15.Нормативные и расчетные сопротивления материалов. Система коэффициентов надежности.

Нормативные и расчётные сопротивления бетона и арматуры.

Чтобы обеспечить требуемую надежность конструкции, необходимо для бетона или арматурной стали данного класса назначить такие величины расчетных сопротивлений, которые в подавляющем большинстве случаев были бы не ниже возможных фактических сопротивлений бетона и арматуры в конструкции.

Изменчивость прочности бетона и арматуры принято характеризовать так называемыми кривыми распределения прочности, представляющими собой график, на оси абсцисс которого откладывают прочностную характеристику (бетона или арматуры), получаемую из испытаний большого количества образцов одного класса по прочности, а на оси ординат – частоту (количество) случаев появления того или иного значения прочностной характеристики

Нормативные и расчётные нагрузки.

При проектировании строительных конструкций следует учитывать нагрузки и воздействия на стадиях возведения и эксплуатации сооруже­ний, а в необходимых случаях и при изготовлении, хранении и транс­портировании конструкций.

Нормативными нагрузками и воздействиями называются установленные нормами величины внешних воздействий (нагрузок) бывают постоянные и временные (длительные, кратковременные, особые).

Опасность превышения, а в отдельных случаях уменьшения нагру­зок и воздействий по сравнению с нормативными значениями вслед­ствие изменчивости нагрузок учитывается введением к нормативным нагрузкам множителя — коэффициента надежности по нагрузке .

Расчетной на­грузкой называется нагрузка, равная по величине произведению нормативной нагрузки на коэффициент надежности по нагрузке ,

Система коэффициентов надёжности.

Значения расчетных нагрузок устанавливаются также в зависимости от степени ответственности зданий и сооружений. Их расчетные зна­чения следует умножать на коэффициент надежности по назначению . Значения этого коэффициента установлены в зависимости от класса от­ветственности зданий и сооружений.

К I классу ответственности относятся здания и сооружения, имею­щие особо важное значение (корпуса ТЭС, АЭС, узлы доменных печей, телевизионные башни, крытые спортивные сооружения и рынки и др.), при их проектировании принимают равным 1. Ко II классу относятся здания и сооружения, имеющие важное народнохозяйственное и соци­альное значение (объекты промышленного, сельскохозяйственного, жилищно-гражданского назначения) — = 0,95. В III класс входят од­ноэтажные жилые дома, склады, теплицы, временные здания и соору­жения— =0,9.

Коэффициенты надежности по нагрузке принимаются по СНиП 2.01.07—85 дифференцированно в зависимости от характера нагрузок и их изменчивости для веса конструкций, оборудования и грунтов.

16.Расчет прочности изгибаемых железобетонных элементов по сечениям, нормальным к продольной оси.

Проверку прочности нормальных сечений изгибаемых железобетонных элементов производят из условия:

M_Sd £ M_Rd,

где: M_Sd –расчетный момент в рассматриваемом сечении, вызванный действием внешних нагрузок;

M_Rd –предельный момент, воспринимаемый сечением при заданных геометрических размерах, прочностных характеристиках бетона, количестве и размещении арматуры.

Прочность изгибаемых железобетонных элементов имеющих как минимум одну плоскость симметрии и изгибаемых в этой плоскости (рис.8.2) следует проверять из условия M_Sd £ M_Rd, где:

M_Rd = a f_cd A_cc + f_yd A_s2 (d – c₁)

Рис. 8.2. Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси изгибаемого железобетонного элемента

При этом высота условной сжатой зоны x_eff определяется из условия

f_yd A_s1 = a f_cd A_cc + f_yd A_s2,

При расчете элементов, имеющих полку в сжатой зоне сечения, следует ограничивать значение ее расчетной ширины b_eff из условия, что размер свеса полки в каждую сторону от ребра должен быть не более величин, указанных в главе 7 СНБ 5.03.01-02.

Расчет железобетонных изгибаемых элементов прямоугольного сечения (сечением b_w×h) следует производить из условия M_Sd £ M_Rd, где:

При этом высоту условной сжатой зоны x_eff определяют из условия

Расчет железобетонных изгибаемых элементов таврового и двутаврового сечений, имеющих полку в сжатой зоне сечения, следует производить следующим образом:

- если граница сжатой зоны проходит в пределах высоты полки (рис. 8.3а), т.е. соблюдается условие:

расчет производится как для прямоугольного сечения шириной, равной ширине полки b_f^/, по формуле:

Рис. 8.3. Положение границы условной сжатой зоны в сечении изгибаемого железобетонного элемента таврового сечения

а) в полке; б) в ребре

- если граница сжатой зоны проходит в ребре (рис. 8.3б), т.е. условие не соблюдается, расчет производится из условия M_Sd £ M_Rd, где:

При этом высоту сжатой зоны x_eff следует определять по формуле

Формулы действительны при x_eff≤ξ_lim·d, Для элементов выполненных из бетона классов С25/30 и ниже с арматурой классов S240, S400 и S500 при x_eff>ξ_lim·d допускается производить расчет из указанного условия принимая x_eff=ξ_lim·d.

При расчете внецентренно сжатых элементов следует различать два случая:

— случай большого эксцентриситета, когда x_eff /d £ x_lim (рис. 8.4);

— случай малого эксцентриситета, когда x_eff /d > x_lim (рис. 8.5).

Рис. 8.4. Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном

к продольной оси внецентренно сжатого железобетонного элемента

(случай большого эксцентриситета)

Рис. 8.5. Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном

к продольной оси внецентренно сжатого железобетонного элемента

(случай малого эксцентриситета)

Расчет внецентренно сжатых железобетонных элементов по прочности сечений, нормальных к продольной оси, для случая большого эксцентриситета (при x_eff /d £ x_lim) следует производить как для изгибаемых элементов (см. рис. 8.4), принимая

M_Sd = N_Sd×e_s1

а высоту сжатой зоны определять из условия равновесия

N_Sd + f_yd ×A_s1  f_yd ×A_s2 = a ×f_cd ×A_{cc .}

При x_eff > x_lim×d расчет допускается производить из того же условия (как для изгибаемых элементов), но при этом высота сжатой зоны для элементов из бетона классов по прочности С²⁵/₃₀ и ниже должна определяться из условия

,

где

.

Для элементов из бетона классов по прочности выше С²⁵/₃₀ при x_eff > x_lim×d расчет следует производить по деформационной расчётной модели.

В случае, когда расчетная продольная сила N_Sd не превышает 0,08N_cd (где N_cd = f_cd×A_c), допускается производить расчет внецентренно сжатых элементов по прочности как изгибаемых элементов, без учета продольной силы.