РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПО НАКЛОННЫМ СЕЧЕНИЯМ

От действия внешних нагрузок в изгибаемых элемен­тах вблизи опор образуются наклонные трещины (рис.1). Образование их обусловливается совместным дей­ствием изгибающего момента и поперечной силы. С об­разованием наклонной трещины балка разделяется на части, соединенные бетоном в сжатой зоне, и арматурой, пересекающей наклонную трещину. Разрушение изги­баемого элемента по наклонному сечению происходит по одному из трех возможных случаев.Прочность элемента по наклонному сечению должна быть обес­печена и на воздействия изгибающего момента М, вычисленного при значениях расчетных нагрузок, который не должен превышать суммы моментов всех внутренних сил в наклонном сечении; за моментную точку удобно принять центр тяжести сжатой зоны эле­мента (6) где z_s,z_sw,z_s,inc - расстояния от плоскости расположения соответ­ственно продольной, поперечной и отогнутой арматуры, пересекае­мой наклонным сечением, до указанной моментной точки. При расчете по уравнению (6) для поперечной и наклонной арматуры принимают расчетное сопротивление стали R_s, а не R_sw, поскольку моменты усилий в отогнутых и поперечных стержнях, близко расположенных к моментной точке, мало влияют на конеч­ный результат. Расчет наклонных сечений на действие момента производят в местах обрыва или отгиба продольной арматуры в пролете, а также в приопорной зоне балок и у свободного края консолей. Для опорной зоны элементов с продольной арматурой без анке­ров в зоне ее анкеровки расчетное сопротивление продольной арма­туры принимают с коэффициентом условия работы (7) где l_x - расстояние от начала зоны передачи напряжения до рас­сматриваемого сечения; 1_ап - длина зоны анкеровки. Разрушение от изгибающего момента менее опасно, и условие прочности по нему (6) во многих случаях удовлетворяется при соблюдении определенных конструктивных требований (без расчета).

анкеровка арматуры в бетоне

Армирование отдельных элементов железобетонных конструкций предполагает помимо всего прочего надежную анкеровку арматуры в бетоне. Анкеровка арматуры заключается в закреплении ее концов в бетоне.

• в виде выступов периодического профиля арматуры;

• с отгибом на конце стержня;

• с установкой стержней поперечного направления;

• с помощью особых анкерных устройств, устанавливаемых на концах стержня.

Особенности прямой анкеровки и анкеровки с отгибами на концах стержней.

Анкеровка с прямым окончанием стержня получила название прямая анкеровка. Применение периодического профиля является весьма распространенным, в большинстве случаев вполне достаточным. Основная особенность стержней периодического профиля – хорошее сцепление с бетоном. Такую арматуру заводят за нормальное сечение по отношению к продольной оси элемента. Все последующие расчеты должны учитывать сопротивление на всю длину зоны анкеровки.

Загибы на концах гладкой арматуры (стержни класса A-I) обычно имеют вид полукруглых крюков, диаметр которых составляет 2,5 d, но если предполагается использование данных стержней в конструкции из бетона на пористых заполнителях, то диаметр должен быть равен 5 d. Используют для такой анкеровки только растянутые стержни, которые заводят за внутреннюю грань опоры минимум на длину 10 d; длина завода арматуры составляет минимум 5 d если в растянутой зоне отсутствуют трещины.

Специфика анкеровки со стержнями поперечного направления и посредством анкерных устройств.

Для анкеровки могут быть взяты гладкие стержни. Анкерами для них выступают стержни поперечного направления, что позволяет отказаться от использования крюков на концах арматуры. Данный способ нашел применение в изготовлении сварных сеток, а также разного рода каркасах.

Недостаточное сцепление с бетоном предполагает применение специальных анкеров. Обычно в качестве анкеров используют цанговые захваты, приваренные шайбы или коротыши, высаженные головки, нарезка накатом, не ослабляющая сечения. Основная задача анкеров – обеспечить достаточную передачу с арматуры на бетон усилия. Установка дополнительных хомутов, спиралей, сварных сеток призвана усилить данный эффект, а сделать передачу усилия более равномерной помогает размещение под анкерами стальных плит.

Что влияет на определение длины анкеровки арматуры?

Вычисление длины зоны анкеровки арматуры производится на основе класса арматуры, ее диаметра и профиля, прочности бетона, его напряженности в зоне, где будет осуществляться анкеровка. При этом также учитываются способ анкеровки и конструктивное решение элемента в месте анкеровки.

Исходя из имеющихся данных, по специальным формулам рассчитываются базовая (или основная) и требуемая расчетная длины анкеровки. Также должно быть определено усилие, которое воспринимается акеруемым стержнем.

Ребристые монолитные перекрытия с балочными плитами состоят из главных и второстепенных балок и плиты, объединенной с балками в одно монолитное целое. Главные балки опираются на колонны и могут быть расположены в продольном или поперечном направлении. Пролеты главных балок монолитного перекрытия принимаются в диапазоне от 6 до 8 метров. Высоту главных балок принимают равной 1/8-1/15 пролета, ширину - 1/2 высоты. Второстепенные балки монолитных перекрытий имеют пролет 5-7 метров, шаг второстепенных балок устанавливают от 1,5 до 3 метров. Толщина плиты зависит от назначения монолитных перекрытий и принимается не менее 60 мм. При значительных нагрузках толщина плиты может быть увеличена до 120 мм. Плиты монолитных перекрытий работают в коротком направлении, опираясь на второстепенные и главные балки. Ребристые монолитные перекрытия при сооружении требуют больших затрат труда и материалов и поэтому часто вместо них используют монолитные перекрытия по профнастилу.

расчет сжатых стержневых элементов железобетонных конструкций различных зданий и сооружений. К сжатым элементам относятся колонны одноэтажных и многоэтажных зданий, стойки рам, стойки, раскосы и пояса ферм и тому подобные конструкции. Такие элементы подвержены действию продольных сжимающих сил, которые приложены или центрально, по оси элемента, или внецентренно, а также одновременному действию сжимающей силы и изгибающего момента. Эти случаи нагружения  схематично представлены на рис. 5.1. При сжатии любых элементов центральное сжатие практически исключено, так как всегда имеют место либо неточности изготовления элементов, либо неоднородность бетона как по сечению так и по длине , либо эксцентриситет предусмотрен способом приложения усилий и эти факторы учитываются тем, что при расчете статически определимых конструкций всегда учитывается случайный эксцентриситет e_a , а сжатие всегда рассматривается как внецентренное. Поэтому в дальнейшем изложении термин центральное сжатие следует понимать как сжатие со случайным  эксцентриситетом e_a . В самом общем случае, для статически определимых

            Рис.5.1. Схемы нагружения железобетонных колонн:

                        а – центральное нагружение: б – колонна с консолью;

                                      в – общий случай нагружения колонны

конструкций,  действие усилий от внешних нагрузок - изгибающего момента М и продольной силы Nзаменяется действием продольной силы, приложенoй с эксцентриситетом  e_{0 ,} который вычисляется по формуле

                                                              e₀ = M / N+ e_a ,                                           (5.1)

Каменные материалы

    Каменные материалы различают:

1. по происхождению – природные и искусственные;

2. величине – кирпич высотой 65, 88 и 103 мм, крупные блоки и панели высотой 500 мм и более;

3. структуре – сплошные, пустотелые, пористые;

4. пределу прочности:

• камни малой прочности, марки: 4, 7, 10, 15, 25, 35 и 50 (кгс/см²) (сырцовый кирпич, слабые известняки, легкий кирпич);

• камни средней прочности, марки: 75, 100, 125, 150, 200 (кгс/см²) (обычный кирпич, бетонные и природные камни);

• камни высокой прочности, марки: 250, 300, 400, 500, 600, 800 и 1000 (кгс/см²) (клинкерный кирпич, бетонные и тяжелые природные камни);

1. морозостойкости: F15, F25, F35, F50, F75, F100, F150, F200, F300.

    Морозостойкость определяется количеством циклов попеременного замораживания и оттаивания, которые выдерживает образец без снижения прочности более чем на 25 % от первоначальной.

    Долговечность каменных материалов зависит от морозостойкости и определяется сроком службы конструкций без снижения эксплуатационных свойств.

    Строительные нормы устанавливают три срока службы каменных конструкций: 100, 50 и 25 лет.

1.2. Растворы для каменных кладок

    При плотности массы в сухом состоянии 1500 кг/м³ и более растворы относят к тяжелым; до 1500 кг/м³ – к легким. В тяжелых растворах применяются плотные заполнители, в легких – пористые.

    По пределу прочности на кубиках с размерами сторон 7.07 см устанавливаются марки растворов: 4, 10, 25, 50, 75, 100, 150 и 200 (кгс/см²).

    По виду вяжущих различают цементные, известковые и смешанные (цементно-известковые и цементно-глиняные) растворы. Известь и глина являются пластификаторами, обеспечивающими удобоукладываемость раствора, отчего швы кладки заполняются более равномерно и повышается прочность кладки. Расчетные сопротивления кладки на “жестком” цементном растворе ниже на 15 %, чем на смешанных растворах.

Деформативные свойства каменной кладки

    Каменная кладка деформируется как упругопластический материал. Полная деформация состоит из упругой и пластической составляющих. В течение первых трех лет рост пластической деформации затухает, если напряжения в кладке не превышают 80…90 % от прочности кладки. В противном случае происходит ее разрушение.

    При испытании кладки загружением до разрушения получают график зависимости напряжений от деформаций (рис. 5).

Рис. 5. График деформаций кладки

П ри малых напряжениях график прямолинеен, а напряжения можно получить по деформациям через модуль упругости (начальный модуль деформаций): П ри повышении напряжений график искривляется, и модуль деформации кладки уменьшается . Если график экстраполировать после момента разрушения кладки до точки, где то на оси ординат напряжения будут примерно равны 1.1Ru.

По предложению Л.И. Онищика в нормах принята линейная зависимость модуля деформаций от напряжений (см. рис. 5):

откуда .

    Начальный модуль упругости может быть выражен через предел прочности: , где – упругая характеристика кладки, зависящая от вида кладки и марки раствора [1, табл. 15].

    Например, при марках раствора М25 … М200:

     а) для кладки из кирпича глиняного пластического прессования

    б) для кладки из силикатного кирпича

    в) для кладки из крупных бетонных блоков .

    В соответствии с [1] модуль деформации кладки должен приниматься:

    а) для определения усилий в кладке при расчете конструкций по прочности кладки

  где

    б) при определении деформаций кладки, периода колебаний и жесткости каменных конструкций .