Лекция №4 Основные положения и методы расчета железобетонных конструкций. Расчет изгибаемых элементов.
Расчеты железобетонных конструкций производятся в соответствии с действующими нормативными документами [1, 2, 3, 4, 5, 6]. Для того, чтобы воспользоваться алгоритмами расчета железобетонных конструкций, приведенными в нормативных документах, необходимо отнести рассчитываемую конструкцию (или ее элемент) к изгибаемым, внецентренно (центрально) сжатым, внецентренно (центрально) растянутыми.
Изгибаемые железобетонные конструкции
Изгибаемыми железобетонными конструкциями являются плиты и балки.
|
Плиты и балки могут быть сборными. Тогда плиты и балки являются самостоятельными конструкциям. Например, сборное железобетонное перекрытие многоэтажного каркасного здания, представленное на рисунках 3.5, 3.6, компонуется из сборных многопустотным плит и ригелей. Сборные железобетонные конструкции – стропильные балки и ребристые плиты – составляют покрытие одноэтажного здания (см. рис. 4.1, 4.2).
Плиты и балки могут входить в состав монолитного ребристого перекрытия (см. рис. 4.3, 4.4), являясь его элементами и работая совместно.
Рис. 4.1. Стропильные балки покрытия:
1 – БСП6 (балка стропильная с параллельными поясами пролетом 6 м), 2 – БСП9 (тоже пролетом 9 м), 3 – БСД12 (балка стропильная двухскатная пролетом 12 м)
Рис. 4.2. Схема раскладки сборных ребристых плит покрытия (L = 6 м):
1 – ПГ6 (плиты глухие), 2 – ПВ6 (плиты с вентиляционными проемами), 3 – ПФ6 (плиты с проемами для установки зенитных фонарей)
Рис. 4.3. Общий вид монолитного балочного перекрытия
(1-й вариант монолитного балочного перекрытия):
1 – плита,
2 – главная балка,
3 – второстепенная балка,
4 – кирпичный столб
Рис. 4.4. Общий вид монолитного балочного перекрытия
(2-й вариант монолитного балочного перекрытия):
1 – плита,
2 – контурные балки,
3 – кирпичный столб
Расчеты железобетонных конструкций по методу предельных состояний
В действующих нормативных документах расчеты железобетонных конструкций проводятся по методу предельных состояний, включающему в себя: – предельные состояния первой группы, приводящие к полной непригодности эксплуатации конструкций. Расчеты первой группы: расчет по прочности, расчет по устойчивости формы (для тонкостенных конструкций), расчет по устойчивости положения (опрокидывание, скольжение, всплывание); – предельные состояния второй группы, затрудняющие нормальную эксплуатацию конструкций или уменьшающие долговечность зданий по сравнению с предусматриваемым сроком службы. Расчеты второй группы: расчет по образованию трещин, расчет по раскрытию трещин, расчет по деформациям.
|
Стадии напряженного состояния железобетонных конструкций при изгибе
Достигая предельного состояния, изгибаемый элемент проходит три стадии напряженного состояния (см. рис. 4.5).
Рис. 4.5. Стадии напряженного состояния (I, Ia, II, III, IIIa) изгибаемого железобетонного элемента
Характеристика напряженного состояния по стадиям приведена в таблице 4.1.
Таблица 4.1
Стадия напряженного состояния |
Характеристика напряженного состояния по стадиям |
I |
Начальная стадия нагружения. Деформации в бетоне носят упругий характер. Эпюры напряжений бетона b в сжатой зоне сечения и bt в растянутой зоне сечения можно считать треугольными. Напряжения в арматуре составляют s. |
Ia |
При возрастании нагрузки эпюра напряжений бетона b в сжатой зоне остается треугольной. В растянутой зоне сечения развиваются пластические деформации. Эпюра напряжений в растянутой зоне становится криволинейный, а растягивающие напряжения в бетоне достигают значения нормативного сопротивления бетона растяжению Rbt, ser. Напряженное состояние стадии положено в основу расчета по образованию трещин изгибаемых железобетонных конструкций |
II |
Промежуточная стадия нагружения, характеризующаяся появлением трещин в растянутой зоне сечения и криволинейным характером эпюры напряжений бетона b в сжатой зоне сечения. Напряжения в арматуре составляют s. |
III |
Финальная стадия нагружения. Напряженное состояние стадии положено в основу расчета прочности нормального сечения железобетонного элемента при изгибе. Внешняя нагрузка воспринимается бетоном сжатой зоны сечения (напряжения в бетоне достигают расчетного сопротивления бетона сжатию Rb) и арматурой растянутой зоны (напряжения в арматуре достигают расчетного сопротивления арматуры растяжения Rs) |
IIIa |
При установке продольной арматуры в изгибаемом элементе с запасом против требуемого напряженное состояние стадии приобретает следующие признаки: напряжения в сжатом бетоне достигают расчетного сопротивления бетона сжатию Rb, а напряжения в растянутой арматуре s устанавливается ниже предельной величины – расчетного сопротивления арматуры растяжению Rs. |
При проведении прочностных расчетов изгибаемых железобетонных элементов:
- для определения требуемой площади поперечного сечения продольной рабочей арматуры Аs рассматривается нормальное поперечное сечение элемента (см. рис. 1.1),
- для определения требуемой площади поперечной рабочей арматуры Аsw, рассматривается наклонное сечение элемента (см. рис. 1.1).