4. Опори матеріалів

Нормативний (характеристичний) опір матеріалу – це встановлене нормами граничне значення напруження в матеріалі R_n, МПа.

Нормами передбачена забезпеченість нормативних (характеристичний) опорів не менше 0,95 (тобто в 5 випадках із ста значення опору допускається меншим, ніж нормативне значення).

Розрахунковий опір матеріалів R – отримується шляхом ділення нормативного опору на відповідний коефіцієнт надійності за матеріалом R = R_n / γ_m.

Наприклад, для сталі γ_s = 1,025…1,15, для бетону на стиск γ_bc = 1,3, на розтяг γ_bt = 1,5.

5. Умови роботи конструкцій

Реальні умови роботи матеріалів, споруд в цілому та окремих їх елементів, які не можливо врахувати прямим шляхом, враховують коефіцієнтами умов роботи γ_с.

Коефіцієнти умов роботи враховують характер та стадію роботи елемента; спосіб виготовлення; розміри перерізу; вплив температури, вологості та агресивності середовища; тривалість дії зусиль та їх повторення; наближеність розрахункових схем до реальних умов роботи конструкцій та ін.

При сприятливих умовах γ_с>1,0 , при несприятливих γ_с<1,0.

Наприклад:

• для суцільних металевих балок γ_s1 = 0,9;

• для бетону залізобетонних гідротехнічних споруд (які зазнають впливу води) γ_b3 = 1,1, для бетону інших споруд γ_b2 = 0,9.

2. Суть бетону та залізобетону. Основні фізико-механічні характеристики бетону, арматури та залізобетону

2. 1. Суть звичайного та попередньо напруженого залізобетону

Залізобетон – це штучний матеріал, що являє собою раціональне сполучення в конструкції двох різних за своїми фізико-механічними властивостями матеріалів – сталі і бетону.

Бетон добре працює на стиск та погано на розтяг, а сталь однаково працює на стиск та розтяг.

Рис. 2.1. Схема роботи балок: а) бетонної; б) залізобетонної

У спільній роботі бетону і арматури утворюється комплексний конструктивний матеріал, міцність якого в десятки раз вище в порівнянні з бетонним зразком.

Фактори, які забезпечують спільну роботу бетону і арматури:

1. Наявність зчеплення між бетоном і арматурними стержнями за рахунок склеювання, тертя та механічного зчеплення.

2. Майже однакові коефіцієнти лінійного температурного розширення бетону і сталі (при зміні температури до 1000 ⁰С їхні деформації на контакті однакові і зчеплення між ними не порушується).

3. Бетон надійно захищає розміщену в ньому арматуру від агресивного впливу навколишнього середовища та вогню (захисний шар бетону).

Суть попередньо напруженого залізобетону

Попередньо напруженими називають такі залізобетонні конструкції, у яких в процесі виготовлення штучно створюють значні напруження стиску у бетоні натягненням високоміцної арматури. Початкові напруження стиску утворюють у тих зонах бетону, що згодом під впливом навантажень зазнають розтягу.

В стадії експлуатації зовнішньому навантаженню необхідно спочатку подолати напруження стиснення в бетоні, а потім викликати напруження розтягання. Цим віддаляється момент виникнення тріщин в розтягнутій зоні і зменшується їх ширина розкриття.

Рис. 2.2. Схеми роботи попередньо напруженої балки:

а) залізобетонної попередньо напруженої в стадії виготовлення (обтиснення); б) залізобетонної попередньо напруженої в стадії роботи.

Переваги попередньо напружених конструкцій:

1. Економія сталі за рахунок використання високоміцної сталі (σ_у > 400 МПа).

2. Підвищення тріщиностійкості залізобетонних конструкцій.

3. Підвищення жорсткості.

У виробництві попередньо напруженних елементів можливі 2 засобу створення попереднього напруження: натягнення арматури на упори і на бетон.