виде самостоятельных конструкций или являются составляющими сложных конструкций. К ним относят плиты и балки различных сечений.

Плита – конструкция, кот. имеет малую толщину h по сравнению с пролётом L и шириной В. Толщину выбирают с учётом экономического обоснования как можно меньшей, так как плиты характеризуются большим расходом бетона. Толщина кратна 10 мм, но не менее 40 мм для монолитных плит покрытий, 50 мм и 60 мм для перекрытий гражданских и промышленных зданий соответственно, 30 – 35 мм для сборных плит.

Армирование производят сварными сетками, кот. располагают в сечениях плиты в соответствии с эпюрой изгибающих моментов. Их установку производят со стороны растянутых волокон. Стержни рабочей арм-ры имеют d = 3…12 мм. Рабочую арм-ру сеток располагают с шагом 100 – 200 мм. На участках сетки, где расположена распределительная арм-ра, шаг устанавливают в пределах 250 – 300 мм, d = 3…8 мм, площадь поперечного сечения распредел. арм-ры назначается не менее 10% от площади рабочей арм-ры. Армирование плит производят сварными сетками, вязаные сетки применяют при сложной конфигурации изделий и большом количестве отверстий.



Балка – конструкция, у которой пролёт L значительно больше размеров её сечения B и h. Поперечное сечение ЖБ балок без преднапряжения обычно бывает прямоугольное, квадратное, тавровое, трапециевидное и двутавровое.

Высота балок изменяется в зависимости от нагрузки и назначения конструкции. Её принимают равной (1/8…1/15)L. В преднапряжённых конструкциях высоту уменьшают до (1/25)L. Высоту принимают кратной 50 мм, если она не более 600 мм, и 100 мм при большей высоте. Ширина балок назначается в пределах (0,3…0,5)h.

Армирование балок осуществляют продольной рабочей арм-рой, поперечной арм-рой и монтажными стержнями, соединяющими плоские каркасы в пространственные. Продольную рабочую арм-ру в балках укладывают в зонах максим. растяжения согласно эпюре моментов. Размещают арм-ру с зазором или вплотную друг к другу. Величина зазоров должна обеспечить укладку и максим. уплотнение бетона. Диаметр стержней рабочей арм-ры принимают 12 – 32 мм. Площадь сечения рабочей арм-ры должна быть не менее 0,05% от площади сечения бетона. При недостаточной прочности бетона сжатой зоны или при двузначной эпюре моментов рабочую арм-ру устанавливают в сжатой зоне. Монтажную арм-ру в каркасах принимают d = 10 – 12 мм.

Прямоугольные и тавровые сечения с шириной ребра < 150 мм армируют одним плоским каркасом. При ширине более 150 мм устанавливают 2 и более каркаса, объединяя их в пространственный стержнями d = 5 – 6 мм с шагом 1 – 1,5 м.

Поперечная арм-ра в каркасах балки воспринимает главные растягивающие напряжения наклонного сечения и выполняется в виде хомутов, если каркас вязаный, и в виде поперечной арм-ры, если сварной.

Рис.Характерные сечения балок
а) б) в) г)



д)



Иногда в опорных сечениях балок устанавливают каркасы с отгибом под углом 45°. Количество поперечной арм-ры устанавливается по расчёту (и тогда она является рабочей арм-рой) или конструктивно.

Преднапряжённая арм-ра не входит в состав каркаса и размещается в соответствии с эпюрой моментов. В балках небольшой высоты такую арм-ру располагают в растянутой зоне прямолинейно по всей длине элемента. Иногда для погашения напряжений в верхней зоне преднапряжённых конструкций укладывают преднапряжённую арм-ру Asp в количестве 15 – 25 % от нижней рабочей преднапряж. арм-ры.

Для преднапряж. конструкций характерны развитая сжатая полка, обеспечивающая условия прочности элемента под нагрузкой, опирание настила и устойчивость верхнего пояса.

Сечение растянутой зоны преднапряжённых балок выбирают из расчёта размещения преднапряж. арм-ры, создания необходимого защитного слоя и обеспечения прочности бетона при обжатии. Поэтому проектирование и армирование торцевых концов элементов имеет особое значение. В этих участках для восприятия местных напряжений от усилия обжатия устанавливают сварные сетки с арм-рой d ? 4 мм, охватывающие всю преднапряжённую арм-ру.

Хомуты устанавливают с шагом 50 – 100 мм.

При армировании изгибаемых элементов используют также совместное армирование сечения напряжённой и ненапрягаемой арм-рой – смешанное армирование.



Защитный слой бетона для рабочей арм-ры должен быть не менее d стержня и не менее: в плитах толщиной h < 100 мм – 10 мм, в плитах с h ? 100 мм и в балках с h ? 250 мм – 15 мм, в балках с h > 250 мм – 20 мм. Для распределительной арм-ры защитный слой должен быть не < 10 мм при h < 250 мм и не < 15 мм при h ? 250 мм.
13 Расчёт прочности элементов с тавровым и двутавровым профилем



Тавровое сечение состоит из полки и ребра. Обычно в практике встречается тавровое сечение с полкой в сжатой зоне. В сравнении с прямоугольным сечением тавровое сечение экономичнее, так как при одной и той же несущей способности элемента в нём расходуется меньше бетона вследствие сокращения размеров растянутой зоны. Сжимающие напряжения в полках тавровых балок уменьшаются от ребра к краям полки, поэтому пункт 3.16 СНиП 2.03.01-84* ограничивает ширину свеса полки, вводимой в расчёт. Ширина bf' вводится в расчёт из условия, что ширина свесов полки в каждую сторону от ребра должна быть не более 1/6 пролёта элемента и не более при наличии поперечных рёбер или при hf'0.1h - 1/2 расстояния в свету между продольными рёбрами. При решении задач сечений, имеющих полку с нейтральной линией проходящей в ней, рассматривается, в первую очередь значение момента, которое может воспринимать полка. Если внешний момент сжатия больше момента воспринимаемого полкой M>Mf , x<hf' , то нейтральная линия будет проходить в ребре, а если момент меньше или равен моменту воспринимаемому полкой M<Mf , x<hf' , то нейтральная линия проходит в полке. При решении задач рассматривается, как правило, работа тавровых сечений конструкции с нейтральной линией проходящей в полке. Этот случай расчёта считается случаем №1.

Если нейтральная линия проходит в полке, дополняем сечение до прямоугольного с координатами bf' и ho и решаем задачи аналогично алгоритму задач 1-го типа изгибаемых элементов с одинарным или двойным армированием. Mf'=bf' hf'Rb(ho-0.5 hf'). Если при расчёта условие m>R , то в сжатой зоне бетона необходимо установить сжатую зону арматуру и применить двойное армирование. Решение задачи сводится к определению ho, b, h,Q, Mu, и определения As и As'.

Если нейтральная линия проходит в ребре - это случай №2. Алгоритм решения задач тавровых сечений, если нейтральная линия проходит в ребре:

  1. M>Mf;

  2. Определяем момент воспринимаемый свесом: MOV=Rb( bf'-b) hf'(ho-0.5 hf');

  3. Определяем площадь арматуры, приходящейся на свесы:





  1. Определяем момент, приходящийся на ребро: Mb1=M- MOV;

  2. Определяем значение:



6) Если m<R определяем площадь арматуры, приходящейся на ребро:

Если условие не выполняется, то на один модуль увеличиваем высоту или ширину сечения на одну ступень, увеличиваем класс бетона или устанавливаем арматуру в сжатой зоне. 7) As=As1+AsOV

Для того чтобы проверить несущую способность таврового сечения по случаю2:

1) находим общую площадь арматуры, приходящейся на свесы:

2) Определяем площадь арматуры, приходящейся на ребро: As1=As+AsOV.

3) Определяем коэффициент армирования ребра: s1/(bho);

4)

5) Определяем расчётный изгибающий момент, воспринимаемый ребром: Mb1=mRbbho2;

6) Определяем момент свеса: MOV=Rb( bf'-b) hf'(ho-0.5 hf');

7) Определяем момент, воспринимаемый тавровым сечениям: Mu=Mb1+MOV, MuM.
14 Сжатые и растянутые элементы. Расчет прочности. Конструктивные особенности сжатых и растянутых элементов.

Сжатые элементы такие элементы, которые подвергаются действию продольно-сжимающей силы. Если продольно-сжимающая сила действует по оси элемента, то такие конструкции являются центрально-сжатыми.




Внеценренносжатыми называются элементы, испытывающие воздействие продольной силы N, приложенной с эксцентриситетом относительно вертикальной оси элемента или воздействие продольной силы N и изгибающего момента совместно.

Совокупность действия силы N и M можно заменить продольной силой N с эксцентриситетом e0.

Однако фактические конструкции с приложенной продольной силой N по оси элемента всегда имеет эксцентриситет вызванный неучтенными горизонтальными силами или случайными причинами ( неоднородность материала, кривизна ). Поэтому при расчете по прочности таких элементов должен учитываться случайный эксцентриситет ea принимаемый равным большему из значений:

1) l/600=ea где l –длина, h- размер поперечного сечения.

2) ea= h/30

3) ea не < 1

В зависимости от работы конструкции значение ea суммируется с ео- конструкции статически неопределимы. Для конструкции статически неопределимых значение в расчет принимают ео, но не меньше еа. К внецентренносжатым элементам с еа относятся верхние пояса ферм, сжатые элементы решетки ферм, крайние колонны промзданий.

Поперечное сечение сжатых элементов как правило принимают при малых эксцентриситетах – квадратное, круглое, кольцевое. При больших эксцентриситетах – прямоугольное, тавровое. Размеры поперечного сечения определяются расчетом с учетом унификаций. Кратность 50мм, если размер сечения не превышает 500мм и кратным 100мм при больших размерах. Рекомендуемое минимальное сечение 250x250мм. Принимают бетон для колонн В15-В50.

В зависимости от особенности армирования сжатые элементы различают:

1) по виду продольного армирования

- с гибкой продольной арматурой и хомутами

- с жесткой продольной арматурой

2) по виду поперечного армирования

- с обычным армированием

- с косвенной арматурой ( учитываемой в расчетах )



Продольная арматура ставится по расчету. Хомуты в основном предназначены для обеспечения проектного положения продольной рабочей арматуры и предотвращения появления трещин в поперечном сечении. Расположение продольной арматуры:

- симметричное относительно центра тяжести

- несимметричное

Симметричное армирование при малых эксцентриситетах или в сечении действуют моменты различных знаков близких по величине.

Несимметричное армирование в элементах с большими эксцентриситетами с развитым сечением в зоне действия момента

Поперечное сечение элементов оценивают насыщением продольной арматурой через коэффициент армирования ?, который зависит от вида эксцентриситета. ?min в элементах с расчетным эксцентриситетом находится в пределах 0,5-0,25%, со случайным эксцентриситетом ?min увеличивается в 2 раза.

? ОПТИМ =1-2%, ?МАКС =3%

Армирование сжатых элементов производится арматурой АIII, поперечная арматура АI-AII, диаметр арматуры монолитных колонн 12мм, сборных колонн 16 или максим 40мм.

Продольная арматура собирается в каркасы плоские, затем в пространственные.

Поперечную арматуру устанавливают конструктивно в зависимости:

- RSC< 400МПа, шаг меньше либо равен 500мм и выполнен с помощью сварки, S =20-15d – сварка или вязаная;

- RSC> 450МПа, шаг меньше либо равен 400мм , шаг при сварке 15d, вязанием 12d;

Диаметр поперечной арматуры при сварных каркасах назначается из условия свариваемости ( 0,25d ). В вязаных каркасах диаметр равен 5мм.

Если сечение элемента имеет размеры близкие к квадрату, то продольная рабочая арматура распределяется по периметру. При сечении колонны до 400х400мм допускается установка 4 стержней. Если расстояние между стержней продольной рабочей арматуры >400мм, устанавливают дополнительные стержни d>12мм для жесткости арматурного каркаса, которые соединяют между собой с помощью петель.

Использование арматуры более высоких классов возможно при изготовлении вязаных каркасов.



Расчет сжатых элементов

Основные принципы расчета заключаются в сопротивлении бетона и арматуры элементов внешней нагрузки продольной силы N. Эти совместные сопротивления должны превышать или быть равные внешнему воздействию.

НДС внецентренносжатых элементов зависит от гибкости, длительности действия нагрузки, вида закрепления концов элемента, от величины эксцентриситета продольной силы N.

В зависимости от эксцентриситета различают два случая расчета:

а) случай больших эксцентриситетов

б) случай малых эксцентриситетов



Характер разрушения при больших эксцентриситетах близок к характеру разрушения изгибаемых элементов ( пластичное разрушение ). При этом в растянутой и сжатой арматуре, а также в бетоне достигается предельное значение.

Если внецентренносжатые элементы имеют малые эксцентриситеты (рис в) или случайные эксцентриситеты ( рис б), то сечение частично растянуто или все сечение сжато. В этом случае выполняется условие:

?>?Rh0

Элементы имеют продольную арматуру, которая в процессе работы сечения не достигает предельного сопротивления. Разрушение таких элементов происходит благодаря разрушению сжатого бетона и сжатой арматуры. При расчетах эти элементы рассматривают как элементы с малым эксцентриситетом. Прочность нормального сечения внецентренносжатых элементов с большими и малыми эксцентриситетами считают обеспеченными, если момент от внешней нагрузки меньше или равен моменту внутренних усилий, взятых относительно центра тяжести растянутой арматуры или слабо сжатой.



Высоту сжатой зоны определяют из условия равновесия

?>?Rh0


Под действием продольной силы N сжатые элементы изгибаются, в следствии чего начальный эксцентриситет увеличивается. При этом увеличивается изгибаемый момент и элемент разрушается раньше, чем имеющий малую гибкость. Нормами предусмотрено увеличение начального эксцентриситета на коэффициент ?. Если гибкость элемента больше 14 ( ?=е0/h), для прямоугольного сечения ?>4. В этом случае производят расчет:


Если при расчете коэффициент ?, учитывающий влияние продольного изгиба Ncr>N, необходимо изменить размеры сечения ( высоту или класс бетона ).

Растянутые элементы

Центральнорастянутые элементы- это такие элементы, в которых точка приложения расчетной силы N совпадает с точкой приложения равнодействующих усилий в продольной арматуре.

Внецентреннорастянутые элементы- это такие элементы, у которых продольная сила N действует с эксцентриситетом е0 по отношению к вертикальной оси элемента или когда одновременно действует продольно-осевая сила N и изгибающий момент.

Центральнорастянутые элементы как правило выполняют преднапряженными с целью повышения их трещиностойкости, а арматуру в сечении располагают симметрично, чтобы избежать эксцентриситета при обжатии. Общие принципы конструирования внецентреннорастянутых элементов, те же, что и внецентренносжатых, т.е. продольную рабочую арматуру устанавливают по сторонам сечения перпендикулярно плоскости изгиба. Продольную рабочую арматуру затем связывают хомутами или поперечной арматурой. Стыки арматуры выполняют с помощью сварки.

Растянутые элементы армируют стержнями d=3-32мм. Если ширина трещин превысила предельную, то принято уменьшать диаметр расчетной рабочей арматуры, но при этом увеличивать количество стержней. Для растянутых элементов с ненапрягаемой арматурой применяют бетоны класса В15-В22,5. В предварительно напряженных конструкциях минимальный класс бетона В22,5.

Минимальный процент армирования устанавливают из условия предупреждения внезапного разрушения при раскрытии трещин. Для центральнорастянутых элементов ?=0,1%, для внецентреннорастянутых ?= 0,05%

Расчет центральнорастянутых элементов

Ценральнорастянутые ЖБК- это затяжки арок, нижние пояса и растянутые решетки ферм, стенки круглых резервуаров, бункеров, силосов, труб.

Продольная арматура ценральнорастянутых элементов ( напряженная и ненапряженная) предназначена для восприятия растягивающих усилий N, т.к. бетон быстро достигает своего расчетного сопротивления Rbt и выключается из работы. Поэтому расчетная сила N центральнорастянутых элементов воспринимается только продольной арматурой. Вследствие этого такие элементы выгодно армировать преднапряженной высокопрочной арматурой.



Основное условие прочности центральнорастянутых элементов:



?S6- коэффициент учитывающий условия работы высокопрочной арматуры



?=1,2 – AIV

?=1,15 – AV, BII, BpII, K7,K19

?=1,1 – AVI

Расчет внецентреннорастянутых элементов

Внеценренное растяжения возникают в нижних поясах безрасскосных ферм, прямоугольных и многоугольных в плане бункерах, силосах, резервуарах и т.д. При расчете прочности нормальных сечений внецентреннорастянутых элементов возможно два случая предельных состояний по несущей способности, которые зависят от величины эксцентриситета, продольной силы N относительно оси элемента. Характер разрушения этих элементов также зависит от величины начального эксцентриситета е0. Различают два случая расчета внецентреннорастянутых элементов:

1) большие эксцентриситеты т.е., когда равнодействующая усилий в арматуре находящейся в пределах сечения, а продольная сила N за пределами этого сечения .

е/ > h0- a/

2) малые эксцентриситеты, т.е., продольная сила N располагается в сечении элемента между усилиями в арматуре

е/ < h0- a/
  1   2   3


1 Виды бетона для ЖБК. Структура бетона
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации