4.Определение усилий в колонне

В колоннах действуют изгибающие моменты и продольные силы.

Изгибающие моменты в колоннах для каждой схемы нагружения определяют по разности опорных моментов ригелей в узле ( из условия равновесия узла: ), распределяя ее пропорционально погонным жесткостям стоек. Для рамы 1 этажа погонная жесткость нижней части колонны вследствие наличия заделки умножается на 1,5. Момент в защемленном конце колонны равен половине момента противоположного конца колонны первого этажа. Значения опорных моментов в ригелях берутся с окончательно выравненных эпюр моментов.

Продольные силы в колоннах определяются для каждой схемы нагружения и равны сумме нагрузок от покрытия, перекрытий и колонн. При этом временная нагрузка на перекрытие принимается в соответствии со схемой нагружения.

32. Расчет прочности железобетонных элементов, сжатых со случайным эксцентриситетом.

Случайный эксцентриситет е_а – величина неопределенная. Причиной возникновения могут являться неточность монтажа, неоднородное бетонирование, первоначальная кривизна элемента, случайные горизонтальные силы и другие случайные факторы. Случайный эксцентриситет принимают не менее 1/600 длины элемента, не менее 1/30 высоты его сечения и не менее 10 мм.

В статически-определимых системах: .

В статически-неопределимых: , но не менее .

К элементам со случайными эксцентриситетами относятся сжатые элементы ферм. В остальных случаях обычно эксцентриситеты имеют расчетную величину.

Еще очень много информации касательно случайного эксцентриситета

http://www.alobuild.ru/zhelezobetonnie-konstrukcii/vnecentrenno-sjatie-elementi-2.php

33. Расчет и конструирование монолитного ребристого перекрытия с балочными плитами.

Большой объем, в лекциях не нашел. Точно по теме см. ссылку

http://portal.tsuab.ru/materials/Libr-2008/42.pdf

Стр. 61

Еще нашел тут http://www.tsuab.ru/upload/files/additional/Posob_po_proektir_str_konstr_MPZ__Zaoch_KP_1__file_2349_2373_3359_file_4886_2950_2835.pdf

Но там объем еще больше, и тяжело ориентироваться в терминологии

34. Расчет и конструирование монолитного ребристого перекрытия с плитами, опертыми по контуру.

1. Конструктивная схема. В состав таких перекрытий входят плиты, работающие на изгиб в двух направлениях, и поддерживающие их балки (рис. 1). Все элементы перекрытия монолитно связаны между собой. Экспериментально установлено, что изгиб плит в двух направлениях имеет место при отношении длинной и короткой сторон (обычно 1…1,5).

 

Рис. 1. Планы ребристых перекрытий с плитами, опертыми по контуру:

а – с внутренними колоннами (плиты больших пролетов); б – без внутренних колонн (кессонные перекрытия);

1…3 – соответственно угловая, первая и средняя панели

 

При больших пролетах плит (4…6м) каждая балка перекрытия опирается на стену или на колонну (рис. 1, а); отношение сторон Балки назначают одной высоты и располагают по осям колонн в двух направлениях. При малых пролетах плит (1,5…3 м) перекрестные балки перекрытия пронизывают друг друга, промежуточных колонн нет; такие перекрытия называются кессонными. Толщина плит в зависимости от размеров плиты и нагрузки может составлять 50…140 мм, но не менее 1/50 .

Перекрытия с плитами опертыми по контуру (ПОК) применяют по архитектурным соображениям (вестибюли, залы). По расходу материалов эти перекрытия менее экономичны, чем МРП с балочными плитами при той же сетке колонн.

2. Армирование плит опертых по контуру.Армируют ПОК обычно сетками. ак как ПОК работают в двух направлениях, то и рабочая арматура ставится в двух направлениях. При пролетах плиты более 2,5 м применяют раздельное армирование самостоятельными сетками в пролете и на опорах (над балками). Нижнюю арматуру (у нижней грани плиты) выполняют из двух сеток с одинаковой площадью сечения рабочей арматуры в каждом направлении. При этом одна сетка доводится до опор, а другая размещается в средней части и не доводится до опор на расстояние (рис. 2). Сгущение арматуры к середине пролета соответствует эпюре моментов, а также заметно повышает трещиностойкость плиты, особенно при использовании стержней меньшего диаметра.

Рис. 2. Армирование ПОК в пролете двумя сетками

 

Надопорная арматура (над балками) также выполняется в виде сеток шириной равной с поперечными рабочими стержнями. Сетки укладываются одна на другую вдоль балок; для экономии арматуры сетки смещаются друг относительно друга согласно рис. 3.

При нецелесообразности армирования плиты цельными сварными сетками можно применять узкие сварные сетки с продольной рабочей арматурой (рис. 4). В пролете сетки укладываются внизу в два слоя во взаимно перпендикулярных направлениях. При этом сетки с более короткими рабочими стержнями укладываются в нижний слой. Верхние (надопорные) сетки укладываются над балками (см. рис. 4) и заходят в пролет на расстояние в каждую сторону от оси балки.

Рис. 3. Армирование ПОК на опорах цельными сетками

 

 

Рис. 4. Армирование ПОК узкими сварными сетками с продольной рабочей арматурой

 

Многопролетные неразрезные ПОК с рабочей арматурой диаметром до 7мм можно армировать типовыми рулонными сетками. Для этого плиту разбивают в каждом направлении на три полосы: две крайние шириной и среднюю. Рулоны в пролетах укладывают в два слоя, раскатывая их только по средним полосам плит (рис. 5, а). Надопорную арматуру углов плиты в этом случае можно конструировать в виде квадратных плоских сеток с рабочими стержнями в обоих направлениях. Эти сетки укладывают на пересечении ребер плиты, причем стержни могут быть параллельны ребрам или укладываться под углом 45⁰ к ним (рис. 5, б).

Рис. 5. Схема армирования ПОК сварными рулонными сетками:

а – пролетная и средняя надопорная арматура; б – надопорная арматура углов плиты

 

 

3. Расчет плит опертых по контуру.Если по условиям эксплуатации трещины в плите не допускаются (сильно агрессивная среда), ПОК можно рассчитать (определить изгибающие моменты) по упругой стадии с использованием таблиц или вычислительных комплексов по МКЭ.

В основном ПОК рассчитывают по методу предельного равновесия, в основу которого положена конечная стадия работы конструкции под нагрузкой – стадия разрушения, и определенная схема разрушения. Как показали эксперименты, для ПОК характерна конвертообразная схема разрушения, при которой плита разделяется на систему звеньев (жестких дисков), соединенных друг с другом по линиям излома пластическими шарнирами – в пролете по биссектрисам углов и на опорах вдоль балок (рис. 6). Значение момента в пластическом шарнире на единицу его длины зависит от площади сечения рабочей арматуры

(1)

В общем случае каждая панель (ячейка) плиты испытывает действие шести изгибающих моментов: двух пролетных и и четырех опорных . Основное расчетное выражение для определения этих моментов выводится исходя из равенства работ внешней нагрузки и внутренних усилий (в состоянии предельного равновесия) на виртуальных (возможных) перемещениях.

1. Работа внешней нагрузки. В предельном состоянии плита провисает, образуя пирамиду высотой, равной максимальному прогибу Угол поворота звеньев при бесконечно малых перемещениях равен

(2)

Внешняя нагрузка перемещается вместе с плитой и совершает работу

Рис. 6. К расчету плит опертых по контуру по методу предельного равновесия:

1 – линейный пластический шарнир на опоре; 2 – то же, в пролете

 

где - перемещение произвольной точки плиты; - площадь плиты;

- объем фигуры перемещения (пирамиды), равный

(3)

Тогда работа внешней нагрузки

(4)

2. Работа внутренних усилий. Определяется работой изгибающих моментов на соответствующих углах поворота

. (5)

3. Из условия равенства работ с учетом выражения (2) получим основное уравнение для расчета ПОК

(6)

Таб. 1

1…1,5	0,2…1	1,3…2,5	1,3…2,5
1,5…2	0,15…0,5	1…2	0,2…0,75

 

Используя приведенные в таб. 1 рекомендуемые соотношения моментов, сводим уравнение (6) с шестью неизвестными к уравнению с одним неизвестным . Определив , затем по принятым соотношениям моментов определяют и остальные моменты.

В практических расчетах определение моментов зачастую упрощается. Так, для средней панели квадратной плиты ( ), окаймленной по всему периметру балками, задавшись и приняв обрыв одной из нижних сеток на расстоянии 1/4 от балок, получаем для опорных и пролетных моментов

(7)

Для свободно опертой квадратной плиты все опорные моменты равны нулю, а пролетные – . Тогда при обрыве одной нижней сетки на 1/8 от опоры

(8)

По найденным моментам подбирают арматуру в пролетах и на опорах как для изгибаемого элемента прямоугольного сечения с одиночной арматурой (арматура подбирается на 1 м ширины плиты, т.е. мм.)

В плитах, окаймленных по всему контуру ребрами, в состоянии предельного равновесия возникает распор, повышающий несущую способность плит. Поэтому при подборе арматуры для таких плит значения моментов могут быть уменьшены до 20%.

В лекциях не нашел. Альтернатива этому и точно по теме есть в учебнике, нашел только тут. Копировать не стал.

http://portal.tsuab.ru/materials/Libr-2008/42.pdf

Начиная со стр. 77

35. Расчет статически неопределимых железобетонных конструкций с учетом перераспределения усилий. Понятие о пластическом шарнире и линии излома.

Определение усилий в статически неопределимых конструкциях методами строительной механики производят в предположении идеальной упругости материалов и неизменности жесткостных характеристик сечений конструктивных элементов. Между тем в железобетонных конструкциях наряду с упругими проявляются и неупругие деформации, происходит раскрытие трещин, приводящее к изменению жесткости и перераспределению внутренних усилий. В связи с этим фактическое напряженное состояние статически неопределимых конструкций при эксплуатации, и особенно на пределе несущей способности, существенно отличается от состояния, получаемого расчетом в упругой стадии.

В настоящее время при расчете статически неопределимых железобетонных конструкций по несущей способности широко применяют метод предельного равновесия, учитывающий перераспределение усилий, обусловленное влиянием различных факторов (образование трещин, неупругие свойства бетона и арматуры, частичное нарушение сцепления арматуры с бетоном). Сущность зтого метода рассмотрим на примерах.

Пусть имеем свободно опертую железобетонную балку, армированную стержнями из стали с физическим пределом текучести ( 8.6, а). При определенном значении внешней равномерно распределенной нагрузки в опасном сечении напряжения в арматуре достигают предела текучести и возникает участок больших местных деформаций, называемый шарниром пластичности. Отличительной особенностью пластического шарнира от идеального, в котором изгибающий момент равен нулю, является действие в нем постоянного момента, равного предельной для заданного сечения величине M=RsAj- Кроме того, пластический шарнир представляет собой механизм одностороннего действия: при уменьшении нагрузки он закрывается. С появлением шарнира пластичности происходит взаимный поворот частей балки, трещины раскрываются, прогиб нарастает, и балка разрушается. Иначе ведет себя статически неопределимая конструкция. Рассмотрим, например, однопролетную балку с защемленными концами, загруженную равномерно распределенной нагрузкой q, с одинаковым продольным армированием на опорах и в пролете ( 8.6, б). Согласно расчету в упругой стадии, первые два шарнира пластичности одновременно возникают на опорах балки.

Однако эта нагрузка еще не является разрушающей: прочность пролетного сечения осталась недоиспользованной. Очевидно, балка в этом состоянии способна воспринять некоторый прирост нагрузки, работая по схеме шарнирно опертой конструкции с постоянными моментами на опорах. Исчерпание несущей способности наступает лишь тогда, когда и в середине пролета балки напряжения в арматуре достигнут предела текучести. Дополнительную, свыше значения q0, нагрузку, достаточную для наступления состояния предельного равновесия, определяют из условия q0lzl24 + Aql2IH> = q0l2lll, откуда Aq = q0j3. Таким образом, расчет по методу предельного равновесия позволяет вскрыть значительный резерв несущей способности конструкции по сравнению с ее расчетом в упругой стадии. Для реализации несущей способности статически неопределимой конструкции необходимо образование такого количества пластических шарниров, при котором система превращается в геометрически изменяемую (механизм).

На всех этапах нагружения должна соблюдаться известная из строительной механики зависимость: сумма пролетного и соответствующих частей опорных моментов равна моменту в свободно опертой балке

Соотношение между опорными моментами может изменяться в зависимости от принятого количества арматуры на опорах и в пролете. Уменьшение опорных моментов всегда вызывает соответствующее увеличение пролетного момента ().

При проектировании статически неопределимых железобетонных конструкций исходя из рационального распределения арматуры между опорными и пролетными сечениями предварительно задаются соотношением изгибающих моментов. Расчет конструкций с учетом перераспределения усилий позволяет упростить армирование сечений (что особенно важно для опорных стыков сборных элементов), стандартизировать арматурные изделия и добиться экономии до 20% стали в сравнении с расчетом в упругой стадии. Однако для применения этого метода должны соблюдаться следующие условия: а) в конструкции по условиям эксплуатации допускается образование трещин и шарниров пластичности; б) до полного перераспределения усилий не допускается хрупкое разрушение бетона сжатой зоны и обрыв арматуры; в) конструкция не должна разрушаться от главных растягивающих и главных сжимающих напряжений; г) в целях ограничения раскрытия трещин в пластическом шарнире величина перераспределенного (уменьшенного) момента не должна отличаться от соответствующего момента, полученного из упругого расчета, более чем на 30%; д) прогибы конструкций должны оставаться настолько малыми, чтобы геометрия конструкции не изменилась.

Благодаря своим преимуществам (простоте, надежности и т. п.) метод предельного равновесия получил распространение в расчетах широкого класса статически неопределимых железобетонных конструкций (рамы, плиты, опертые по контуру, безбалочные перекрытия, оболочки и т. п.). Для получения расчетных зависимостей часто также используется кинематический вариант этого метода, основанный на приравнивании работ внешней нагрузки и внутренних усилий на возможных перемещениях.

Понятие пластического шарнира, обеспечивающего поворот в критическом сечении, являет­ся определенной идеализацией поведения системы при достижении предельных деформаций в стали, бетоне и арматуре. В действительности этот эффект не проявляется в одном сечении, а является результатом чрезмерных деформаций, сконцентрированных на малой длине элемента, что ведет к существенному возрастанию кривизны на участках, располагающихся в непосредственной близости к критическому сечению.

Экспериментальные исследования показали, что механизм образования пла­стического шарнира, обеспечивающего поворот в критическом сечении, связан с появлением в железобетонном сечении густо распо­ложенных трещин, имеющих чрезмерную ширину раскрытия, в стальном сечении – потерей местной устойчивости полок или стенок элементов.

Способность критического сечения к повороту зависит, глав­ным образом, от высоты сжатой зоны сечения. Поэтому в сталежелезобетонных конструкциях, как и в железобетонных, существенное значение имеет в данном случае коэффициент армирования сечения (с ростом коэффициента армирования высота сжатой зоны сечения увеличивается до определенного предела).

В конструктивных системах, состоящих из стержневых изгибаемых элементов, пластические деформации концентрируются в небольших областях, определенных ранее как места появления (образования) пластических шарниров. В плитных конструкциях принято говорить о концентрации пластических деформаций вдоль линий, по которым происходит разрушение, называемых линиями излома. Если в критическом сечении балки (или на линии излома плиты) образовался пластический шарнир (для плит - линейный пластический шарнир), тогда даже при самом минималь­ном приращении нагрузки конструктивная система превращается в механизм, достигая предельно­го состояния.

  Размещение и формы пластических шарниров: 

(взято с http://flatik.ru/sulet-ala-urilisi-jne-urilis-salasindai-memlekettik-normativte-index-24)

36. Арматурные изделия. Сварные и вязаные сетки и каркасы. Арматурные канаты.

Для армирования железобетонных конструкций следует преимущественно применять сварные каркасы и сварные рулонные или плоские сетки. Сварные каркасы и сетки должны, как правило, изготовляться при помощи контактной точечной сварки. Применение дуговой сварки для сварных сеток может быть допущено в отдельных случаях при соблюдении условий.

Применение сварных каркасов и сеток не рекомендуется в конструкциях, подвергающихся действию многократно повторяющейся подвижной или пульсирующей нагрузки, вызывающей в основных расчетных сечениях изменение знака усилий в арматуре или изменение величины усилий в арматуре более чем в 2 раза (подкрановые балки, шпалы, не массивные части фундаментов под некоторые неуравновешенные машины и т. п.). В этих случаях рекомендуется применять вязаные сетки и каркасы. Арматура в виде вязаных сеток и каркасов может применяться также для элементов монолитных конструкций сложной конфигурации, для плит с большим числом отверстий различных размеров и формы.

Применение арматуры в виде отдельных стержней не рекомендуется.

Для изготовления сварных сеток и каркасов при помощи контактной точечной сварки рекомендуется в целях экономии металла применять сталь периодического профиля и холоднотянутую проволоку диаметром от 3 до 5,5 мм.

Холодносплющенную сталь периодического профиля или сталь горячекатаную круглую, подвергнутую силовой калибровке, диаметром более 10 мм следует применять только в качестве продольной арматуры сварных каркасов и рабочей арматуры сварных сеток и лишь в том случае, если диаметр стержней другого направления не превышает 10мм.

При проектировании сварных каркасов и сеток должны учитываться производственные возможности строительных организаций, оснащенность их сварочным оборудованием и подъемно-транспортными механизмами, а также возможности получения готовых сеток и каркасов с централизованных заводов и, в частности, стандартных сеток, выпускаемых заводами.

-

Сварные сетки должны изготовляться, как правило, с взаимо-перпендикулярным расположением рабочих и распределительных стержней. Сварные сетки могут иметь рабочую арматуру, расположенную либо в направлении большего размера сетки (рис. 1 ,а), либо в направлении меньшего размера (лист 20, рис. 1,б), либо в обоих направлениях ( рис. 1,в).

При изготовлении сеток на одноточечных машинах в целях экономии металла часть рабочих стержней может не доводиться до края (лист 19, рис. 1,6).

В отдельных случаях возможно применение сеток с не перпендикулярным расположением распределительных стержней к рабочим, а также сеток, имеющих на одном или на обоих концах стержней крюки (рис. 2,в) или загибы (рис. 2,г).

- Сварные сетки, каркасы 1- сварные сетки, 2 - сварные каркасы

Изготовление сеток с гнутыми стержнями возможно путем сварки заранее согнутых стержней или путем сгибания плоских сеток. В последнем случае при применении для сеток стержней периодического профиля (горячекатаных или холодносплющенных) загиб должен производиться таким образом, чтобы места сварки находились вне пределов загиба и не ближе чем на 5d от его концов (d — диаметр сгибаемых стержней).

Расстояние между осями как продольных, так и поперечных стержней в сварных сетках рекомендуется принимать кратным 50 мм.

Стержни сварных сеток, как правило, должны быть сварены во всех точках пересечений продольных и поперечных стержней.

Сварка не всех мест пересечения стержней в сетках допускается только при изготовлении их на одноточечных машинах в следующих случаях:

• а) если рабочая арматура сеток выполняется из стержней периодического профиля, количество и расположение сварных узлов в сетке определяется в этом случае соображениями транспортировки и монтажа;

• б) если рабочая арматура сеток выполняется из холоднотянутой проволоки или стержней, и при этом шаг стержней другого направления составляет менее 100 мм;

• в) если рабочая арматура сеток выполняется из обычных круглых стержней.

Количество и расположение сварных узлов в сетках, предусмотренных в пп. б) и в), определяется из условия, чтобы в сетках с рабочей арматурой одного направления были обязательно сварены все места пересечений крайних анкерующих поперечных стержней у всех концов сетки, а в сетках с рабочей арматурой в двух направлениях — все места пересечений крайних стержней по периметру сетки. Расположение остальных сварных узлов определяется из условия, чтобы расстояния между ними не превышали наибольших расстояний между распределительными стержнями.

В случае, когда расстояния между распределительными стержнями сетки не нормируются, при значительных расстояниях между сварными точками часть средних узлов сетки (через два-три узла в каждом направлении) следует связывать вязальной проволокой.

В каркасах, независимо от диаметра и типа рабочих стержней, и в сетках с рабочей арматурой из холоднотянутой проволоки при расстояниях между стержнями другого направления 100 мм и более обязательна сварка всех мест пересечения стержней.

Арматурный канат — наиболее эффективная напрягаемая арматура, он состоит из группы проволок, свитых так, чтобы было исключено их раскручивание. Вокруг центральной прямолинейной проволоки по спирали в одном или в нескольких концентрических слоях располагают проволоки одного диаметра. В процессе изготовления каната проволоки деформируются и плотно прилегают друг к другу. Периодический профиль арматурных канатов обеспечивает их надежное сцепление с бетоном, а благодаря большой длине канатов они могут применяться в длинномерных конструкциях без стыков. Арматурные канаты класса изготовляют из большого числа тонких проволок диаметром 1—3 мм. Применяют их в качестве напрягаемой арматуры для крупных сооружений. Они обладают повышенной деформативностью; чтобы уменьшить неупругие деформации их подвергают предварительной обтяжке. Арматурные пучки состоят из параллельно расположенных высокопрочных проволок. Проволоки (14,18 и 24 шт.) располагают по окружности с зазорами, обеспечивающими проникание цементного раствора внутри пучка, и обматывают мягкой проволокой. В более мощных арматурных пучках вместо отдельных проволок применяют параллельно расположенные канаты. В многорядных пучках число отдельных проволок диаметром 4—5 мм достигает 100 шт. Арматурные пучки промышленностью не поставляются, их изготовляют на строительных площадках или на предприятиях строительной индустрии.

АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ И БОЛЕЕ КРАТКИЙ ВАРИАНТ ИЗ ШПОР

1. сварн сетки – изг-т из арм проволоки d=3-5мм и арм кл. А-III (А400) d=6-10мм: - рулонн; - плоские. Рабоч арм – продольн/поперечн стержни сетки; монтажн – стержни, перпендикулярн рабоч. Ширина сетки – до 3800мм. Длина – огранич-ся массой рулона – 900-1300кг, но <9000мм.

2. плоские сварные каркасы – изг-т из 1 / 2х прод. рабоч. ст. и привариваем. к ним поперечн стержням. Концевые выпуски прод. и попер. ст. каркаса д.б. > 0,5d₁+d₂ или 0,5d₂+d₁ и > 20мм. Расст-е м/у ст. прод. арм a прин-ся > наиб диаметра стержня, в соотв со СП.

3. пространств. каркасы – конструируют из плоских каркасов с прим-м соединит. стержней.

4. арм. канаты – сост из гр. проволок, свитых так, чтобы б. искл-о их раскручивание. Вокруг центральной прямолин. проволоки по спирали в 1/неск-х концентрическ слоях располагают проволоки 1го диаметра: К-3, К-7 (К1400, К1500), К-19 (К1500).

5. арм. пучки – сост из параллельно располож.высокопрочн проволок; проволоки (14,18,24 шт.) располаг. по окр-ти с зазорами, обеспеч. проникание цем. р-ра внутрь пучка и обматывают мягкой проволокой. Вместо отд. проволок м. прим-ся канаты.

АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ВАРИАНТ ИЗ ДРУГИХ ЛЕКЦИЙ

Наиболее эффективная напрягаемая арматура – канат (рис. 16, а). Периодический профиль каната обеспечивает надежное сцепление с бетоном, а большая длина позволяет избежать стыков.

а ) б)

Рис. 16. Арматурные проволочные изделия:

а – арматурные канаты; б – арматурный пучок.

Арматурные пучки (рис. 16, б) состоят из отдельных параллельно расположенных проволок или канатов. Проволоки (14, 18 или 24 шт.) или канаты располагают по окружности с зазорами и обматывают мягкой проволокой.

37. Сварные соединения арматуры.

В настоящее время в строительстве применяют преимущественно сборные железобетонные конструкции, изготавливаемые индустриальными методами на заводах. Монолитные железобетонные сооружения строятся значительно реже. Все сварные соединения блоков сборных железобетонных изделий, взаимные соединения их (закладные части), а также соединения арматуры монолитного железобетона выполняют электрической сваркой.

Контактной стыковой сваркой соединяют стержни встык при одинаковых и разных диаметрах. Сварные соединения при этом получаются равнопрочными основному металлу при сварке стержней из всех указанных выше материалов, но при условии сохранения отношений диаметров стержней в пределах не выше 1,25-1,50.

Контактной точечной сваркой соединяют различные элементы арматуры, например, узлы каркаса и сеток. Типы соединений стержней арматуры круглого и периодического профилей приведены на рис. 23-1, а. Этой сваркой успешно сваривают между собой стержни диаметром 5-50 мм. Нередко круглые стержни соединяются с плоскими элементами. На рис. 23-1, 6 приведен пример соединения стержней периодического профиля с полосовой сталью; на рис. 23-1, в приведен пример соединениях уголком, направленным к стержню под углом а=90°, а на рис. 23-1, г — под острым углом. Экспериментально установлено, что соединения стержней периодического и круглого профилей с плоскими элементами рациональны при постановке двух или трех сварных точек; увеличение количества сварных точек не вызывается необходимостью.

Рис. 23-1. Примеры сварных соединений арматуры железобетона (в скобках указаны размеры арматуры периодического профиля)

При сварке арматуры из стали марки Ст. 5 с повышенным содержанием углерода, а также бессемеровской и низколегированной, точечные соединения иногда обладают повышенной хрупкостью. Хрупкость соединения особенно возрастает с увеличением числа стержней, пересекающихся в одном узле. Для уменьшения хрупкости сварных точечных соединений применяют рациональные технологические процессы, в частности термическую обработку, нагревая соединение на точечной машине при замыкании электродов. Испытания прочности точечных соединений арматуры производят на специальных образцах в разрывных машинах.

Электродуговой точечной сваркой соединяют стержни круглого и периодического профиля диаметром до 20 мм из стали разных марок. Для сварки применяют электроды с качественными покрытиями или пистолеты-полуавтоматы, выполняющие точки под слоем флюса. При этом наложение точки производят в нижнем положении (рис. 23-1, д, е).

Сварку продольными швами производят, как указано на рис. 23-1, ж, з. Иногда длинные швы накладывают лишь с одной стороны, но это менее рационально. В случае применения малоуглеродистых сталей (Ст. 3 и Ст. 5) диаметр стержней может доходить до 80 мм; при низколегированных сталях его величина уменьшается. Сварочные работы производят в нижнем и вертикальном положениях. Площадь сечения накладок F=1,3-1,5 от площади сечения основных стержней из стали марки Ст. 3 и 1,5-2,0 из сталей марок Ст. 5 и низколегированных; ширина шва Δ=0,5Д где D — диаметр стержня; глубина δ=0,25D (рис. 23-1,ж).  Сварка ванным способом применяется для соединений арматурных стержней круглого и периодического профилей встык. Схема сварки при стальных подкладках приведена на рис. 23-1, и.

Рис. 23-2. Виды сварных; соединений арматуры при разных технологических процессах сварки:  к — контактная; Тр — трением; п — плавлением

На рис. 23-2 приведены некоторые рекомендуемые виды соединений арматуры в зависимости от технологического процесса сварки. При дуговой сварке плавлением рекомендуются соединения встык и тавровые. В этих соединениях достигается хорошее проплавление встык. Ряд примеров приведен по сварке соединения втавр. На рис. 23-2 приведены также сварные соединения арматуры, сваренные контактным способом и трением.

АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ КРАКТИЙ ОТВЕТ ИЗ ДРУГИХ ЛЕКЦИЙ

1. Сварные стыки (рис. 17, а, б, в)

2. Стыки арматуры внахлестку без сварки (рис. 17, г)

Перепуск концов стержней на 20…50d. Допускается применять в местах, где прочность арматуры используется не полностью.

а ) в)

б) г)

Рис. 17. Соединения арматуры:

а – контактная сварка «встык»; б – дуговая ванная сварка;

в – сварка с накладками; г – «внахлестку» без сварки.

38. Соединения арматуры внахлестку.

(8.3.26 [1]) 1. сварные вып-ся в соотв. со СП. Виды: 1. сварные встык: В заводск усл-х для соед-я арм кл. АI-АVI ( А240-А1000) прим-т контактн сварку. Соотношение диаметров соед-х стержней d₂/d₁≥0,85, наим. диаметр ст. d₁=10мм.

Н а монтаже для соед-я стержнев арм кл. АI-АIII прим-т дуговую св.

Если диаметр соед-х ст. <20мм, то прим-т дугов. св. с накладками, выполняя в 4 шва длиной l=4d или в 2 шва с 1 стороны l=8d.

С оед-е втавр с пластиной толщ. 0,75d вып-ся автоматич. св. под флюсом.

Cоед-я внахлестку арм. ст. d=8-40мм с пластиной/плоскими эл-ми проката вып-т дуговой сваркой.

2 . Соед-я ненапрягаем. арм. внахлестку – прим-ся при стыковании сварн. и вязаных каркасов и сеток в тех местах, где прочность арм. исп-ся не полностью; диаметр рабоч. арм д.б. не >36мм. Не рекоменд-ся располаг-ть в растянутой зоне изгиб-х и внецентреннорастянутых элем-в в местах полного исп-я арм. Стыки раст/сж рабоч арм сварн сеток и каркасов в рабоч направлении д. им. длину > величины l_аn (по СП). Стыки сварн. сеток в напр-ии раб. арм из гладкой стали А-I (А240) д. вып-ся так, чтобы в кажд. из стыкуемых в растянутой зоне сеток на дл. нахлеста б. не < 2х поперечн. ст, приварен к продольн стержням сеток. Стыки сварн сеток в нерабоч. направлении вып-ся внахлестку : 1. нахлест 50мм – при d поперечн арм ≤4мм; 2. нахлест 100мм – при d поперечн арм >4мм.

При d раб. арм. 16мм и > сварн. сетки вне рабоч. направл-я допуск-ся уклад-ть впритык др к др, перекрывая стык спец. стыковыми сетками, укладыв-ми с перепуском в кажд. сторону не < 15d.

39. Анкеровка арматуры. Способы анкеровки ненапрягаемой и напрягаемой арматуры.

(8.3.18-8.3.20[1]!/5.3[2]/5.13[5]) Анкеровка – закрепление концов арм в бет жбк; достигается запуском арм за рассматриваем сеч-е на длину зоны передачи усилий с арм на бет, а также с пом. анкерн. устр-в.

Н енапрягаем арм из гладких стержней А-I (А240) – на концах устраивают анкеры в виде полукруглых крючков.

В сварн сетках и каркасах для гладких ст. анкеры – ст. поперечн направл-я. Ненапряг. арм периодич. профиля заводят за норм к продольн оси эл-та сч-е, в кот. она учит-ся с полным расчетн сопротивл-м на длину не < lan, опред-я по СП. На крайних свободн опорах изг-х эл-в продольные растянутые стержни заводят для анкеровки за внутр. грань опоры на длину не <10d, а если наклон. трещ. в растянут зоне не образ-ся – то на длину не <5d.

Напрягаем. арм – при натяж. на упоры и достаточн. проатяж. на упоры и достаточн. прочности бет прим-т в констр-х без анкеров. При натяжении на бет/на упоры в усл-х недостат. сцепления с бет – со спец. анкерами. Длину зоны анкеровки напрягаем. арм lan прин-т в соотв со СП.

Предварит. напряж-е в арм изм-ся линейно от 0 у края эл-та до полн. знач-я в сеч-ии, располож. на расст-ии l_F от края эл-та. Чтобы бет не раскалывался при передаче на него усилий с напрягаем арм, концы эл-в усиливают закладн. деталями с анкерн. стержнями. Для захвата, натяжения и закрепления на упорах для канатов и стержнев. арм периодич профиля прим-т цанговые захваты. Для стержнев. арм исп-т приварен коротыши / шайбы, нарезку накатом без ослабления сеч-я. При натяжении арм на бет анкеры д. обеспечить надежную передачу усилий. В местах их расположения у концов эл-в бет усиливают дополнит. хомутами, сварн. сетками, спиралями, а для равномерной передачи усилий под анкерами размещ-т ст. плиты

40. Защитный слой бетона. Назначение. Факторы, влияющие на его величину.

Защитный слой необходим для обеспечения совместной работы арматуры с бетоном, защиты арматуры от внешних воздействий, высокой температуры, агрессивной среды и т.д.

Скольжение арм в бет под нагр в жбк не происх. из-за сцепления мат-в. Прочность сцепления арм оценивают сопротивлением выдерживанию / вдавливанию арм ст, заанкерованн в бет. Прочность сцепления зависит от: 1. зацепления в бет выступов на поверх-ти периодическ профиля арм; 2. сил трения, развив. в контакте арм с бет под влиянием его усадки; 3. склеивания арм с бет, возник. благодаря клеющ способ-ти цем. геля. Прочность сцепления > с > класса бет, с < W/C, > возраста бет. При вдавливании прочность сцепления > чем при выдергивании. С > диаметры стержня прочность сцепления при сж >, а при растяжении < => при конструировании ж/б эл-в для лучшего сцепления арм с бет диаметр растяг.ст. след. огранич.

Защитн. слой бет в ж/б эл-х созд-ся размещением арм на некотором удалении от поверх-ти эл-та; необх. для обеспечения совместн. раб. арм с бет на всех стадиях изг-я, монтажа, эксплуатации констр-и; защ. арм от внешн возд-й, высокой t, агрессивн. среды. Толщ. защ. слоя уст-т в завис-ти от вида и диаметра арм, разм. сеч-я эл-та, вида и класса бет, усл-й раб констр-ии. Назнач-ся в соотв. со СП. Миним. 20-40 мм.

41. Сжатые элементы. Классификация. Конструктивные особенности.

К центрально-сжатым элементам условно относят: промежуточные колонны в зданиях и сооружениях; верхние пояса ферм, загруженных по узлам; восходящие раскосы и стойки ферменной решетки (рис. 9.1), а также некоторые другие конструктивные элементы. В действительности, из-за несовершенства геометрических форм элементов конструкций, отклонения их реальных размеров от назначаемых по проекту, неоднородности бетона и других причин обычно центральное сжатие в чистом виде не наблюдается, а происходит внецентренное сжатие с так называемыми случайными эксцентриситетами.

По форме поперечного сечения сжатые элементы со случайным эксцентриситетом выполняют чаще всего квадратными или прямоугольными, реже круглыми, многогранными, двутавровыми. Размеры поперечного сечения колонн определяют расчетом. В целях стандартизации опалубки и арматурных каркасов размеры прямоугольных колонн назначают кратными 50 мм, предпочтительнее кратными 100 мм. Чтобы обеспечить хорошее качество бетонирования, монолитные колонны с поперечными размерами менее 250 мм не рекомендуется применять. В условиях внецентренного сжатия находятся колонны одноэтажных производственных зданий, загруженные давлением от кранов, верхние пояса безраскосных ферм, стены прямоугольных в плане подземных резервуаров, воспринимающие боковое давление грунта или жидкости и вертикальное давление от покрытия (рис. 9.2). В них действуют сжимающие силы N, изгибающие моменты М и поперечные силы Q.

Рис 9.1. Центрально-сжатые элементы (со случайными эксцентриситетами):

1- промежуточные колонны (при одинаковом двустороннем загружении); 2- верхний пояс ферм (при узловом приложении нагрузки); 3- восходящие раскосы; 4 – стойки; F – нагрузка от покрытия

Расстояние между направлением сжимающей силы и продольной осью элемента е₀ называется эксцентриситетом. В общем случае в любом месте элемента статически определимых конструкций значение эксцентриситета определяют по выражению

, (9.1)

где е_а - случайный эксцентриситет.

Рис. 9.2. Внецентренно сжатые элементы

а – колонна производственного здания; б – верхний пояс безраскосной фермы; в – стена подземного

резервуара; F – нагрузка от покрытия; D – давление от крана

Для элементов статически неопределимых конструкций принимают

, но не менее е_{а .} (9.2)

По нормам случайные эксцентриситеты е_а следует принимать равными большему из следующих значений: 1/30 высоты сечения элемента; 1/600 длины элемента (или ее части между местами, закрепленными от поперечных перемещений). В сборных конструкциях следует учитывать возможность образования случайного эксцентриситета вследствие смещения элементов на опорах из-за неточности монтажа; при отсутствии опытных данных значение этого эксцентриситета принимают не менее 10 мм.

Внецентренно сжатые элементы целесообразно выполнять с развитыми поперечными сечениями в плоскости действия момента.

Для сжатых элементов применяют бетон классов по прочности на сжатие не ниже В15, для сильно загруженных - не ниже В25.

Колонны армируют продольной стержневой арматурой диаметром 12...40 мм (рабочая арматура), преимущественно горячекатаной стали класса А400, а также поперечной стержневой горячекатаной арматурой классов А400, А300, А240 и проволокой класса В500 (рис. 9.3). Продольную и поперечную арматуру сжатых со случайными эксцентриситетами и внецентренно сжатых элементов объединяют в плоские и пространственные каркасы, сварные или вязаные (рис. 9.4, 9.5).

Насыщение поперечного сечения продольной арматурой элементов, сжатых со случайными эксцентриситетами, оценивают коэффициентом или процентом армирования (значения в 100 раз больше), где под A_s подразумевается суммарная площадь сечения продольных стержней. В практике для сжатых стержней обычно принимают армирование не более 3%.

Во внецентренно сжатых элементах с расчетными эксцентриситетами продольные стержни размещают в близи коротких граней поперечного сечения элемента (рис. 9.5): арматуру S с площадью сечения у грани, более удаленной от сжимающей силы, и арматуру S' с площадью сечения у грани, расположенной ближе к продольной силе. Насыщение поперечного сечения внецентренно сжатых элементов оценивают коэффициентом армирования по площади

АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ И БОЛЕЕ КРАТКИЙ ВАРИАНТ ИЗ ШПОР

(4.2.6 [1], 8.3.4 [1]) К центральносжатым эл-ам относ: промежуточн кол, верхн пояса ферм, загруж.по узлам, восходящие раскосы и стойки ферм.

В действит-ти из-за несоверш. геом. форм эл-ов кон-ций отклонения от реальн размеров происх. внецентренн сж по случ. экцентриситетам.

По форме попереч. сеч-я сж эл-ты со случ. экц-том выполн: квадратн, пр/уг, реже кругл., многогранными, двутавров. Размеры сеч-я - расчетом. Размеры пр/уг кол назнач. кратно 50/100 мм в целях стандартизации опалубки и арм каркасов.

В усл-х внецентр. сж нах-ся кол 1эт. произв. зд-й, загруж-х давлением от кранов, верхние пояса безраскосых ферм.

Эксцентриситет – расст-е м/у направление сжимающей силы и продольной осью эл-та4 в общ случае - e0=(M/N)+ea; ea - форм. СП 52.101 п.4.2.6.

Для сж эл-тов прим-т бет кл не <В15, для сильнозагруженн - не < В25. Кол армируют продольной рабоч стержневой арм d=12-40мм, кл А400 и попереч.арм А240-А400, В500. Продол. и попереч. арм объед. в плоские и простран. каркасы сварные / вязаные.

Насыщение попереч. сеч-я продол. арм для эл-тов, подвергн. сж со случайн. е оцен-ют коэф. армирования μmin≥0,5%; μmax≤3%.

Min площадь сеч-я продол. арм для внецент-сж.эл-ов: 0,05% в эл-ах при l₀/i<17; 0,1% при l₀/i=17-35; 0,2% при l₀/i=35-83; 0,25% при l₀/i>83, i - радиус инерции сеч-я эл-та в пл-ти е продол.силы; l₀-расчетная дл сж эл-та.

Во внецентр.сж-х эл-ах с расч е продольн.стержни размещают вблизи коротких граней поперечн сеч-я эл-та: растянутую арм - у грани, более удаленной от сжимающей силы; сжат. арм - у грани, располож.ближе к продол.силе.

Если площади сеч-я арм S и S’ одинаковы, то армирование назнач. симметричным.

В попереч. сеч-и кол. рабочие стержни размещают как можно ближе к поверх-ти эл-та с соблюд. миним. толщины защит.слоя а≥20 мм.

Наименьш. расст-е м/у продол. стержнями: 50 мм-если стержни при бетонировании располож.вертик.; 25мм - при горизонт.располож.арм; Но во всех случаях не менее наиб. d стрежня. При расст-ии м/у рабоч стержнями > 400 мм предусм промежуточн стержни по периметру сеч-я эл-та.

Поперечн стержни уст-т без расч, исх из усл-й свариваемости; расст-е м/у ними: при сварных каркасах S≤20d; при вязаных S≤15d, но S≤500мм (кратно 50 мм).

Предварит натяжение прим-т для внецентр сж эл-в с большими е сжимающ силы, когда изг мом значителен и вызывает растяжения части сеч-я, для эл-в большой гибкости.

Прим-ть оч гибкие центр-сж эл-ты нерационально, т.к. их несущ спос-ть < из-за большой деформативности.

Во всех случ-х эл-ты из тяж бет д. им гибкость λ=l₀/i≤200, а кол - λ=l₀/i≤120

42. Сущность предварительно напряженных железобетонных конструкций. Преимущества и недостатки.

Предварительно напряженными называются железобетонные конструкции, в которых до приложения внешних нагрузок в процессе изготовления искусственно создаются значительные сжимающие напряжения в бетоне путем натяжения высокопрочной арматуры.

По сравнению с обычными в предварительных напряженных конструкциях:

1. применяется высокопрочная арматура (стержневая, проволочная и канатная классов А540 и выше), что связано с необходимостью создания высоких предварительных напряжений. Арматура малых классов (А240…А500,В500) не используется потому, что из-за низкой прочности в ней можно создать только невысокие напряжения, которые к тому же практически исчезнут из-за наличия потерь;

2. используется бетон более высоких классов, что связано с необходимостью обеспечения анкеровки напрягаемой арматуры и ее сцепления с бетоном.

Преимущества преднапряженных элементов следующие:

1. увеличение трещиностойкости по сравнению с напряженными элементами в 2…3 раза;

2. увеличение жесткости;

3. снижение удельной стоимости арматуры и бетона, что ведет к удешевлению конструкции;

4. снижение массы за счет применения более прочного бетона;

5. повышение выносливости.

Недостатки преднапряженных элементов следующие:

1. повышенная трудоемкость проектирования и изготовления;

2. большая тщательность при расчете, конструировании и изготовлении;

3. усложнение и повышение металлоемкости опалубки, увеличение расхода металла на закладные детали и на монтажную арматуру;

4. пониженная огнестойкость;

5. подверженность коррозионному растрескиванию термически упроченной арматуры.

43. Способы создания предварительного обжатия железобетонных конструкций. Методы натяжения арматуры.

Возможны два способа создания предварительного напряжения:

1. натяжение на упоры;

2. натяжение на бетон.

Наибольшее распространение получил способ натяжения на упоры, как более индустриальный при массовом заводском производстве. Способ натяжения на бетон является более трудоемким из-за устройства каналов, инъецирования в них раствора, сложности натяжения арматуры и ее анкеровки. Поэтому этот способ применяют в основном при монтаже при изготовлении из отдельных сборных элементов без сварки закладных деталей длинномерных и большеразмерных (рамных, пространственных) конструкций.

Существует 4 метода натяжения арматуры:

1. электротермический;

2. механический;

3. электротермомеханический;

4. физико-химический.

Натяжение на упоры может выполняться первыми тремя методами, а на бетон – только механическим.

44. Особенности конструирования предварительно напряженных железобетонных конструкций.

  В предварительно напряженных элементах находятся две зоны, в бетоне которых могут возникать большие сжимающие напряжения. Кроме сжатой от внешней нагрузки зоны сильному предварительному обжатию подвергается растянутая от внешней нагрузки зона. По этой причине наиболее рациональной формой поперечного сечения таких элементов является двутавр и ему подобные сечения, например коробчатые. При натяжении арматуры на упоры обычно вся напрягаемая арматура является прямой, тогда как при ее натяжении на бетон часть стержней отгибается к верху изгибаемых элементов.

  Отгибы снижают растягивающие предварительные напряжения в бетоне и повышают сопротивление элементов в наклонных сечениях. Выбор схемы и способа натяжения арматуры в статически неопределимых конструкциях осуществляется с учетом требований по избеганию возникновения усилий, снижающих треищностойкость и прочность элементов. При выборе минимальных расстояний между стержнями, канатами и проволоками должны учитываться габариты натяжных приспособлений. При натяжении арматуры на бетон расстояние в свету между каналами должно быть не менее диаметра канала и не менее 50 мм. Армирование предварительно напряженных конструкций канатами, натягиваемыми на упоры (а) и на бетон, (б), а также сборными предварительно напряженными элементами (в): 1— продольная напрягаемая арматура; 2 — то же, ненапрягаемая; 3 — поперечная арматура; 4—сварные сетки и хомуты в обхват; 5 — поперечные сварные сетки; 6 —сборный преднапряженный элемент; 7—монолитный бетон.

  Если применяется напрягаемая поперечная арматура, то она натягивается на бетон ранее продольной усилием не менее 15% усилия предварительных напряжении в арматуре растянутой от внешней нагрузки зоны.

  У концов напрягаемой арматуры растянутой зоны должны быть установлены сварные сетки диаметром > 4 мм, охватывающие все продольные стержни арматуры, дополнительные хомуты диаметром > 5 мм с шагом 50-100 мм и т. д. Они распределяются на длину участка, составляющую не менее 60% длины зоны передачи предварительных напряжений. При наличии анкерных устройств длина данного участка принимается не менее двойной длины анкера. Ненапрягаемая поперечная арматура приваривается к закладным деталям. В некоторых случаях целесообразно заменить дополнительное поперечное армирование приопорных зон предварительно напряженных элементов фибробетоном. Все выше упомянутые меры способствуют повышению сопротивляемости обжатого бетона и анкеровки напрягаемой арматуры.

  При применении напрягаемой арматуры в виде горячекатаных стержней стальные опорные детали и сварные сетки в концевых зонах элементов могут не применяться. Однако в данном случае толщина защитного слоя бетона элементов повышается до 40 мм и должна быть не менее 2d и 3d для арматурной стали классов соответственно A-IV и A-V.

  Целесообразно принимать меры по усилению сетками или стальными закладными деталями бетона под анкерами напрягаемой арматуры. Это способствует снижению местных напряжений в бетоне и позволяет избежать образования трещин. С целью ограничения раскрытия предварительных нормальных трещин в верхней зоне концевых участков элементов здесь устанавливается дополнительная ненапрягаемая продольная арматура. Ее длина должна быть не менее двух высот элемента, а площадь сечения А>0,002А, где А — площадь опорного сечения элемента. К ненапрягаемым продольным стержням, как правило, крепится поперечная арматура. Продольные стержни располагаются ближе к наружным поверхностям элементов, чтобы хомуты могли охватывать напрягаемую арматуру.

  В сборно-монолитных железобетонных конструкциях требуется обеспечивать хорошее сцепление сборных предварительно напряженных элементов с бетоном. Поэтому форма поперечного сечения сборных элементов подбирается из условий обеспечения максимальной поверхности их контакта с монолитным бетоном и эффективного использования предварительных напряжений.

45. Три стадии напряженно-деформированного состояния железобетонных элементов.

(по лекции – нормальных сечений)

Опыты с различными железобетонными элементами ( изгибаемыми, внецентренно растянутыми и внецентренно скатыми ) показали, что в нормальном сечении при постепенном увеличении внешней нагрузки наблюдаются три характерные стадии напряженно-деформированного состояния.

Стадия I. Соответствует начальным ступеням загружения конструкции до образования трещин в бетоне растянутой зоны. Имеет место при малой нагрузке, составляющей 15…20% от разрушающей F = (0,15…0,20) и называется стадией упругой работы элемента. Напряжения в растянутой арматуре незначительны ( ). Эпюра напряжений в сечении двузначная: в сжатой зоне бетона она близка к треугольной, в растянутой зоне по мере увеличения нагрузки из треугольной превращается в криволинейную, близкую к прямоугольной. Конец стадии характеризуется приближением к . При дальнейшем увеличении нагрузки в растянутом бетоне образуются трещины, наступает новое качественное состояние.

Стадия II. Характеризует состояние нормального сечения после образования трещин в растянутой зоне бетона. Имеет место при нагрузке и характеризуется интенсивным образованием и раскрытием трещин. Рост нагрузки ведет к уменьшению высоты сжатой зоны, повышению напряжений в сжатом бетоне и искривлению эпюры , что связано с пластическими деформациями сжатого бетона.

Стадия III. Стадия разрушения. По продолжительности эта стадия является самой короткой. Криволинейность эпюры становится ярковыраженной и приближается к очертанию к кубической параболе или параболе более высокого порядка. Различают два характерных случая разрушения элемента.

Случай 1 имеет место в нормально армированных элементах. Разрушение может носить пластический или хрупкий характер. Пластический характер имеет место при арматуре с физическим или условным пределом текучести. Разрушение начинается с текучести растянутой арматуры, что ведет к быстрому росту прогиба, интенсивному снижению высоты сжатой зоны и достижению напряжениями в сжатой зоне временного сопротивления сжатию. Таким образом, разрушение начинается с арматуры растянутой зоны и заканчивается раздроблением бетона сжатой зоны. Хрупкий характер разрушения имеет место при армировании элементов проволокой ( обычной и высокопрочной ) и обусловлен малым ее относительным удлинением при разрыве. Одновременно с разрывом проволоки раздавливается бетон сжатой зоны. Считается, что для обоих характеров разрушения (пластичного и хрупкого) разрушение по случаю 1 происходит при одновременном исчерпании несущей способности сжатой и растянутой зон сечения.

Случай 2 имеет место в элементах с избыточным количеством арматуры. Разрушение носит хрупкий характер и происходит внезапно из-за полного использования (исчерпания) несущей способности сжатой зоны при неполном использовании прочности дефицитной растянутой арматуры. Внезапность разрушения может привести к большому материальному и социальному ущербу. Поэтому такие элементы проектируют крайне редко.

46. Граничная относительная высота сжатой зоны бетона.

Расчет сечений, нормальных к продольной оси элемента, производят в зависимости от соотношения между значением относительной высоты сжатой зоны бетона и значением граничной относительной высоты сжатой зоны бетона , при которой предельное состояние элемента наступает одновременно с достижением в растянутой арматуре напряжения, равного расчетному сопротивлению . Значение определяют по формуле:

,

где - относительная деформация в арматуре растянутой зоны, вызванная внешней нагрузкой, при достижении в этой арматуре напряжения, равного расчетному сопротивлению; значение принимается равным: для арматуры с условным пределом текучести

;

для арматуры с физическим пределом текучести

,

где - принимается с учетом всех потерь при коэффициенте ;

- в МПа;

- предельная относительная деформация сжатого бетона, принимается равной 0,0035.

Значение для ненапрягаемых элементов определяют по формуле:

При разрушение изгибаемого элемента по нормальным сечениям происходят по случаю 1 ( по растянутой зоне ), при - по случаю 2 ( по сжатой зоне ).

47. Многоэтажные каркасные гражданские и промышленные здания с балочными перекрытиями. Объемно-планировочные и конструктивные решения. Типы соединений ригелей с колоннами. Обеспечение пространственной жесткости.

По назначению многоэтажные здания делятся на промышленные и гражданские.

Здания состоят из отдельных элементов: плит и балок перекрытий и покрытия, колонн, стен и др., - каждый из которых должен обладать прочностью, устойчивостью, достаточной жесткостью и трещиностойкостью и участвовать в общей работе здания.

В многоэтажных промышленных зданиях количество этажей составляет от 3до 14, ширина зданий – 18…36м и более, наиболее распространенная сетка колонн 6х6, 9х6, 12х6м. Ограничение размеров сетки обусловлено большими временными нагрузками на перекрытия, которые могут достигать 15…25кН/ и более. В верхнем этаже зданий может располагаться крановое оборудование (подвесной или мостовой кран).

На практике применяют перекрытия 2 типов. В перекрытиях 1 типа панели опираются на полки ригелей. В перекрытиях 2 типа сборные плиты опирают на ригели прямоугольного поперечного сечения. Перекрытие 1 типа используется, как правило, при равномерно распределенной нагрузке. Перекрытия 2 типа применяется при наличии больших сосредоточенных нагрузок на одну опору (например, в зданиях химической промышленности, где технологическое оборудование провисает из этажа в этаж).

Ригели с колоннами могут соединяться шарнирно и жестко. При шарнирном опирании соединение производится путем сварки закладных деталей ригеля и консоли колонны. При жестком соединении дополнительно выполняется сварка выпусков верхней арматуры ригелей. При этом используются дополнительные арматурные стержни, проходящие через отверстия в колонне.

Пространственная работа здания проявляется в том, что при загружении одного из ее элементов в работу включаются и другие элементы. Здание в целом должно надежно сопротивляться деформированию в горизонтальном направлении под влиянием ветровых и крановых нагрузок, т.е. должно обладать достаточной пространственной жесткостью.

Пространственная жесткость здания в продольном и поперечном направлении может обеспечиваться по рамной или связевой системе:

- по рамной системе жесткость обеспечивается работой многоэтажных рам с жесткими узлами сопряжения ригелей с колоннами;

- по связевой системе жесткость обеспечивается работой вертикальных стальных связей или железобетонных диафрагм, располагаемых по рядам колонн и в плоскости наружных стен.

В случае, если в одном направлении (обычно в поперечном) жесткость обеспечивается по рамной системе, а в другом – по связевой, то говорят, что пространственная жесткость здания обеспечивается по рамно-связевой системе.

Пространственная жесткость в обоих направлениях может обеспечиваться либо по рамной системе (в этом случае ригели с жесткими узлами устанавливают в обоих направлениях), либо по связевой системе (применяется при шарнирном сопряжении ригелей с колоннами, в этом случае диафрагмы или связи устанавливают в обоих направлениях).

Существуют следующие типовые серии зданий: 1.020–1/87, 1.020.1–4, 1.420. Основные характеристики серий приведены в таблице. На рис.21.1 представлены сечения ригелей.

Таблица

Основные характеристики типовых серий многоэтажных каркасных зданий со сборными балочными перекрытиями

Номер серии	Стык ригеля с колонной	Система обеспечения пространственной жесткости		Сетка ко-лонн LxB,м	Высо-та эта-жа, м	Норма-тивная времен-ная нагруз-ка, кН/	Сечение колонн, мм	Типы плит перекры-тия
		В попереч-ном направле-нии	В продоль-ном направ-лении
1.020-1/87	шарнирный	связевая	связевая	6х6 9х6 12х6 6х9 6х12	3,6 4,2 4,8 6,0 (1 этаж)	До 10	300х300 400х400	-многопус-тотные h=220мм при В=6;9м -ребристые h=300 мм при В=6м -2Т h=600мм при В=9;12м
1.020.1-4	жесткий	рамная	связевая	= » =	= « =	До 30 при L=6м; До 20 при L=9м; До 10 при L=12м	= « =	= « =
1.420	жесткий	рамная	связевая	6х6 9х6 12х6	3,6 4,8 6,0 7,2 (1 этаж)	До 30 при L=6м; До 15 при L=9м; До 10 при L=12м	400х400 400х600	Ребристые h=400мм

48. Предварительно напряженные железобетонные конструкции. Потери предварительных напряжений. Первые, вторые и полные потери.

Предварительно напряженными называются железобетонные конструкции, в которых до приложения внешних нагрузок в процессе изготовления искусственно создаются значительные сжимающие напряжения в бетоне путем натяжения высокопрочной арматуры.