18.Метод расчёта по предельным состояниям

Н апряженно-дефор сос-е ЖБ элемента при расчёте по предельным состояниям.

Rb – расчетное сопротивление бе сжатию; Rs –расчетное сопрот-е А растяжению; Ab – площадь сжатой зоны бе; As –площадь сеч-я растянутой А; Z-плечо внутренней пары сил.

Этот метод представляет собой дальнейшее развитие метода по стадии разрушения. Предложен гвоздевым в 1955. Расчёт конструкций по этому методу основывается на анализе процессов перехода конструкции в предельные состояния.

Предельным называются такие сост-я при которых конструкции перестают удовлетворять предъявляемые к ним требования, т.е. теряют способность сопротивляться внешним воздействиям или получают недопустимые деформации или местные повреждения.

Наступление того или иного состояния зависит от: величины внешних нагрузок; качества и свойства материалов; условия работы конструкции.

Группы предельных состояний:

предельные состояния 1 группы (по полной непригодности к эксплуатации вследствие потери несущей способности);

предельное состояние 2 группы (непригодность к нормальной эксплуатации вследствие образования и чрезмерного раскрытия трещин, появления недопустимых деформаций).

Расчёты по пред сост-м 1 группы в необходимых случаях включают расчёты по прочности с учётом деформируемого состояния конструкций перед разрушением.

Расчёт по пред сост-м в целом, а также отдельных её элементов следует производить для всех стадий – изготовления, транспортирования, возведения, и эксплуатации, при этом расчётные схемы должны отвечать принятым констр-м решениям.

В методе расчёта по предельным состояниям приняты понятия нормативных и расчётных нагрузок.

Норматив называются нагрузки, близкие по величине к наиболее возможным при эксплуатации зданий и сооружений.

Расчётные нагрузки определяются путём умножения нормативных нагрузок на соответствующие коэффициенты надёжности по нагрузке (γ_f).

Коэфф принимают согласно СНиП 2.01,07-85*.

Качество мат-ов, из которых изготовлены констр-ции характер-ся норм и расчёт хар-ми.

Норм R А и Б наз-ся сопротивления силовым воздействиям, установленные нормами в качестве основных характеристик прочностных свойств.

Бетон. При расчете на прочность применяют призменную прочность бетона

R_b,n = B(0.77 – 0.001R_m) = 0.72B (6).

Расчетное сопротивление призменной прочности бетона и прочности на растяжение принимают путём деления нормативных сопротивлений на коэффициент надёжности по материалу (бетону):

R_b = R_b,n /γ_b ; R_bt = R_bt,n /γ_bt , где (7)

γ_b – коэффициент надёжности при сжатии, равный 1,3:

γ_bt – коэффициент надёжности при растяжении, принимаемый равным:

1,5 – при назначении класса батона по прочности на сжатие;

1,3 – при назначении класса бетона при растяжении.

Арматура. За нормативное сопротивление арматуры принимают:

для арматурных сталей имеющих на диаграмме площадку текучести – браковочный минимум физического предела текучести с обеспеченностью 95%;

для арматурных сталей не имеющих на диаграмме площадку текучести – условный предел текучести с обеспеченностью 95%.

Расчётное сопротивление арматуры определяется путём деления нормативного сопротивления на коэффициент надёжности по арматуре γ_s .

R_s = R_s,n / γ_s, где (8)

γ_s - 1,1 для арматуры классов А240, А300, А400;

γ_{s –} 1,15 для арматуры класса А500; А600; А800;

γ_s – 1,2 для арматуры класса А540; А1000; В500; В_р 1200; В_р 1500; К1400; К1500

Структура формул при расчёте по предельным состояниям

По первой группе предельных состояний:

N (γ_f) ≤ Ф ( S, R _b,n , γ_b , γ_bi , R_s,n , γ_s , γ_si )

По второй группе предельных состояний:

1. По образованию трещин: N ≤ N_crc ; M ≤ M_crc , где

N, M – расчётные усилия; N_crc , M_crc – усилия, воспринимаемые сечением.

2. По раскрытию трещин: a_crc ≤ a_ult , где a_crc – расчётная ширина раскрытия трещин;

a_ult – предельно допустимая ширина раскрытия трещин.

3. По прогибам: f ≤ f_ult , где f – расчётный прогиб;

f_ult – предельно допустимый прогиб.

19.Общие сведения о преднапряженных конструкциях. Предварительно напряжённые железобетонные конструкции

Общие сведения

Предварительно напряжёнными железобетонными конструкциями называются такие конструкции, в которых в процессе изготовления создаются напряжения –растяжение в А и сжатие в Б.

Свойства предварительно напряжённых конструкций существенно отличаются от обычных, хотя последние можно рассматривать как частный случай предварительно напряённых, в которых собственные напряжения равны нулю.

В обычном железобетоне вся нагрузка в зоне растяжения элемента до появления трещин воспринимается в первую очередь бетоном и лишь в незначительной степени арматурой.

В преднапряжённом железобетоне при эксплуатации конструкции вся нагрузка в растянутой зоне полностью воспринимается арматурой.

В результате предварительного напряжения железобетонной конструкции достигаются (+) :

снижение расхода стали на напрягаемую рабочую арматуру, благодаря применению стали повышенной и высокой прочности;

увеличения трещиностойкости и ограничения раскрытия трещин:

увеличение жёсткости конструкции, т. е. уменьшение деформативности, в результате чего возникает возможность перекрывать большие пролёты, строить сверхвысокие сооружения;

повышение выносливости конструкции под действием динамических нагрузок;

повышение устойчивости;

снижение массы конструкции, путём уменьшения размеров сечения в результате применения высокопрочных бетонов.

Наряду с отмеченными достоинствами предварительного напряжения следует отметить ряд отрицательных особенностей:

создание обжатия бетона конструкции создаёт в сечение не только сжимающие напряжения, но и растягивающие напряжения, способные вызвать появление трещин в бетоне;

трещины в бетоне могут возникнуть на торцах конструкции при сосредоточенном и неравномерном приложении к ним усилия обжатия;

большие усилия, передаваемые арматурой на бетон конструкции в ряде случаев, могут привести к полному разрушению в процессе обжатия или местному повреждению её;

при изготовлении в А создаются большие усилия, что может привести к разрыву арматуры, поэтому треб-ся повышенные меры по технике безопасности;

трудоемкость расчета

сложность изготовления преднапряжённых конструкций;

Классификация предварительно напряжённых конструкций:

По принципу действия напряжённого армирования:

одноосно предварительно напряжённые конструкции;

двухосно предварительно напряжённые конструкции;

трёхосно предварительно напряжённые конструкции;

2. По методу изготовления:

с натяжением А на Б;

с натяжением арматуры на упоры;

самонапряжённые конструкции