35. Растянутые элементы. Разновидности. Расчет прочности нормальны сечений растянутого жб элемента по случаю малых эксцентриситетов.

Случай 2 ( e₀ < 0,5h₀ - a'; ξ >ξ_R ) .В этом случае все сечение элемента растянуто. В предельном состоянии по прочно­сти по длине элемента образуются сквозные поперечные трещины, поэтому бетон в де­формировании не участвует. Считают, что предельные усилия в нормальных сечениях, совпадающих с трещинами, воспринимает одна арматура. Разрушение элемента наступа­ет, когда напряжения в продольной арматуре A_s; A' достигают предельного значения.

Рис. 13.11. Схема усилий в расчетном нормальном сечении внецентренно растянутого элемента для случая 2

Условие прочности: N∙e' < RS∙As ∙ (ho - a');

Либо N∙e < Rsc∙A's∙(ho - a')

Внецентренное сжатие ξ >ξr

N ∙ e < Rb ∙b ∙x(ho – x/2) + Rsc ∙A_s^’(ho - a')

36. Растянутые элементы. Расчет прочности нормальных сечений растянутого жб элемента по случаю больших эксцентриситетов при пластическом характере разрушения.

С лучай 1 (е₀ > 0,5 • h₀ - a'; ξ<ξ_R ). В этом случае, как и при изгибе, эпюра напряжений двузначна. В предельном со­стоянии по прочности в растянутой зоне сечения образуются трещины, и она в деформи­ровании не участвует.

Σx= 0 N_s-N'_s-N_b-N=0;

Σm = 0 N'_s • z_s-Nb • Zb-N∙e=0

Рис. Схема усилий в расчетном нормальном сечении внецентренно растянутого элемента для случая 1

Условие прочности:

N∙e < R_b ∙b• х • z₆ + R_sc∙A'_s-z_s

К ак и при внецентренном сжатии, внецентренно растянутые элементы, работаю­щие на знакопеременные изгибающие моменты, армируют симметричной арматурой (A_s = A'_s). Симметричное армирование принимают во всех случаях, когда оно приводит к

увеличению суммарного сечения рабочей арматуры не более чем на 5 % по сравнению с несимметричным армированием.

Rb∙b ∙x+ Rsc∙As’- Rs∙As + N = 0;

N∙e < Rb∙b∙ x∙(ho-x/2) + Rsc∙As’(ho - a')

37. Защитный слой бетона. Значение защитного слоя для ЖБК. Назначение защитного слоя для различных конструктивных элементов. Защитный слой бетона в железобетонных конструкциях создается размещением арматуры на некотором удалении от поверхности элемента. Защитный слой бетона необходим для совместной работы арматуры с бетоном на всех стадиях изготовления, монтажа и эксплуатации конструкций, он защищает арматуру от внешних воздействий, высокой температуры, агрессивной среды и т. п. Толщина защитного слоя бетона на основании опыта эксплуатации железобетонных конструкций устанавливается в зависимости от вида и диаметра арматуры, размера сечений элемента, вида и класса бетона, условий работы конструкции и т.д.  Толщина защитного слоя бетона для продольной арматуры ненапрягаемой или с натяжением на упоры должна быть не менее диаметра стержня или каната; в плитах и стенках толщиной до 100 мм —10 мм; в плитах и стенках толщиной более 100 мм, а также балках высотой менее 250 мм — 15 мм; в балках высотой 250 мм и более — 20 мм; в сборных фундаментах—30 мм. Толщина защитного слоя бетона у концов продольной напрягаемой арматуры на участке передачи усилий с арматуры на бетон должна составлять не менее двух диаметров стержня из стали классов A-IV, Ат-IV или арматурного каната и не менее трех диаметров стержня классов A-V, A-VI, AT-V, AT-VI. Причем толщину защитного слоя бетона на указанном участке длины элемента принимают не менее 40 мм для стержневой арматуры рсех классов и не менее 20 мм для арматурного каната. Защитный слой бетона при наличии стальных опорных деталей допускается у концов элемента принимать таким же, как и для сечения в пролете. Толщина защитного слоя бетона для продольной напрягаемой арматуры, натягиваемой на бетон и располагаемой в каналах (расстояние от поверхности конструкции до ближайшей к ней поверхности канала), должна быть не менее 20 мм и не менее половины диаметра канала, а при диаметре арматурного пучка 32 мм и более еще и не менее этого диаметра.  Расстояние от концов продольной ненапрягаемой арматуры до торца элементов должно быть не менее 10 мм, а для сборных элементов большой длины (панелей длиной более 12 м, ригелей — более 9 м, колонн — более 18 м) — не менее 15 мм. Минимальную толщину защитного слоя бетона для поперечных стержней каркасов и хомутов при высоте сечения элемента менее 250 мм принимают 10 мм, при высоте сечения элемента 250 мм и более 15 мм.

3 8. Сущность предварительного напряжения. Разновидности преднапряженных конструкций. Преимущества и недостатки. Предварительно напряженные элементы - железобетонные элементы, в которых до приложения нагрузок, в процессе их изготовления, искусственно создается внутреннее напряженное состояние (самонапряжение), заключающееся в значительном обжатии бетона предварительно растянутой арматурой.

Рис. 6.1. Сущность преднапряжения

Предварительное напряжение применяется преимущественно в тех элементах, в которых при нагрузках возникают растягивающие напряжения.

В отдельных случаях целесообразно применять преднапряжение в центрально и внецентренно сжатых элементах, в частности в гибких колоннах, где оно обеспечивает необходимую трещиностойкость на период транспортирования и монтажа, а также предотвращает потерю устойчивости элемента. Предварительное напряжение элементов повышает трещиностойкость, жесткость, выносливость конструкций при работе под воздействием многократно повторяющихся нагрузок, позволяет применять высокопрочную арматуру при полном использовании ее механических свойств. Но само по себе преднапряжение НЕ повышает несущую способность. Как показывают опыты, в стадии разрушения эффект предварительного напряжения утрачивается, разрыв растянутой арматуры происходит при предельном напряжении и несущая способность предварительно напряженного элемента оказывается такой же, как и для железобетонного элемента без предварительного напряжения.

Предварительное напряжение может создаваться двумя способами:

натяжением арматуры на упоры;

натяжением арматуры на бетон

С уть натяжения арматуры на упоры. Арматура натягивается и закрепляется на особых упорах стендов, форм. После бетонирования и приобретения бетоном достаточной прочности арматура освобождается с удерживающих устройств и, стремясь восстановить свою первоначальную длину, обжимает бетон. Напряжения в арматуре контролируются до обжатия бетона.

Рис. 6.4. Натяжение арматуры на упоры

до обжатия;

после обжатия

Рис. 6.5. Натяжение арматуры на бетон

до обжатия бетона; после обжатия бетона

Суть натяжения арматуры на бетон. Сначала изготовляют бетонный или слабоармированный элемент. Для укладки рабочей арматуры в нем предусматривают каналы или пазы. После отвердения бетона арматура натягивается с передачей реактивных усилий непосредственно на бетон и при помощи анкеров удерживается в напряженном состоянии. Для создания сцепления арматуры с бетоном и защиты арматуры от коррозии каналы и пазы заполняют под давлением цементным тестом или раствором. Напряжения в арматуре контролируют по окончанию обжатия бетона.

Натяжение арматуры может быть выполнено 3 способами:

механическим (домкратами, намоточными машинами и т.п.).

электротермическим. Арматура, нагретая и удлиненная за счет пропуска электротока, закрепляется на упорах. Поскольку арматура при остывании свободно не сокращается, в ней возникают растягивающие напряжения. Этот способ распространен в России. Он надежен, малотрудоемок и был экономичен при централизованной экономике.

электротермомеханическим (комбинированным). Здесь полностью исключают обрыв арматуры, т.к. усилие механического натяжения не более 20-30% от общего усилия натяжения.

Натяжение на бетон осуществляют механическим способом.

При натяжении на упоры применяют стержневую арматуру, высокопрочную проволоку и арматурные канаты; при натяжении на бетон - преимущественно высокопрочную проволоку и арматурные канаты. Арматурные канаты и проволоку небольшого диаметра можно натягивать на упоры форм или бетон непрерывной намоткой.

Применение напрягаемой арматуры с натяжением на бетон позволяет уменьшить прогибы и исключить появление трещин, максимально использовать прочностные свойства высокопрочных сталей, увеличить шаг колонн, т.е. пролет плит, и увеличить нагрузку на перекрытия.