
- •Раздел 1. Физико-механические свойства
- •Материалов железобетона и основы метода
- •Расчета конструкций по предельным состояниям
- •Лекция 1. Сущность железобетона.
- •1. 2. Предельное содержание арматуры в сечении
- •1.3. Минимальные размеры поперечного сечения
- •Минимально допустимая толщина железобетонных плит
- •1.4. Расстояния между стержнями продольной арматуры
- •1.5. Расстояние между стержнями поперечной арматуры
- •1.6. Рекомендуемые диаметры арматурных стержней
- •Предельно допустимые диаметры арматуры
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лекция 2. Физико-механические свойства бетона. Прочностные характеристики бетона
- •2.1. Общие сведения о сопротивлении бетона
- •2.2. Прочностные характеристики бетона
- •2.3. Сопротивление бетона растяжению
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лекция 3. Деформативные свойства бетона
- •3.1. Диаграмма деформирования бетона
- •3.2. Деформативность бетона
- •3.3. Объемные деформации бетона
- •3.4. Температурные деформации бетона
- •3.6. Деформации бетона при однократном кратковременном загружении
- •Лекция 4. Арматура для железобетонных конструкций
- •4.1. Требования, предъявляемые к арматуре
- •4.2. Механические свойства арматурных сталей
- •4.3. Классы арматуры, соответствующие им нормативные и расчетные сопротивления
- •4.4. Деформативные характеристики арматуры
- •4.5. Арматурные изделия
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лекция 5. Физико-механические свойства железобетона
- •5.1. Совместная работа арматуры с бетоном
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лекция 6. Стадии напряженно-деформированного состояния сечений, нормальных к продольной оси железобетонного элемента
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лекция 7. Основы РасчетА железобетонных конструкций
- •Метод предельных состояний
- •7.2. Воздействия на железобетонные конструкции в методе предельных состояний
- •7.3. Нормативные и расчетные характеристики материалов в методе предельных состояний
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы к Тестовому контролю
- •Раздел 2. Расчеты железобетонных конструкций по предельным состояниям Лекция 8. Прочность сечений, нормальных к продольной оси железобетонных конструкций в методе предельных усилий
- •8.1. Общие положения
- •Классификация методов расчета железобетонных элементов по прочности сечений, нормальных к продольной оси элемента при действии изгибающего момента и продольных сил.
- •8.2. Критерий, определяющий расчетный случай разрушения
- •8.3. Расчетные уравнения
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лекция 11. Прочность растянутых элементов
- •11.1. Центрально растянутые элементы.
- •Лекция 12. Прочность сечений, наклонных к продольной оси при действии поперечных сил
- •12.1. Формы разрушения наклонного сечения
- •12.2. Прочность наклонных сечений железобетонных элементов без поперечного армирования
- •12.3. Расчет элементов на действие поперечной силы на основе расчетной модели наклонных сечений
- •Вопросы для самоконтроля
- •Раздел 3. Конструкции плоских перекрытий
- •7.1. Компоновка конструктивной схемы перекрытия
- •7.2. Проектирование плит перекрытий
- •7.3. Проектирование ригеля
Лекция 4. Арматура для железобетонных конструкций
4.1. Требования, предъявляемые к арматуре
Под арматурой традиционно понимают гибкие стальные стержни, размещаемые в массе бетона таким образом, чтобы они эффективно воспринимали растягивающие усилия, вызванные внешними нагрузками и воздействиями. Кроме того, в некоторых случаях арматура может быть установлена для усиления сжатой зоны бетона в изгибаемых и внецентренно нагруженных элементах, либо в условно центрально сжатых элементах.
К арматуре, применяемой в железобетонных и предварительно напряженных конструкциях, предъявляют следующие требования:
- максимально высокое нормативное сопротивление (физический или условный предел текучести);
- хорошие упругие свойства (высокие значения характеристики предела упругости и пропорциональности), что важно для снижения потерь предварительного напряжения от релаксации и ползучести стали;
- высокие пластические свойства, характеризующиеся величиной удлинения при разрыве, что гарантирует конструкцию от преждевременного хрупкого разрушения по растянутой арматуре;
- высокая вязкость, характеризуемая наибольшим практически необходимым числом безопасных перегибов, что позволяет избежать снижения прочностных характеристик арматуры в процессе изготовления конструкции;
- способность арматуры к наилучшему сцеплению с бетоном, для чего поверхности арматуры придают соответствующее очертание и поверхность
Рис.4.1. Геометрические параметры периодического профиля, наносимого на поверхность арматуры в процессе производства
Кроме того, арматурные стали должны обладать:
– свариваемостью, характеризуемой образованием надежных соединений без трещин и других пороков металла в швах и прилегающих зонах;
– стойкостью против хладноломкости или склонностью к хрупкому разрушению под напряжением при отрицательных температурах;
– выносливостью, т.е. прочностью, при которой не наблюдается хрупкого разрушения стали при действии многократно повторяющейся нагрузки (при числе циклов n = 1×106);
– приемлемыми реологическими свойствами, к которым относят ползучесть и релаксацию стали.
Под ползучестью арматурной стали понимают, как и для бетона, рост деформаций во времени при постоянном уровне напряжений. Ползучесть стали увеличивается с ростом уровня растягивающих напряжений и температуры.
Под релаксацией арматурной стали понимают снижение во времени начального уровня напряжений при постоянной величине деформации.
Ползучесть и релаксация связаны со структурными изменениями материала происходящими под действием напряжений и окружающей среды. В общем случае реологические явления зависят от прочности и химического состава стали, технологии изготовления, температуры, геометрии поверхности, уровня напряжений и условий применения. Явления релаксации и ползучести стали описывают с использованием эмпирических зависимостей, полученных на основании опытов.
4.2. Механические свойства арматурных сталей
Механические свойства (прочностные и деформативные) арматурных сталей устанавливают по диаграммам деформирования «напряжения – деформации», полученным при испытании прямым растяжением опытных образцов, вырезаемых непосредственно из арматурного стержня.
В зависимости от механических свойств арматурные стали традиционно принято разделять на две группы: так называемые «мягкие» стали, имеющие физический предел текучести, и «твердые» стали, не имеющие физического предела текучести.
Для «твердых» сталей, для которых наблюдается постепенный, плавный переход в пластическую стадию и на кривой «ss–es» отсутствует ярко выраженная площадка текучести, вводят понятие условного предела текучести. Тогда, для «мягких» сталей напряжение fyk, при котором деформации развиваются без заметного прироста нагрузки, называют физическим пределом текучести, а напряжение ft, предшествующее разрыву – носит название временного сопротивления арматуры. Для высокопрочных сталей устанавливают условный предел текучести s0,2 = fyk – напряжение, при котором остаточные деформации es составляют 0,2 % (рис. 4.2).
Рис. 4.2. Диаграммы деформирования арматурных сталей
Для арматурных сталей, имеющих физический предел текучести, рассматривают следующие деформации, характеризующие основные этапы их работы под нагрузкой:
а) упругие деформации en, соответствующие напряжению fn, определяемому по пределу пропорциональности;
б) упруго-пластические деформации eер, соответствующие напряжению fe, определяемому как предел упругости;
в) деформации esy, соответствующие пределу текучести fy;
г) деформации esu, соответствующие временному сопротивлению арматуры ft.
Для высокопрочных сталей установлен условный предел пропорциональности s0,02 = fn, соответствующий напряжению, при котором остаточное удлинение составляет 0,02 %, а также предел упругости, принимаемый равным fe = 0,8fy