0
Шпаргалки - Строительные конструкции (ЖБК) - файл.
1.Общие сведения о зданиях и сооружениях.Несущая система зданий. Существует несколько типов зданий: - жилые- общественные.
Современное индустриальное строительное производство ведется на базе развитой сети заво дов-изготовителей, направляющих на строительные площадки подготовленные к монтажу укрупненные элементы зданий массой до 50т, в соответствии с грузоподъемностью монтажных кранов.Значительная часть промышленных зданий и сооружений возводится по типовым проектам. Ти пизация заключается в постоянном отборе наибо лее универсальных для данного периода объемно-планировочных и конструктивных решений, дающих наибольший экономический эффект в строитель стве и эксплуатации зданий. Типизируются здания отраслевого назначения, ограниченные определен ной производственной мощностью, и секции зданий универсального назначения, ограниченные опреде ленными производственными площадями и обслу живающими их транспортными средствами.
Современные типовые здания и сооружения отличаются от своих предшественников тем, что они унифицированы — подготовлены для возведе ния методами строительной индустрии. Унифика ция проводится путем применения наиболее эконо мичных и универсальных элементов зданий, ото бранных в соответствии с возможностями заводов-изготовителей, простотой перевозки, монтажа и тому подобными критериями.Несущий каркас промышленных зданий, как правило, воспринимает значительные усилия, возникающие в связи с перекрытием больших площадей, необходимых для расстановки крупногабаритных машин, а также в связи со значитель ными, а порой и динамическими, нагрузками, вызываемыми технологическим процессом. Поэтому несущие каркасы промышленных зданий выпол няются в виде рамных схем из особопрочных материалов - стали и железобетона.
От внешней среды помещения зданий изоли руются ограждениями — стенами и крышами, в состав которых для отапливаемых зданий вхо дят эффективные теплоизолирующие заполнители. В стенах устраиваются дверные, оконные и ворот ные проемы, в крышах — фонари. Они служат для связи, освещения и проветривания помещений.
Внутренние конструкции — полы, пе регородки, этажерки, служебные лестницы— обра зуют отдельные помещения зданий, площадки для установки и обслуживания аппаратов и обеспе чивают доступ к ним.
Сборные железобетонные элементы успешно применяются в несущих каркасах одноэтажных зданий высотой до 18 м, с опорными кранами гру зоподъемностью до 30 т и с пролетами до 24 м и в многоэтажных зданиях при нагрузках на пере крытие до 2,5 тс/м 2. В ограждающих конструк циях они используются преимущественно в виде легкобетонных и железобетонных стеновых пане лей, ребристых плит междуэтажных перекрытий и крыш. Особая область применения сборного желе зобетона — пространственные конструкции, пере крывающие крупнопролетные здания.
Монолитный железобетон применяется преиму щественно в столбовых фундаментах промышлен ных зданий, так как здесь он экономически целе сообразен. Основные преимущества железобетон ных конструкций — долговечность, несгораемость и экономия стали.
Стальные кон струкции стали шире применяться в строительстве. В настоящее время они используются в несущих каркасах одноэтажных зданий высотой более 14,4 м, с опорными кранами грузоподъемностью 50 т и более, с пролетами 30 м и более и с осо быми условиями эксплуатации, а в многоэтажных зданиях — при нагрузках на перекрытие более 2,5 тс/м 2.
В ограждающих конструкциях начал приме няться стальной профилированный настил. Времен но, в связи с дефицитностью листовой стали, ои используется там, где дает наибольший экономи ческий эффект. Основные преимущества стальных конструкций — прочность, легкость, простоте резки, сварки и крепления.
В ряде случаев экономически целесообразно подкрановые балки для кранов любой грузоподъ емности и фермы выполнять в металле и устанав ливать по сборным железобетонным колоннам. Для упрощения конструктивных узлов продольные связи и другие мелкие элементы почти всегда вы полняются из стального проката. Стальные оконные панели применяются в зданиях тяжелого ре жима работы и повышенной капитальности, а стальные фонарные фермы, панели и переплеты в связи с их относи тельной конструктивной простотой — во всех зданиях с верхним освещением.
В настоящее время для несущих строительных конструкций применяются высокопрочные стали, а для ограждающих все шире — легкие металлы (алюминиевые переплеты) и пластические массы.
Выбор того или иного материала должен проис ходить на основе экономического анализа стоимо сти сооружения с учетом местных материальных ресурсов.
По объемно-планировочному решению промыш ленные здания подразделяются на одно- и мно гоэтажные, сплошной и павильонной застройки. В связи с относительной дешевиз ной, возможностью применять разреженную сетку колонн и передавать непосредственно на основание нагрузки от оборудования наибольшее распростра нение получили одноэтажные здания. Многоэтаж ные здания возводятся для производства с огра ниченными технологическими нагрузками, с верти кальными технологическими процессами и в усло виях стесненной городской застройки.
Пролётом называется внутренний объём, ограниченный двумя рядами колонн и торцовыми стенками. Пролёт может оборудоваться подвесными балочными кранами грузоподъёмностью от 1 до 5 тили опорными мостовыми кранами грузоподъёмностью от 10 до 500т. пролётом.
Здания павильонной застройки подразделяют на одно-двухпролетные, павильонные и зальные. Одно-двухпролетные здания применяются для цехов с избыточным тепловыделением. Павильонными именуются высокие бескрановые здания со встроенными этажерками для оборудования. Павильонные здания позволяют совмещать процессы, протекавшие ранее в одно- и многоэтажных зданиях, и относительно просто реконструировать их и последующих изменениях технологии.
Покрытия одноэтажных пролетных зданий выполняются в основном из унифицированных плоских элементов — плит, балок, ферм, последовательно передающих друг другу собранную нагрузку. Плоские конструкции перекрывают пролеты 36 м при шаге до 18 м.
Шаг крайних и средних колонн и опирающих на них стропильных конструкций может быть б-метровым, 12-метровым и комбинированным 6-метровым для крайних колонн и стропильных. конструкций и 12; 18-метровым — для средних колонн.
Выбор шага произ водится на основе экономического сопоставления вариантов.
Вместе с тем начинают внедряться и простран ственные конструкции — цилиндрические оболочки, структурные плиты и т. д. перекрывающие те же пролеты с меньшей затратой материалов.
2.Конструктивные схемы бескаркасных и каркасных зданий.
Конструкции промышленных и гражданских зданий состоят из отдельных элементов, связанных в единую систему. Отдельные элементы зданий — плиты и балки перекрытий, колонны, стены и др. — должны обладать прочностью и устойчивостью, достаточной жесткостью, трещиностойкостью и участвовать в общей работе здания.
При загружении одного из элементов здания в ра боту включаются и другие элементы, происходит работа пространственной системы. Здание в целом должно на дежно сопротивляться деформированию в горизонталь ном направлении под влиянием различных нагрузок и воздействий, т. е. должно обладать достаточной про странственной жесткостью. Учет пространственной ра боты зданий приводит к более экономичным конструк тивным решениям.
Конструктивные схемы зданий, удовлетворяющие из ложенным требованиям, могут быть каркасными и па нельными (бескаркасными), многоэтажными и одно этажными. Каркас многоэтажного здания образуют ос новные вертикальные и горизонтальные элементы — колонны и ригели (рис. 10.1). Каркас одноэтажного зда ния образуют колонны, заделанные в фундамент, и ри гели, шарнирно или жестко соединенные с колоннами. В кардасном здании горизонтальные воздействия (вет ровые, 'сейсмические и т. п.) могут восприниматься со вместно каркасом и вертикальными связевыми диафраг мами, соединенными перекрытиями в единую простран ственную систему, или же при отсутствии вертикальных диафрагм только каркасом как рамной конструкцией. В многоэтажном гшнельном здании горизонтальные воздействия воспринимаются совместно поперечными и продольными стенами, также соединенными перекры тиями в пространственную систему.
Железобетонные конструкции при всех возможных конструктивных схемах зданий должны быть индустри альными и экономичными. Их проектируют так, чтобы максимально использовать машины и механизмы при изготовлении и монтаже зданий и свести к минимуму затраты ручного труда и расход строительных материа лов. В наибольшей степени этим требованиям отвечают сборные железобетонные конструкции заводского изго товления. 14.Методы расчета строительных конструкций по предельным состояниям.
В общем случае за меру безопасности принимают вероятность Р того, что мгновенное состояние конструкции S(t) в любой момент времени t принадлежит системе допустимых состояний в течение всего планируемого периода эксплуатации объекта Т.
При расчете по методу предельных состояний четко выделены предельные состояния конструкции, использована система частных коэффициентов безопасности, введение которых гарантирует, что предельное состояние конструкции не наступит при самых неблагоприятных значениях и сочетаниях нагрузок и минимальных значениях прочностных характеристик материалов.
Предельным состоянием является такое состояние, при достижении которого конструктивная система или составляющий ее элемент перестают удовлетворять заданным требованиям.
При расчетах железобетонных конструкций выделяют две группы предельных состояний.
– предельные состояния первой группы, связанные с потерей прочности, устойчивости и другими формами разрушения конструктивной системы или ее элементов, создающего опасность для жизни людей.
– предельные состояния второй группы, затрудняющие нормальную эксплуатацию конструкций и связанные с ограничением: а) чрезмерных деформаций и перемещений, неблагоприятно воздействующих на внешний вид конструкции, затрудняющих протекание технологических процессов, создающих повреждения отделки и других неконструктивных (декоративных и вспомогательных) элементов; б) недопустимого трещинообразования в бетоне конструкции, неблагоприятно влияющего на ее внешний вид и долговечность; в) вибрационных воздействий, создающих дискомфорт для людей, повреждения зданий или их частей.
Расчеты по предельным состояниям первой группы, являются наиболее важными и ответственными, т.к. они предопределяют безопасность конструкции и включают.
– расчеты по прочности.
– расчеты по устойчивости формы и устойчивости положения (опрокидывание, скольжение, всплытие и т.д.
– расчеты на выносливость при действии многократно повторяющейся нагрузки.
Расчет по предельным состояниям первой группы производят из условия, по которому усилия от расчетных воздействий не превышают предельных усилий, которые может воспринять конструкция в расчетном сечении с трещиной. Расчетным критерием исчерпания несущей способности конструкций и систем из них при действии изгибающих моментов, продольных и поперечных сил следует считать исчерпание прочности сечений, влекущее за собой потерю геометрической неизменяемости конструкции, системы или отдельного элемента.
Расчеты по предельным состояниям второй группы включают.
– расчеты по образованию, раскрытию и закрытию (зажатию) трещин.
– расчеты по деформациям (прогибам, перемещениям.
При расчете по предельным состояниям второй группы проверяется общее условие, согласно которому значения расчетных эффектов, вызванных воздействиями Ed (например, ширина раскрытия трещин или прогибы) не должны превышать допустимых значений, установленных нормативным документом.
4.Деформационные швы их назначение и расположение в здании.
Для ограничения усилий, возникающих в конструкциях от перепада температур, здание разрезается деформационными швами на отсеки. Размеры отсеков зависят от материала каркаса, теплового режима здания и климатических условий. Эти размеры определяются расчетом. Для отапливаемых зданий с железобетонным каркасом унифицированных элементов расстояния между поперечными деформационными швами принимаются до 174 м, а между продольными — 144 м.
Конструктивно поперечные деформационные швы выполняются на двух колоннах, смещенных: на 0,5 м с оси шва внутрь каждого отсека.
В зданиях сплошной застройки продольные формационные швы выполняются при железобетонном каркасе на двух колоннах. Размер вставки между продольными осями этих колонн принимается 0,5; 1,0 и 1,5 м так, чтобы за вычетом привязок расстояние между колоннами в свету бы не менее 0,5 м.
Перепады высот, как правило, совмещаются деформационными швами.
С изменением температуры железобетонные конструкции деформируются- укорачиваются или удлиняются; вследствие усадки бетона- укорачиваются. При неравномерной усадке основания части конструкции взаимно смещаются в вертикальном направлении.
Чтобы уменьшить усилия от температуры и усадки, железобетонные конструкции делят по длине и ширине на отдельные части - деформационные блоки.
Для железобетонных конструкций одноэтажных каркасных зданий допускается увеличение расстояния между швами на 20%сверх указанных значений.
Температурно-усадочные швы выполняют в наземной части здания- от кровли до верха фундамента, разделяя при этом перекрытия и стены. Ширина швов обычно составляет 20…30 мм, она уточняется расчетом в зависимости от длины температурного блока и температурного перепада. Наиболее четкий температурно-усадочный шов конструкции создают устройством парных колонн и парных балок по ним.
Осадочные швы служат одновременно и температурно-усадочными, устраивают между частями зданий разной высоты или в зданиях, возводимых на участке с разнородными грунтами; такими швами делят и фундаменты. В ряде случаев осадочные швы устраивают с помощью вкладного пролета из плит и балок. Осадочный шов служит одновременно и температурно-усадочным швом здания. 5.Нагрузки и воздействия на строительные конструкции.
В зависимости от продолжи тельности действия нагрузки делят на постоянные и вре менные. Постоянными нагрузками являются вес несу щих и ограждающих конструкций зданий и сооружений, вес и давление грунтов, воздействие предварительного напряжения железобетонных конструкций.
Временные нагрузки. Длительные нагрузки. К ним относятся: вес стационарного оборудования на перекрытиях — станков, аппаратов, двигателей, емкостей и т. п.; давление газов, жидкостей, сыпучих тел в емко стях; вес специфического содержимого в складских по мещениях, холодильников, архивов, библиотек и подоб ных зданий и сооружений; установленная нормами часть временной нагрузки в жилых домах, в служебных и бы товых помещениях; длительные температурные техноло гические воздействия от стационарного оборудования; нагрузки от одного подвесного или одного мостового кра на, умноженные на коэффициенты: 0,5 — для кранов группы режимов работы 4К-6К (среднего режима), 0,6— для кранов группы режима работы 7К (тяжелого режи ма), 0,7 — для кранов группы режима работы 8К (тяже лого режима); снеговые нагрузки для III. VI климати ческих районов с коэффициентами 0,3. 0,6. Указанные значения крановых, некоторых временных и снеговых нагрузок составляют часть полного их значения и вво дятся в расчет при учете длительности действия нагру зок этих видов на перемещения, деформации, образова ние трещин. Полные значения этих нагрузок относятся к кратковременным.
Кратковременные нагрузки. К ним отно сятся: вес людей, деталей, материалов в зонах обслужи вания и ремонта оборудования — проходах и других сво бодных от оборудования участках; часть нагрузки на перекрытия жилых и общественных зданий; нагрузки, возникающие при изготовлении, перевозке и монтаже элементов конструкций; нагрузки от подвесных и мосто вых кранов, используемых при возведении или эксплуа тации зданий и сооружений; снеговые и ветровые нагруз ки; температурные климатические воздействия.
Особые нагрузки. К ним относятся: сейсмиче ские и взрывные воздействия; нагрузки, вызываемые неисправностью или поломкой оборудования и резким нарушением технологического процесса (например, при резком повышении или понижении температуры и т.п.); воздействия неравномерных деформаций основания, со провождающиеся коренным изменением структуры грун та (например, деформации просадочных грунтов при замачивании или вечномерзлых грунтов при оттаива нии), и др.
Нормативные нагрузки. Они устанавливаются норма ми по заранее заданной вероятности превышения сред них значений или по номинальным значениям. Норма тивные постоянные нагрузки принимают по проектным значениям геометрических и конструктивных параметров и по средним значениям плотности. Нормативные вре менные технологические и монтажные нагрузки уста навливают по наибольшим значениям, предусмотренным для нормальной эксплуатации; снеговые и ветровые — по средним из ежегодных, неблагоприятных значений или по неблагоприятным значениям, соответствующим определенному среднему периоду их повторений.
Расчетные нагрузки. Их значения при расчете конст рукций на прочность и устойчивость определяют умножением нормативной нагрузки на коэффициент надеж ности по нагрузке обычно больше, чем единица При расчете конструкций на стадии возведения расчетные кратковременные нагрузки умножают на ко эффициент 0,8. При расчете конструкций по деформаци ям и перемещениям (по второй группе предельных со стояний) расчетные нагрузки принимают равными нор мативным значениям с коэффициентом =1.
6.Сущность железобнтона. Основные достоиества и недостатки.
Железобетон представляет собой комплексный строительный материал в виде рационально соединенных для совместной работы в конструкции бетона и стальных стержней.
Бетон, как и другие каменные материалы, обладает значительным сопротивлением, сжимающим напряжением и весьма малым сопротив лением растяжению. Прочность бетона на растяжение в 10—15 раз меньше прочности на сжатие. В связи с этим бетонные (неармированные) конструкции, предназначенные для работы ни изгиб или растяжение, были бы очень массивными, нерентабельными и практически неприемлемыми.
Сталь отлично работает на растяжение. Отсюда и появилась идея создания железобетона, в котором сжимающие напряжения восприни маются бетоном, а растягивающие — стальной арматурой.
Конструкции армируют не только при работе их на растяжение и изгиб, но также и при кручении, срезе, внецентренном и осевом сжатии. Разрушение бе тонных (неармированных) элементов происходит внезапно (хрупко), в то время как разрушение железобетонных элементов наступает посте пенно, что позволяет снизить запас прочности.
К недостаткам железобетона следует отнести.
относительно большой собственный вес.
сравнительно высокую тепло- и звукопроводность, требующую в некоторых случаях устройства специальной изоляции.
сложность производства работ, особенно в зимнее время, и при изготовлении предварительно напряженных конструкций, потребность в квалифицированных кадрах, специальном оборудовании, пропарочном хозяйстве; необходимость систематического контроля за правильностью расположения арматуры, дозировкой составляющих бетонной смеси, ее укладкой и другими операциями.
возможность появления трещин до приложения эксплуатационной нагрузки (от усадки и собственных напряжений в железобетоне по технологическим причинам), а также от действия внешних нагрузок из-за низкого сопротивления бетона растяжению.
Преимущества железобетона.
благодаря хорошему сцеплению арматуры с бетоном, обеспечиваются совместные деформации до определенного уровня напряжений близкие коэффициенты температурного линейного расширения (для стали, приблизительно 0,000012, а для бетона в пределах от 0,000007 до 0,00001 в зависимости от вида бетона.
бетон надежно защищает арматуру от воздействия агрессивных сред, которые способны вызвать ее коррозию, предохраняет от воз действия огня при пожаре. 8. Совместная работа бетона и арматуры.
Основным фактором, обеспечивающим совместную работу арматуры и бетона в конструкции и позволяющим работать железобетону как единому монолитному телу является надежное сцепление арматуры с бетоном. Совместная работа бетона и арматуры в железобетонной конструкции становится возможной благодаря выполнению следующих условий.
– бетон и арматура имеют достаточно близкие значения коэффициента температурного расширения.
– силы сцепления, возникающие по границе контакта между бетоном и арматурой обеспечивают выполнение условия равенства деформаций арматуры и бетона e c = e s при действии усилий от нагрузок.
Совместная работа арматуры и бетона обусловлена, кроме того, правильным определением необходимого количества арматуры, размещаемой в конструкции. Это означает, что должны соблюдается требования по размещению арматурных стержней в сечении элемента и выдержан минимальный коэффициент армирования сечения, определяемый отношением площади арматуры ( As ) к площади бетона ( Ас.
Силы сцепления, приходящиеся на единицу поверхности арматуры, обусловливают напряжения сцепления арматуры с бетоном по длине элемента. Количественно сцепление оценивают величиной соответствующих напряжений сдвига.
Можно выделить следующие факторы, влияющие на величину напряжений сцепления арматурной стали и бетона.
– трение арматуры о бетон, появляющееся в результате контракционной усадки бетона.
– структурные и искусственно созданные неровности (шероховатость) на поверхности арматурного стержня, вызывающие механическое зацепление.
– адгезия (склеивание) или взаимное притяжение между частицами на стыке двух контактирующих материалов.
– химические взаимодействия между сталью и бетоном.
Как показывают экспериментальные исследования, распределение напряжений сцепления по длине стержня не является равномерным. Это положение имеет важное значение при определении длины анкеровки арматурного стержня в конструкции. 3.Несущие и огаждающие конструкции.Основы теплотехнического расчета. Конструкции изготовляемых отечественными заводами унифицированных изделий для всех пе речисленных частей здания постоянно развиваются и совершенствуются. Они производятся на основе единой номенклатуры унифицированных изделий, утверждаемой комитетами по делам строитель ства.
Сборные железобетонные элементы успешно применяются в несущих каркасах одноэтажных зданий высотой до 18 м, с опорными кранами гру зоподъемностью до 30 т и с пролетами до 24 м и в многоэтажных зданиях при нагрузках на пере крытие до 2,5 тс/м 2. В ограждающих конструк циях они используются преимущественно в виде легкобетонных и железобетонных стеновых пане лей, ребристых плит междуэтажных перекрытий и крыш. Особая область применения сборного желе зобетона — пространственные конструкции, пере крывающие крупнопролетные здания.
Монолитный железобетон применяется преиму щественно в столбовых фундаментах промышлен ных зданий, так как здесь он экономически целе сообразен. Основные преимущества железобетон ных конструкций — долговечность, несгораемость и экономия стали.
В связи с успехами металлургической промыш ленности в годы десятой пятилетки стальные кон струкции стали шире применяться в строительстве. В настоящее время они используются в несущих каркасах одноэтажных зданий высотой более 14,4 м, с опорными кранами грузоподъемностью 50 т и более, с пролетами 30 м и более и с осо быми условиями эксплуатации, а в многоэтажных зданиях — при нагрузках на перекрытие более 2,5 тс/м 2.
В настоящее время для несущих строительных конструкций применяются высокопрочные стали, а для ограждающих все шире — легкие металлы (алюминиевые переплеты) и пластические массы. Повышение индустриализации производства метал лических конструкций достигается путем их ти пизации.
Быстрое развитие строительной науки и техники в нашей стране непрерывно выявляет новые ма териалы и методы конструирования.
7.Область применения железобетонных конструкций.
Железо бетонные конструкции применяют в промышленном, Гражданском и сель. хоз строительстве- для зданий различного назначения; в транспортном строительстве- для метрополитенов, мостов, туннелей; в энергетическом строительстве- для гидроэлектростанций, атомных реакторов; в гидромелиоративном строительстве –для плотин и ирригационных устройств; в горной промышленности- для надшахтных сооружений и крепления подземных выработок и т.д. Такое широкое распространение в строительстве железобетон получил вследствие многих его положительных свойств: долговечности, огнестойкости, стойкости против атмосферных воздействий, высокой сопротивляемости статическим и динамическим нагрузкам, малых эксплуатационных расходов на содержание зданий и сооружений и др. Почти повсеместное наличие крупных и мелких заполнителей, в больших количествах идущих на приготовление бетона, делает железобетон доступным к применению практически на всей территории страны.
Большое распространение железобетона и современном строитель стве вызвано прежде всего его значительными техническими и эконо мическими преимуществами в сравнении с другими строительными материалами.
До 70—80% массы железобетона составляют местные каменные ма териалы (песок, гравий или щебень). Замена стальных и деревянных конструкций железобетонными позволяет экономнее расходовать в строи тельстве сталь и древесину, незаменимые в других отраслях народного хозяйства.
Особенно значительный технико-экономический эффект достигает ся при применении сборного и предварительно напряженного железобе тона, изготовляемого индустриальными методами на предприятиях и полигонах.
Железобетон обладает рядом важных технических преимуществ. Прежде всего он отличается исключительной долговечностью благодаря надежной сохранности арматуры, заключенной в бетон. Прочность же бетона со временем не только не уменьшается, но может даже уве личиться.
Железобетон хорошо сопротивляется атмосферным воздействиям, что особенно важно при строительстве открытых инженерных сооруже ний (эстакады, мачты, трубы, мосты и др.
Конструкции из железобетона обладают высокой огнестойкостью защитный слой бетона толщиной 1,5—2 см дос таточен для обеспечения огнестойкости железобетонных конструкций при пожарах. В целях еще большего увеличения огне-, а также жаро стойкости применяют специальные заполнители (базальт, диабаз, ша мот, доменные шлаки и др.) и увеличивают толщину защитного слоя до 3 - 4 см.
Железобетонные конструкции, благодаря их монолитности и боль шей жесткости по сравнению с конструкциями из других материалов, отличаются весьма высокой сейсмостойкостью.
Железобетону легко могут быть приданы любые целесообразные конструктивные и архитектурные формы. Эксплуатационные расходы по содержанию сооружений и уходу за конструкциями весьма низки.
По затратам времени на изготовление и монтаж сборные железобе тонные конструкции могут конкурировать со стальными, особенно при изготовлении железобетонных конструкций методом проката, кассет ным способом, при монтаже с колес и применении других прогрессив ных методов изготовления и монтажа.
Железобетонные конструкции имеют наибольшее распространение в виде крупноразмерных панелей перекрытий, покрытий и стен зданий и сооружений, ферм, арок, оболочек, колонн, фундаментов, резервуаров, труб, мачт и др.
Железобетонные конструкции могут быть:сборными.
Монолитные железобетонные конструкции находят широкое приме нение в сооружениях, трудно поддающихся членению и унификации, на пример в некоторых гидротехнических сооружениях, тяжелых фундамен тах, плавательных бассейнах, в сооружениях, выполняемых в передвиж ной или скользящей опалубке (оболочки покрытий, силосы и т.п.
Сборно-монолитный железобетон применяется в конструкциях по крытий и перекрытий зданий, в гидротехническом и транспортном стро ительстве и особенно, если сооружению необходимо придать неразрезность и жесткость. 11.Предварительно напряженные железобетонные конструкции.Способы создания предварительного напряжения.
Появление высокопрочных сталей и бетонов выдвинуло идею применения предварительно напряженных железобетонных конструкций, имеющих ряд преимуществ перед обычными железобетонными (повышенная трещиностойкость и жесткость, экономичность, меньшие габариты и вес и пр.
До этого времени использование предварительного напряжения не дало положительных результатов из-за больших потерь напряжений в арматуре при невысоком ее натяжении.
Применение предварительно напряженных железобетонных конст рукций, особенно с появлением высокопрочных сталей и бетонов, по зволило перекрывать большие пролеты зданий и сооружений. Из пред варительно напряженного железобетона сооружаются мосты, оболоч ки, купола, резервуары и другие конструкции.
В предварительно напряженных железобетонных конструкциях ар матура подвергается предварительному растяжению, а бетон — обжа тию. Это достигается одним из двух основных способов.
Первый способ заключается в натяжении арматуры на упоры. После отвердения бетона арматура освобождается от натяжного устройства и, сокращаясь, производит обжатие бетона.
Второй способ характеризуется натяжением арматуры на затвердевший бетон. Для этого арматуру пропускают через оставлен ные в затвердевшем бетоне каналы или пазы; подвергаясь натяжению, она одновременно обжимает бетон. Заполнением цементным раствором каналов или пазов обеспечивается сцепление арматуры с бетоном.
Кроме обычных железобетонных конструкций существуют также предварительно напряженные. Предварительное напряжение позволяет эффективно использовать более прочные арматурные стали и бетон высоких марок, что невозможно в обычном железобетоне.
Предварительное напряжение железобетонных конструкций значи тельно повышает трещиностойкость и снижает деформации элементов конструкций, так как создает предварительное обжатие бетона в тех ча стях, которые при эксплуатационной нагрузке работают на растяжение.
9.Физико механические свойства бетона.
Бетон должен обладать достаточно высокой прочностью, хорошим сцеплением с арматурой и плотностью, которой обеспечивается сохран ность арматуры от коррозии и долговечность конструкции. Иногда до полнительно требуется обеспечить: водонепроницаемость, водостой кость, морозостойкость, повышенную огнестойкость и коррозийную стойкость, малую массу, низкую тепло- и звукопроводность.
Для предварительно напряженных конструкций применяют бетон повышенной прочности и плотности, ограниченной усадки и ползучести.
Физико-механические свойства бетона зависят от состава смеси, вида вяжущих и заполнителей, водовяжущего отношения, способов приго товления, укладки и обработки бетонной смеси, условий твердения (ес тественное твердение, пропаривание, автоклавная обработка), возраста бетона и др. Все это следует учитывать при выборе материалов для бе тона, назначения его состава и способов приготовления.
Бетон для сооружений, работающих в особых условиях, должен от вечать соответствующим специфическим требованиям.
Так, для гидротехнических сооружений (гидротехнический бетон), кроме достаточной прочности, бетон должен обладать повышенными водонепроницаемостью, водостойкостью, морозостойкостью, а для мас сивных частей сооружений — малым тепловыделением при твердении (низкой экзотермичностью.
Обычный бетон при длительном воздейстшии высоких температур разрушается вследствие обезвоживания цементного камня, его сильной усадки и снижения прочности, различия температурных деформаций цементного камня и заполнителей и других причин. В связи с этим обыч ный бетон на цементном вяжущем допускается для применения в кон струкциях, подвергающихся длительному воздействию температуры не свыше 50°С.
Структура бетона содержит начальные дефекты и повреждения, определяющие его поведение под нагрузкой, а также при различных физических и химических воздействиях. При действии кратковременной сжимающей нагрузки зависимость, связывающую напряжения и деформации бетона (диаграмма деформирования) можно условно разделить на четыре характерных участка, соответствующих определенным стадиям процесса микротрещинообразования структуры.
Начальный участок зависимости можно считать линейными. На этой стадии наблюдается незначительное увеличение числа контактных микротрещин на границе частиц заполнителя и матрицы.
На второй стадии микротрещинообразования наблюдается интенсивное увеличение длины, ширины раскрытия и числа контактных микротрещин, что приводит к появлению нелинейного участка на графике зависимости «напряжения–деформации». Эта стадия характеризуется незначительным количеством микротрещин в матрице. Вместе с тем на второй стадии начинают появляться комбинированные микротрещины, объединяющие, главным образом, контактные микротрещины вокруг зерен заполнителя.
В третьей стадии увеличивается число и суммарная длина комбинированных трещин, возрастает их ширина раскрытия. Начинают формироваться ярко выраженные микротрещины в матрице.
Участок IV обусловлен интенсивным развитием глобальных или магистральных трещин, приводящих к физическому разрушению материала.
Для эксплуатации конструкций при более высоких температурах следует применять жаростойкие Лотопы, приготовленные на жаростой ких заполнителях с малым коэффициентом температурного расшире ния (шамот, металлургические шлаки, хромит и др.) и глиноземистом цементе или на портландцементе с тонкомолотыми добавками (шамот, кварц, вулканические и др.), или же на жидком стекле с кремнефтори-стым натрием и тонкомолотой добавкой. Такие бетоны способны вы держать длительное действие температуры до 1200°С.
Бетон для конструкций, подвергающихся действию агрессивной сре ды, должен обладать достаточной коррозийной стойкостью. В таких условиях эксплуатации находятся, например, конструкции зданий и со оружений химической и пищевой промышленности, водопроводноканализационные и др. 10.Классы бетона по прочности на сжатие,растяжение ,морозостойкости, водонепроницемости.
Прочность на сжатие является важнейшим классификационным показателем, характеризующим технические свойства бетона, как строительного материала. Нормативные документы определяют прочность бетона на сжатие fс . как максимальное сжимающее напряжение в бетоне при одноосном напряженном состоянии. Среднее значение прочности, получаемое по результатам испытаний серии опытных образцов, обозначают f сm.
Следующими величинами, непосредственно вытекающими из таким образом определенной средней прочности бетона на сжатие являются.
- гарантированная прочность бетона . определяемая как прочность бетона на осевое сжатие, установленная с учетом статистической изменчивости в соответствии с требованиями действующих стандартов на кубах со стороной 15 см, гарантируемая предприятием производителем и обозначаемая.
- синтетическая мера качества бетона, определяемая как класс по прочности на сжатие . соответствующая его гарантированной прочности и обозначаемая согласно нормам буквой С и числами, выражающими значения нормативного сопротивления и гарантированной прочности в Н/мм2 (МПа); например С12/15 (перед чертой – значение нормативного сопротивления f с k . после черты – гарантированная прочность бетона.
- нормативное сопротивление бетона сжатию ( f ck ) – контролируемая прочностная характеристика бетона, определяемая с учетом статистической изменчивости. В качестве базового числового значения обеспеченности нормативных значений прочностных характеристик принимается величина 0,95.
- расчетная прочность бетона или его расчетное сопротивление . которое определяют как величину, получаемую в результате деления нормативного сопротивления f сk на коэффициент безопасности для бетона g с.
В обозначении класса бетона по прочности в нормах содержится два числа: одно из них (над чертой) обозначает нормативное сопротивление бетона, определяемое на цилиндрах или призматических образцах, а второе (под чертой) – его гарантированную прочность, установленную на кубических образцах. В соответствии с требованиями норм нормативное сопротивление бетона определяется в зависимости от его гарантированной прочности при постоянном значении переходного коэффициента k p =0.8.
где f ck –нормативное сопротивление бетона, соответствующее прочности бетонных цилиндров или призм, установленной с учетом статистической изменчивости свойств материала.
–гарантированная прочность бетона, установленная при испытании кубов по стандартной методике.
Нормативное сопротивление бетона с учетом статистической изменчивости свойств бетона, определяется по формуле.
где f cm – средняя прочность бетона на сжатие.
s – среднеквадратичное (стандартное) отклонение.
t – параметр распределения (статистика); при принятой обеспеченности нормативных значений 0,95 . параметр t = 1,64.
Тогда средняя прочность на сжатие f cm равна.
Учитывая, что стандарты, по которым осуществляется контроль прочности бетона устанавливают требование, чтобы s Ј 5 МПа, произведение 1,64 s дает примерно 8 МПа. Поэтому нормы с некоторым запасом предлагают определять среднюю прочность бетона по формуле: f cm = f ck + 8 (МПа.
При проектировании бетонных, железобетонных и предварительно напряженных конструкций нормы устанавливают следующие классы конструктивных бетонов по прочности на осевое сжатие.
– для тяжелых, в том числе напрягающих: С8/10; С12/15; С16/20; С20/25; С25/30; С30/37; С35/45; С40/50; С45/55; С50/60; С60/70; С70/85; С80/95; С90/105.
– для мелкозернистых группы А (естественного твердения или подвергнутые тепловой обработке на песке с модулем крупности более 2,0 ): С8/10; С12/15; С16/20; С20/25; С25/30; С30/37; С35/45.
– для мелкозернистых группы Б (то же с модулем крупности 2,0 и менее): С8/10; С12/15; С16/20; С20/25; С25/30.
Расчетные сопротивления бетона на сжатие f cd определяют путем деления нормативных сопротивлений f ck на частные коэффициенты безопасности по бетону.
Марка бетона по морозостойкости характеризует количество цик лов попеременного замораживания и оттаивания в насыщенном водой состоянии, которое выдерживают образцы. Для тяжелого бетона уста новлены следующие марки по морозостойкости: F15; F50; F75; F100; F150; F200; F300; F400; F500.
Марка бетона по водонепроницаемости зависит от степени водоне проницаемости бетона. С повышением марок величины коэффициентов фильтрации- К ф уменьшаются. Установлены следующие марки бетона по водонепроницаемости: W2; W4; W6; W8; W10; W12.
При осевом растяжении, так же как и при сжатии, диаграмма напря жений-деформаций криволинейна. Начальные модули упругости бето на при растяжении и сжатии отличаются незначительно и практически могут быть приняты одинаковыми (см. рис. 1, а.
По аналогии вводятся понятия коэффициентов упругости и плас тичности, а также модуля упругопластичности бетона при растяжении.
При осевом растяжении бетона предельные деформации в 10—20 раз меньше, чем при сжатии, в среднем их принимают равным 0,15·10 -3. С увеличением прочности, а также при применении бетонов на по ристых заполнителях предельные деформации как при сжатии, так и при растяжении увеличиваются.
Сопротивление бетона растяжению.
С определенным допущением, при выполнении инженерных расчетов прочность бетона на растяжение принято определять в зависимости от прочности на сжатие. В основном взаимосвязь между средней прочностью бетона на растяжение и его средней прочностью на сжатие принимают по предложению Фере ( Feret ) в виде.
где f ctm , f cm – соответственно средняя прочность бетона на растяжение и на сжатие.
a r –опытный (эмпирический) коэффициент.
Значение коэффициента a r может быть принято равным a r = 0,3 . Тогда нормативное сопротивление бетона растяжению составит.
Учитывая сложности, возникающие при испытании образцов прямым растяжением, нормативные документы допускают контролировать прочность бетона на растяжение косвенными методами – как прочность на растяжение при изгибе ( f ct , fl ) и раскалывании ( f ct , sp ). При этом установлена взаимосвязь между прочностью бетона на осевое растяжение ( f ct , ax ) и его прочностью на растяжение, полученной косвенными методами.
21. Конструктивные решения и методика расчета прямоугольных, цилиндрических резервуаров, железобетонных труб.
Круглый Железобетонный резервуар состоит из днища, цилиндрической стенки и покрытия. Покрытия железобетонных резервуаров могут выполняться в виде пространственных тонкостенных оболочек. При этом по крытие опирается по всему контуру непосредственно на стенку. В каче стве покрытия применяют также ребристые или безбалочные конструк ции, опертые на стенку и промежуточные стойки.
Стенки резервуаров небольшого диаметра выполняют постоянной толщины по высоте. В больших резервуарах стенка принимается трапециедального сечения. При этом для удобства эксплуатации внутрен нюю поверхность делают вертикальной. Однако если вода в резервуаре может подвергнуться замерзанию, то для предохранения резервуара от разрушения внутреннюю сторону стенки целесообразно проектировать с уклоном.
Если покрытием круглого резервуара является купол, то днище выпол няется в виде сплошной железобетонной плиты. При этом изгибающие моменты возникают только по периметру днища в местах примыкания плиты днища к стенкам. Такая конструкция днища наиболее экономична.
Если покрытие плоское безбалочное с промежуточными опорами, то днище выполняется в виде перевернутой безбалочной плиты.
Стенка круглого резервуара армируется горизонтальными и верти кальными стержнями. Горизонтальные стержни образуют замкнутые кольца и воспринимают кольцевые растягивающие усилия. Эти усилия в нижней трети стенки, при жесткой связи с днищем, книзу постепенно уменьшаются. Однако площадь сечения кольцевой арматуры, вычислен ная по наибольшему усилию, принимается постоянной до самого низа стенки. В верхней части стенки сечение кольцевой арматуры в соответ ствии с падением кольцевых усилий уменьшается.
Вертикальная арматура ставится для восприятия изгибающих момен тов, действующих в вертикальном направлении. Кроме того, вертикаль ные стержни служат монтажными стержнями для кольцевой арматуры. Шаг вертикальных стержней принимается равным 10—20 см.
Учитывая быстрое затухание эпюры изгибающих моментов в верти кальном направлении, примерно половина вертикальных стержней не доводится до самого верха стенки и обрывается ниже середины высоты.
Стенка больших резервуаров армируется по всей высоте двойной сим метричной арматурой. В узлах сопряжения стенки с днищем, а также с покрытием устраиваются вуты и ставится дополнительная арматура.
Для обеспечения трещиностойкости стенки круглых железобетонных резервуаров предусматривается создание предварительного напряжения в кольцевой арматуре.Для уменьшения радиальных изгибающих моментов в сопряжении стенки с днищем устраивают шов, препятствующий радиальным смещениям стенки. В целях обеспечения непроницаемости шов заполня ется резиной, пастической мастикой и др.
Высота прямоугольных резервуаров принимается не более 6 м, а раз меры в плане не ограничиваются.
В отличие от круглых резервуаров стенки прямоугольных испытыва ют изгиб как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях. Кроме того, стенки в горизонтальном направлении работают на растя жение. Поэтому толщина стенки получается несколько большей, чем в круглых резервуарах.
В зависимости от назначения прямоугольные резервуары бывают от крытыми и закрытыми. В закрытых резервуарах покрытие принимается ребристым, с плитами, опертыми по контуру, или в виде безбалочного перекрытия.
В резервуарах больших размеров для облегчения работы стенок уст раивают вертикальные ребра жесткости, располагаемые обычно с наруж ной стороны. В узлах сопряжения стенок с днищем с целью увеличения жесткости соединения предусматривается устройство вутов с установкой дополнительной арматуры.
Прямоугольные резервуары делают иногда очень большой вмести мостью — до 100 000 м ъ и более (для воды). Унифицированные резерву ары для воды могут быть вместимостью до 40 000 л* 3. Прямоугольные резервуары для мазута значительно меньше — от 100 до 3000 м ъ.
При наличии грунтовых вод конструкцию днища резервуара следует рассчитать на подпор воды снизу, а сам резервуар в опорожненном со стоянии проверить на всплывание.
Расчет покрытия (а также и днища) не имеет никаких особенностей.
Расчет стенок прямоугольных резервуаров зависит в первую очередь от отношения высоты стенки к ее размеру в плане.
Железобетонные трубы Железобетонные трубы выполняют круглого, овоидального, прямо угольного и других сечений.
Трубы круглого сечения являются наиболее экономичными и нашли применение в строительстве. Железобетонные безнапорные трубы выполняются из бетона класса не ниже В20. Трубы малых диаметров при действии только внутреннего давления имеют одиночную арматуру. При этом арматура ставится в се редине толщины стенок трубы. Рабочая арматура располагается в коль цевом, а монтажная — в продольном направлении При действии внешней вертикальной нагрузки кольцевая рабочая арма тура в соответствии в эпюрой изгибающих моментов должна быть вверху и внизу сечения расположена ближе к внутренней, а с боков — ближе к внеш ней поверхности стенки . Ввиду сложности такого армирования наиболее удобным является двойное армирование. Такое же армирование применяется в трубах толщиной стенки более 7 см.
Безнапорные железобетонные трубы малых диаметров (Р 2.
Модуль деформаций для горячекатанной, термически упрочненной и холоднодеформированной арматуры следует принимать равным 200 кН/мм 2 . а для арматурных канатов – 190 кН/мм 2.
15.Нормативные и расчетные сопротивления материалов. Система коэффициентов надежности.
Нормативные и расчётные сопротивления бетона и арматуры.
Чтобы обеспечить требуемую надежность конструкции, необходимо для бетона или арматурной стали данного класса назначить такие величины расчетных сопротивлений, которые в подавляющем большинстве случаев были бы не ниже возможных фактических сопротивлений бетона и арматуры в конструкции.
Изменчивость прочности бетона и арматуры принято характеризовать так называемыми кривыми распределения прочности, представляющими собой график, на оси абсцисс которого откладывают прочностную характеристику (бетона или арматуры), получаемую из испытаний большого количества образцов одного класса по прочности, а на оси ординат – частоту (количество) случаев появления того или иного значения прочностной характеристики.
Нормативные и расчётные нагрузки.
При проектировании строительных конструкций следует учитывать нагрузки и воздействия на стадиях возведения и эксплуатации сооруже ний, а в необходимых случаях и при изготовлении, хранении и транс портировании конструкций.
Нормативными нагрузками и воздействиями называются установленные нормами величины внешних воздействий (нагрузок) бывают постоянные и временные (длительные, кратковременные, особые.
Опасность превышения, а в отдельных случаях уменьшения нагру зок и воздействий по сравнению с нормативными значениями вслед ствие изменчивости нагрузок учитывается введением к нормативным нагрузкам множителя — коэффициента надежности по нагрузке.
Расчетной на грузкой называется нагрузка, равная по величине произведению нормативной нагрузки на коэффициент надежности по нагрузке.
Система коэффициентов надёжности.
Значения расчетных нагрузок устанавливаются также в зависимости от степени ответственности зданий и сооружений. Их расчетные зна чения следует умножать на коэффициент надежности по назначению . Значения этого коэффициента установлены в зависимости от класса от ветственности зданий и сооружений.
К I классу ответственности относятся здания и сооружения, имею щие особо важное значение (корпуса ТЭС, АЭС, узлы доменных печей, телевизионные башни, крытые спортивные сооружения и рынки и др.), при их проектировании принимают равным 1. Ко II классу относятся здания и сооружения, имеющие важное народнохозяйственное и соци альное значение (объекты промышленного, сельскохозяйственного, жилищно-гражданского назначения) — = 0,95. В III класс входят од ноэтажные жилые дома, склады, теплицы, временные здания и соору жения— =0,9.
Коэффициенты надежности по нагрузке принимаются по СНиП 2.01.07—85 дифференцированно в зависимости от характера нагрузок и их изменчивости для веса конструкций, оборудования и грунтов. 19. Сборные железобетонные балочные перекрытия. Основные принципы конструирования.
В состав конструкции балочного панельного сборного перекрытия входят плиты и поддерживающие их балки, называемые ригелями, или главными балками. Ригели опираются на колонны и стены; их направление может быть продольным или поперечным. Ригели вместе с колоннами образуют рамы. В поперечном направлении перекрытие может иметь 2-3 пролета для гражданских зданий и 5-6 пролетов для промышленных. Размеры пролета ригелей промышленных зданий определяются общей компоновкой конструктивной схемы перекрытия, нагрузкой то технологического оборудования.
Компоновкой конструктивной схемы перекрытия заключается в выборе направления ригелей, установлении их шага, размеров пролета, типа и размеров плит перекрытий. При этом учитывают.
- временную нагрузку, назначение здания архитектурно-планировочное решение.
- общую компоновку конструкции всего здания. В зданиях, где пространственная жесткость в поперечном направлении создаётся рамами с жесткими узлами, ригели располагают в поперечном направлении, а панели- в продольном. В жилых и общественных зданиях ригели могут иметь продольное направление, а плиты- поперечное. В каждом случае выбирают соответствующую сетку колонн.
Технико-экономические показатели конструкции перекрытия. Расход железобетона на перекрытие должен быть минимальным, а масса элементов и их габариты должны быть возможно более крупными и соответствующими грузоподъемности монтажных кранов и транспортных средств.
При проектировании разрабатывают несколько вариантов конструктивных схем перекрытия и на основании сравнения выбирают наиболее экономичную.
Общий расход бетона и стали на устройство железобетонного перекрытия складывается из соответствующего расхода этих материалов на плиты, ригели и колонны. Наибольший расход железобетона- около 65% общего количества- приходится на плиты. Поэтому экономичное решение конструкции плит приобретает важнейшее значение.
16.Расчет прочности изгибаемых железобетонных элементов по сечениям, нормальным к продольной оси.
Проверку прочности нормальных сечений изгибаемых железобетонных элементов производят из условия: M Sd Ј M Rd.
где: M Sd – расчетный момент в рассматриваемом сечении, вызванный действием внешних нагрузок M Rd – предельный момент, воспринимаемый сечением при заданных геометрических размерах, прочностных характеристиках бетона, количестве и размещении арматуры.Прочность изгибаемых железобетонных элементов имеющих как минимум одну плоскость симметрии и изгибаемых в этой плоскости (рис.8.2) следует проверять из условия M Sd Ј M Rd . где: M Rd = a f cd A cc + f yd A s 2 ( d – c 1.
Рис. 8.2. Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси изгибаемого железобетонного элемента.
При расчете элементов, имеющих полку в сжатой зоне сечения, следует ограничивать значение ее расчетной ширины b eff из условия, что размер свеса полки в каждую сторону от ребра должен быть не более величин, указанных в главе 7 СНБ 5.03.01-02.
Расчет железобетонных изгибаемых элементов прямоугольного сечения (сечением b w Ч h ) следует производить из условия M Sd Ј M Rd . где.
Расчет железобетонных изгибаемых элементов таврового и двутаврового сечений . имеющих полку в сжатой зоне сечения, следует производить следующим образом.
- если граница сжатой зоны проходит в пределах высоты полки (рис. 8.3а), т.е. соблюдается условие.
расчет производится как для прямоугольного сечения шириной, равной ширине полки b f / . по формуле.
Рис. 8.3. Положение границы условной сжатой зоны в сечении изгибаемого железобетонного элемента таврового сечения.
а) в полке; б) в ребре.
- если граница сжатой зоны проходит в ребре (рис. 8.3б), т.е. условие не соблюдается, расчет производится из условия M Sd Ј M Rd, где.
При этом высоту сжатой зоны x eff следует определять по формуле.
Формулы действительны при x eff ? ? lim · d . Для элементов выполненных из бетона классов С25/30 и ниже с арматурой классов S240, S400 и S500 при x eff >? lim · d допускается производить расчет из указанного условия принимая x eff =? lim · d.
При расчете внецентренно сжатых элементов следует различать два случая.
Рис. 8.4. Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси внецентренно сжатого железобетонного элмента (случай большого эксцентриситета.
ис. 8.5. Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси внецентренно сжатого железобетонного элемента(случай малого эксцентриситета)Расчет внецентренно сжатых железобетонных элементов по прочности сечений, нормальных к продольной оси, для случая большого эксцентриситета (при x eff /d Ј x lim ) следует производить как для изгибаемых элементов (см. рис. 8.4), принимая M Sd = N Sd Ч e s 1 а высоту сжатой зоны определять из условия равновесияN Sd + f yd Ч A s 1 ? f yd Ч A s 2 = a Ч f cd Ч A cc.
При x eff > x lim Ч d расчет допускается производить из того же условия (как для изгибаемых элементов), но при этом высота сжатой зоны для элементов из бетона классов по прочности С 25 / 30 и ниже должна определяться из условия , .Для элементов из бетона классов по прочности выше С 25 / 30 при x eff > x lim Ч d расчет следует производить по деформационной расчётной модели.В случае, когда расчетная продольная сила N Sd не превышает 0,08 N cd (где N cd = f cd Ч A c ), допускается производить расчет нецентренно сжатых элементов по прочности как изгибаемых элементов, без учета продольной силы.
17.Расчет ширины раскрытия трещин нормальных к продольной оси изгибаемого железобетонного элемента.
17 расчет ширины трещин нормальног Предпосылки и допущения при определении ширины раскрытия трещин.
В общем случае ширина раскрытия нормальных трещин принимается равной средним деформациям продольной растянутой арматуры на участке между трещинами, умноженным на расстояние между трещинами.
Расстояние между трещинами следует определять из условия, по которому разность усилий в растянутой арматуре в сечении с трещиной и в сечении по середине участка между трещинами уравновешиваются силами сцепления арматуры с бетоном. При этом разность усилий в арматуре на этом участке принимается равной усилию, воспринимаемому растянутым бетоном перед образованием трещин.
3) Деформации растянутой арматуры в нормальном сечении с трещиной определяются в общем случае из системы расчетных уравнений деформационной модели железобетонных конструкций (см. главу 6) по заданным значениям изгибающих моментов и продольных сил от соответствующего сочетания внешних нагрузок.
4) Деформации растянутой арматуры допускается определять из упругого расчета нормального сечения с трещиной, принимая условно упругую работу бетона с приведенным модулем упругости и упругую работу арматуры со своим модулем упругости.
5) Для изгибаемых элементов прямоугольного, таврового и двутаврового сечений с арматурой, сосредоточенной у растянутой и сжатой граней элемента, определение деформаций растянутой арматуры в сечении с трещиной допускается производить по упрощенной схеме, рассматривая железобетонный элемент в виде сжатого пояса бетона и растянутого пояса арматуры с равномерным распределением напряжений по высоте сжатого и растянутого поясов.
С учетом принятых предпосылок расчетная ширина раскрытия трещин, нормальных к продольной оси элемента, определяется по формуле.
где w k – расчетная ширина раскрытия трещин.
s rm – среднее расстояние между трещинами.
e sm – средние деформации арматуры, определяемые при соответствующей комбинации нагрузок.
b – коэффициент, учитывающий отношение расчетной ширины раскрытия трещин к средней.
Коэффициент b выражает отношение максимальной ширины раскрытия трещины w k к ее среднему значению w m . Коэффициент вариации отношения w k / w m при их изменении от 150 до 400 МПа изменяется незначительно и практически не зависит от напряжений в растянутой арматуре.
Значение коэффициента b рекомендуют принимать равным.
b = 1.7 – при расчете ширины раскрытия нормальных трещин, образующихся от усилий, вызванных соответствующей комбинацией нагрузок, либо от усилий, возникающих при ограничении вынужденныхдеформаций для сечений, наименьший размер которых не превышает 800 мм.
b = 1.3 – при расчете ширины раскрытия трещин, образующихся от действия усилий, возникающих при ограничении вынужденных деформаций для сечений, наименьший размер которых (высота, ширина, толщина) составляет 300 мм и менее.
Выполняя расчеты ширины раскрытия трещин, образующихся от усилий, вызванных ограничением вынужденных деформаций, для промежуточных размеров сечения элемента значения коэффициента b допускается определять по линейной интерполяции.
Значение средней деформации растянутой арматуры e sm в формуле (10.16) следует определять.
где e s – деформациярастянутой арматуры в сечении с трещиной, определяемая в общем случае из решения расчетной системы уравнений деформационной модели от действия изгибающего момента и продольной силы (см. главу 6.
s s – напряжения в растянутой арматуре, рассчитанные для сечения с трещиной, от усилий, вызванных расчетной комбинацией нагрузок.
s sr – напряжения в растянутой арматуре, рассчитанные для сечения с трещиной, от усилий, при которых образуются трещины.
b 1 – коэффициент, зависящий от условий сцепления арматуры с бетоном и принимаемый равным.
? для стержневой арматуры периодического профиля – 1,0.
? для гладкой стержневой арматуры – 0,5.
b 2 – коэффициент, учитывающий длительность действия нагрузки, принимаемый равным.
? при действии кратковременных нагрузок – 1,0.
? при действии длительно действующих и многократно повторяющихся нагрузок – 0,5.
Как было показано ранее в формуле (10.17), вместо отношения допускается принимать.
– при осевом растяжении.
Усилия трещинообразования допускается определять по упрощенным зависимостям как для бетонного сечения по формулам.
где f ctm – средняя прочность бетона при растяжении.
W c , A c – соответственно момент сопротивления и площадь бетонного сечения.
18.Расчет центрально и внецентрально нагруженных железобетонных элементов.
Центрально растянутые элементы. Р азрушение центрально растянутых элементов происходит после того, как в бетоне образуются сквозные трещины, он выключается из работы, а напряжения в арматуре для сечения, пронизанного трещиной, достигают предельных значений (физического или условного предела текучести). Условия равновесия для центрально растянутого элемента имеют вид.
или, записав равнодействующую F st в напряжениях.
Требуемую площадь растянутой арматуры из ф. (18.1) определяют.
где f yd – расчетное сопротивление растянутой арматуры.
*