3. Расчет по раскрытию трещин

Расчету подлежит определение раскрытия нормальных и на­клонных к продольной оси элемента трещин. Как уже отмечалось, в одних конструкциях трещины вообще не допускаются, а в дру­гих ограничивается ширина их раскрытия. Все железобетонные элементы в зависимости от требований к трещиностойкости раз­биты на три категории:

1-я категория — не допускается образование трещин (полнос­тью растянутые элементы, элементы, воспринимающие давление жидкостей и газов);

2-я категория — допускается ограниченное по ширине непро­должительное раскрытие трещин при условии обеспечения их последующего надежного закрытия (элементы, работающие в грунте при переменном уровне грунтовых вод и имеющие арма­туру классов A-V, A-VI, Ат-VII, В-П, Вр-П, К-7, К-19 и некото­рые другие элементы);

3-я категория — допускается ограниченное по ширине непро­должительное раскрытие a_crcS и продолжительное а„_а раскрытие трещин (практически все элементы без предварительного напря­жения арматуры и некоторые предварительно напрягаемые эле­менты). Предельно допустимая ширина раскрытия трещин в раз­личных случаях колеблется от 0,1 до 0,4 мм — см. п. 1.16 СНиП 2.03.01-84*.

Ширина раскрытия трещин, нормальных к продольной оси элемента, определяется по эмпирической формуле

где E_s — модуль упругости арматуры.

В формуле учитывается вид напряженного состояния через коэффициент 8 (для изгибаемых элементов 8 = 1,0); длительность I приложения нагрузки учтена при помощи коэффициента; профиль арматуры учитывает коэффициент ц (для арматуры периодического профиля; учитывается напряжение в арматурных стержнях крайнего ряда а„; количество арматуры в сечении учи­тывается коэффициентом армирования; учтен диаметр арматуры d, мм.

Вычисляется ширина раскрытия трещины а_сгс1 для непродол­жительного действия нагрузки (при этом учитывается совместное действие постоянных, длительных и кратковременных нагрузок) и ширина раскрытия трещин при продолжительном действии на­грузки а_стс2 (при этом учитываются только постоянные и длитель­ные нагрузки).

Если полученная ширина раскрытия трещин превышает пре­дельно допустимые величины (см. табл. 1, 2* СНиП 2.03.01-84*), требуется увеличивать сечение элемента или применять предва­рительное напряжение. Подробней расчет — см. пп. 4.13.—4.17 СНиП 2.03.01-84*.

4. Расчет по закрытию трещин

При изменении нагрузки, действующей на элемент, трещины могут увеличиваться или уменьшаться. В предварительно напря­женных конструкциях, если убрать временную нагрузку, может происходить плотное закрытие трещин. Для конструкций, отно­сящихся ко второй категории трещиностойкости, надежное зак­рытие трещин после снятия кратковременной нагрузки является обязательным, и для таких конструкций требуется проводить рас­чет по закрытию трещин (см. пп. 4.19—4.21 СНиП 2.03.01-84*).

5. Расчет железобетонных балок по деформациям

Для ненапрягаемых железобетонных элементов обычно допус­кается появление трещин в растянутой зоне бетона. После появ­ления трещин растянутая зона разделяется на отдельные блоки, соединенные со сжатой зоной и с арматурой (рис. 7.70).

' Появление трещин вносит резкое изменение в напряженно-деформированное состояние железобетонного элемента. Напряже­ния в бетоне растянутой зоны около трещин равны нулю, а по мере удаления от трещины увеличиваются, так как между трещинами бетон продолжает работать совместно с арматурой на растяжение. В арматуре, наоборот, напряжения уменьшаются по мере удаления от трещины и достигают наибольших значений в трещине. Де­формации бетона сжатой зоны также неравномерны, они дости­гают наибольших величин над трещинами и существенно умень­шаются между трещинами. Нейтральная ось над трещинами под­нимается выше и опускается между трещинами.

Таким образом, напряженно-деформированное состояние из­гибаемого железобетонного элемента с трещинами очень сложно. Прогибы в таких элементах определяют через кривизну (1/г) по формулам технической механики, но при определении кривизны учитывают возникающее в элементе напряженно-деформирован­ное состояние, а также изменение кривизны при длительном загружении элемента нагрузкой и в результате действия предвари­тельного напряжения.

Для элементов постоянного сечения, работающих как сво­бодно опертые или консольные балки, прогиб/определяется по формуле

(7.66)

где (\/г)_т — кривизна в сечении с наибольшим изгибающим мо­ментом от нагрузки, при действии которой определяется прогиб; р — коэффициент, принимаемый в зависимости от схемы загружения по табл. 7.8.

Понятие о расчете и конструировании монолитных ребристых перекрытий

Существует несколько конструкций монолитных ребристых перекрытий. Наиболее экономичны монолитные ребристые перекрытия с балочными плитами. Их применяют в промышленных и гражданских зданиях при нестандартных размерах перекрыва­емого помещения и значительных нагрузках, которые не могут воспринять сборные плиты перекрытий.

Монолитные ребристые перекрытия состоят из плит, главных и второстепенных балок (рис. 7.55), которые бетонируются вмес­те и представляют собой единую конструкцию. Главные и второ­степенные балки могут располагаться вдоль и поперек перекры­ваемого помещения. Главные балки несут наибольшую нагрузку, их пролет принимается 6—8 м, высота пролета. Второсте­пенные балки располагаются с шагом 1,7—2,7 м, пролетом 6—8 м, высотой пролета. Ширина балок принимается (0,3—0,5) высоты. Плиты ребристого балочного перекрытия выполняются толщиной 40—100 мм в зависимости от ну грузок.

Перекрытие выполняется из бетона классов В15—В20 и арми­руется сетками и каркасами из арматуры классов Вр-1, A-I, A-II, А-Ш.

Все элементы перекрытия: плита, второстепенные балки, глав­ные балки — работают как единая конструкция, но расчет элемен­тов производят раздельно. Плита, монолитно связанная с балка ми перекрытия, работает в зависимости от соотношения проле­тов (длинного /_д и короткого /_к). При соотношении 4/4 больше 2 плита балочная и работает в одном направлении, изгибаясь в направле­нии короткого пролета. При соотношении 4/4 < 2 плита работает в двух направлениях.

При расчете балочных плит изгибающий момент в первом про­лете и на первой промежуточной опоре определяется по формуле

(7.32) в средних пролетах и на средних опорах

(7.33)

Расчетный пролет плиты принимается равным расстоянию в свету между второстепенными балками, а при опирании на сте­ну — расстоянию от центра опоры на стене до ребра второстепен­ной балки.

Армируются плиты рулонными или плоскими сетками (рис. 7.56), при армировании учитывается характер распределения эпюры мо­ментов.

Балки армируются каркасами с учетом того, что в местах опирания балок, так же как и в плитах, возникают опорные момен­ты, а в пролете пролетные моменты. Второстепенные балки и глав­ные балки в пролете рассчитываются как балки таврового сечения; около опор, где изгибающий момент меняет знак, расчетное се­чение принимается прямоугольным, так как полка оказывается в растянутой зоне (рис. 7.57).

При расчете второстепенные балки рассчитываются на равно­мерно распределенные нагрузки, а главные балки — на сосредо­точенные нагрузки от реакций второстепенных балок.

Детальный расчет и подробное армирование монолитного реб­ристого перекрытия в данном курсе не рассматриваются.