
- •Конспект лекцій
- •«Інженерні конструкції гідротехнічних споруд»
- •Інженерні конструкції гідротехнічних споруд та методи їх розрахунку
- •Загальні відомості про інженерні конструкції (ік)
- •Поняття граничних станів
- •Навантаження та впливи на будівлі та споруди
- •Опори матеріалів
- •Умови роботи конструкцій
- •Суть бетону та залізобетону. Основні фізико-механічні характеристики бетону, арматури та залізобетону
- •Суть звичайного та попередньо напруженого залізобетону
- •Суть попередньо напруженого залізобетону
- •Переваги та недоліки залізобетону Переваги залізобетону:
- •Недоліки:
- •Види залізобетону за способами виготовлення
- •Область застосування залізобетону:
- •Основні фізико-механічні властивості бетону
- •1.1.1.Класифікація бетонів
- •1) За середньою густиною:
- •1.1.2.Усадка та набрякання бетону
- •1.1.3.Зміна міцності бетону в часі
- •1.1.4.Міцність бетону, класи бетонів
- •1.1.5.Деформації бетону
- •Арматура
- •1.1.6.Класифікація арматури
- •1.1.7.Механічні характеристики арматури
- •1.1.8.Класи арматури
- •1.1.9.Анкерування арматури, захисний шар арматури
- •Робота та розрахунок залізобетонних згинальних елементів
- •Поняття напружено-деформованого стану. Стадії ндс згинальних з/б елементів
- •Розрахунок міцності нормальних перерізів прямокутного профілю з одиничною арматурою
- •1.1.10.Розрахункова схема нормального перерізу при розрахунках міцності прямокутних елементів з одиночним армуванням
- •1.1.11.Типи задач в розрахунках міцності нормальних перерізів прямокутного профілю з одиничною арматурою
- •Розрахунок міцності елементів з подвійним армуванням
- •Розрахунок міцності згинальних елементів таврового і двотаврового профілю
- •Розрахунок міцності перерізів, похилих до повздовжньої осі згинальних елементів
- •Схеми руйнування похилих перерізів:
- •Робота та розрахунок міцності стиснутих та розтягнутих залізобетонних елементів
- •Конструктивні особливості стиснутих елементів
- •Випадки роботи та руйнування стиснутих елементів
- •Розрахунок міцності прямокутних стиснутих елементів
- •Перевірка несучої здатності:
- •Підбір арматури
- •Розрахунок стиснутих елементів із випадковими ексцентриситетами
- •Конструктивні особливості розтягнутих елементів
- •Розрахунок міцності центрально розтягнутих елементів
- •Основи розрахунку залізобетонних елементів за деформаціями та тріщиностійкістю
- •Тріщиностійкість залізобетонних елементів
- •Розрахунок за деформаціями
- •Рекомендована література до вивчення дисципліни
- •Інженерні конструкції / За ред. Є.М. Бабича. – Львів: Світ, 1991. – 352 с.
- •1. Інженерні конструкції гідротехнічних споруд та методи їх розрахунку 3
- •2. Суть бетону та залізобетону. Основні фізико-механічні характеристики бетону, арматури та залізобетону 9
- •3. Робота та розрахунок залізобетонних згинальних елементів 18
- •4. Робота та розрахунок міцності стиснутих та розтягнутих залізобетонних елементів 33
- •5. Основи розрахунку залізобетонних елементів за деформаціями та тріщиностійкістю 38
Робота та розрахунок залізобетонних згинальних елементів
Поняття напружено-деформованого стану. Стадії ндс згинальних з/б елементів
Напружено-деформований стан (НДС) – це сукупність напружень і деформацій, які виникають в матеріалах при дії зовнішніх навантажень та впливів.
Теорія опору залізобетону базується на дослідних даних і законах механіки твердого тіла і виходить з дійсного напружено-деформованого стану на різних стадіях навантаження, тобто важливе місце в розробці теорії посідають експериментальні дослідження.
Розглянемо стадії НДС згинальних з/б елементів на прикладі однопролітної вільно опертої балки завантаженої двома зосередженими силами.
Рис. 3.1. Згинальний залізобетонний елемент
Експериментально встановлено три характерні стадії роботи залізобетонних конструкцій під навантаженням:
Робота елементів без тріщин (до виникнення тріщин);
Робота елементів з тріщинами в розтягнутій зоні
Стадія руйнування.
Рис. 3.2. Стадії НДС згинальних залізобетонних елементів
Перша стадія (Іа) – при малих навантаженнях (згинальних моментах) напруження в бетоні та арматурі невеликі, деформації мають пружний характер, а епюри напружень мають прямолінійний характер (мають форму трикутників). Максимальні напруження не досягають граничних значень (σb < Rb; σbt < Rbt; σs < Rs).
Кінець першої стадії (І) – зі збільшенням навантаження в стиснутій зоні починають розвиватися незначні пластичні деформації, але епюра напружень залишається у формі трикутника, в розтягнутій зоні виникають суттєві пластичні деформації, епюра напружень набуває ярко вираженого криволінійного характеру, а максимальні розтягуючи напруження досягають межі міцності (σbt = Rbt). В стиснутому бетоні і в розтягнутій арматурі напруження не досягають значень міцності. (σb < Rb; σs < Rs).
Перша стадія використовується в розрахунках конструкцій за тріщиностійкістю.
Друга стадія. Оскільки σbt = Rbt, то подальше збільшення навантаження призводить до утворення тріщин у розтягнутій зоні. В місцях тріщин розтягувальні зусилля в основному сприймаються арматурою і частково бетоном над тріщиною. В стиснутій зоні в бетоні розвиваються пластичні деформації і епюра напруження стає криволінійною. При цьому нейтральна лінія підіймається вверх і висота стиснутої зони х зменшується.
Стадія ІІ закінчується тоді, коли напруження в розтягнутій арматурі досягають σs = Rs. Ця стадія зберігається тривалий час і характерна для експлуатаційних навантажень (65% від руйнівних), бо для багатьох конструкцій утворення тріщин допускається. Тому цю стадію також називають експлуатаційною.
За ІІ стадією проводять розрахунок прогинів та ширини розкриття тріщин.
Третя стадія – це стадія руйнування. Подальше збільшення навантаження може призвести до руйнування одного із матеріалів і залежно від цього розглядається два випадки руйнування.
Випадок 1. В нормально армованих перерізах несуча здатність розтягненої арматури дещо менша за несучу здатність стиснутої зони бетону, тому напруження в арматурі раніше досягають своїх граничних значень (σs = Rs), в наслідок чого зменшується висота стиснутої зони бетону х. Напруження в бетоні стиснутої зони зростають і досягають граничних (σb = Rb). Руйнування носить пластичний характер.
Випадок 2. При перенасиченні перерізу арматурою елемент руйнується внаслідок роздавлювання бетону стиснутої зони; при цьому напруження в розтягнутій арматурі не досягають межі текучості (σs < Rs) і її міцність використовується не повністю. Таке руйнування носить крихкий характер.
Перший випадок руйнування елементів можливий, коли ξ = x/h0 ≤ ξR, другий - коли ξ = x/h0 > ξR.
ξ - відносна висота стиснутої зони бетону,
ξR – гранично допустима відносна висота стиснутої зони бетону, визначається за формулами норм проектування
Третя стадія роботи використовується в розрахунках конструкцій за міцністю і стійкістю.
Проектують конструкції так, щоб не відбувався другий випадок руйнування, тобто завжди повинна виконуватися умова ξ = x/h0 ≤ ξR
Основні передумови розрахунку міцності нормальних перерізів:
Розглядається ІІІ стадія роботи, яка характеризується граничними значеннями напружень в бетоні і арматурі. Характер руйнування приймається за першим випадком ( ≤ R).
Бетон розтягнутої зони в роботі елементів не враховується, а приймається, що всі розтягуючі внутрішні зусилля сприймає арматура (σbt = 0).
В розтягнутій арматурі в граничному стані напруження приймаються рівними розрахунковому опору розтяганню σs = Rs.
Криволінійну епюру напружень стиснутої зони бетону замінюють прямокутною з величиною напружень, рівним розрахунковому опору бетону осьовому стиску (призмовій міцності) σb = Rb (при цьому площа криволінійної та прямокутної епюр рівні)
Поперечний переріз, нормальний до поздовжньої осі елемента, під дією зовнішнього навантаження і внутрішніх зусиль знаходиться у рівновазі
∑ M = 0; ∑ N = 0; ∑ Q = 0.