1-2.Сущность железобетона, виды жб конструкций и области их применения.Железобетон – комплексный стр-ый мат-л, кот-ый рац-но объединяет для совместной раб-ы в к-ции бетон и арм-ру. Неармир-ный бетон хорошо раб-ет на сж-е. Разрушение изгибаемой бет-ной балки нач-ся с крайних растянутых волокон. Если растянутую зону усилить с пом-ю стальных стержней, то повышается несущая спос-сть балки в 15-20раз. Эфф-ое сочет-е б-на и арм-ры обеспеч-ся 3-мя причинами: 1)сцепл-е арм-ры с б-ном. Сцепл-е – взаимосвязь м/д арм-рой и б-ном, кот-ая обеспеч-ся благодаря адгезии (склеивание арм-ры и б-на), дополнит-ой запрессовке арм-ры в б-не, за счет раб-ы б-на на срез в структуре арм-ры; 2)б-н и арм-ра имеют одниковый коэфф-т темпер-ого расшир-я; 3)б-н явл-ся защитной оболочкой для арм-ры. 1)По технологии возвед-я: а) сборные ЖБК – к-ции, возвед-е кот-ых на стр-ной площ-ке производят из заранее изгот-ных эл-ов. Их использ-е позволяет механиз-ть весь процесс изготовл-я, максим-но снизить затраты на формовачное оборуд-е. Недостаток – созд-е спец-ых заводов по их произ-ву, транспортные и монтажные расходы, металлоёмкость стыков. б)монолитные ЖБК – к-ции, возвед-е кот-ых осущ-ют непосредственно на стройплощ-ке укладкой бет-ной смеси в заранее приготовл-ую опалубку. Бет-ная смесь м.изгот-ся на стройплощ-ке или доставл-ся в готовм виде с заводов и уклад-ся в опалубку с заранее установл-ой арм-рой. Недостаток – сезонность работ; устр-во дорогостоящих и трудоёмких опалубок и подмостей; продолж-ть ть сроков стр-ва (набор к-цией прочн-ти); низкая индустриализация стр-ва. Достоинство – пространственная неразрезность. Применение – бассейны для плавания, ф-ты под оборуд-е и др. в)сб-но-монолитные ЖБК – комплексные к-ции, в кот-ых сб-ый и монолитный ж/б-н, уклад-мый на месте стр-ва, раб-ет под нагр-кой как одно целое. Такие к-ции удачно сочетают в себе положит-ые кач-ва сб-ого и монолитного б-на, багодаря чему экономичны. В этом виде к-ций различают к-ции с высоким (до 90%) и низким (до 25%) %-том содерж-я сб-ых эл-ов. 2)По виду арм-ры: *с гибкой или с жесткой арм-рой. 3)По виду преднапряжения: +обычные без преднапряж-я; +преднапряж-ные; +армоцементные к-ции. Обл-ти прим-я: гражд-ое стр-во; уникальные соор-я; трансп-ые соор-я; промышл-ое и с/х-ое стр-во.

3. Классификация и структура бетона.1По структуре:плотные;-крупнопористые;-поризованные; ячеистые.2.По плотности:особо тяжелые (Б > 2500 кг/м³);тяжелые (Б = 2200 ч 2500 кг/м³);облегченные (чаще мелкозернистые) (Б = 1800 ч 2200 кг/м³);легкие (Б = 800 ч 1800 кг/м³).3.По виду заполнителей:на плотных заполнителях (щебень, песок, гравий);на пористых заполнителях (естественных – пемза, перлит, ракушечник; искусственных – керамзит, шлак);на специальных заполнителях.4.По зерновому составу крупнозернистые;мелкозернистые.5 По условиям твердения:бетоны естественного твердения;бетоны, подвергнутые тепловлажностной обработке при атмосферном давлении;бетоны, подвергнутые автоклавной обработке при высоком давлении и температуре. Структура бетона представляет собой пространственную решетку из цементного камня, заполненную зернами песка и щебня различной крупности и формы, пронизанную большим числом микропор и капилляров, которые содержат химически несвязанную воду, водяные пары и воздух. Класс – контролируемая хар-ка прочн-ти б-на, задаваемая ему перед изгот-нием или перед проектир-ем. Классы бет-ов на осевое сж-е: 1)тяжелые (  1000 кг/м3) С 8/10..С 90/105 (8 – нормат-ое сопрот-е б-на сж-ю, 10 – гарантир-ая проч-ть б-на); легкие LC 8/8..LC 45/50. В нормат-ых док-ах класс б-на на растяж-е не указ-ся.Марка б-на – его спос-ть сопротивл-ся внешним возд-ям. 4 марки б-на: 1.по водонепрониц-ти W2-W12, число – спос-ть воспринимать опред-ую величину атмосф-ого давл-я (при кот-ом не происходит просачив-я влаги на поверхн-ти образца опред-ой толщ-ы); 2.по морозостойк-ти F150..F500, число – спос-ть сопротивля-ся опред-ому кол-ву циклов попеременного замораж-я и оттаивания, при кот-ых прочн-ть б-на сниз-ся не более 15% при перепаде темпер-р >20 град-ов; 3.по самонапряж-ю Sp 0.4..Sp 2.0; 4.по средней плотн-ти D800...D2500.Деформативность бетона, как и других строительных материалов определяется зависимостью между деформациями и напряжениями. Прочн-ые хар-ки для бет-ов: 1)гарантиров-ая прочн-ть б-на f Gc,cube – опред-ся как прочн-ть б-на на осевое сж-е. устан-ся на кубиках 15х15см, гарантир-ся предпр-ем производ-лем с обеспеч-тью 0.95; 2)нормат-ое сопрот-е б-на осевому сж-ю fck – хар-ка, получ-мая путем испыт-й на сж-е образцов призм или цилиндров. fck≈0.8 f Gc,cube. Опред-ся с обеспеч-тью 0.95; 3)расч-ое сопротивл-е б-на осевому сж-ю fcd, fcd=fck/γc, где γc=1.5 – частный коэфф-т безопасн-ти по б-ну; 4)класс б-на на сж-е по прочн-ти С fck/ f Gc,cube – мера кач-ва, соотв-щая гарантир-ой прочн-ти б-на; 5)среднее сопроитвл-е осевому сж-ю fcm – опред-ся при сж-ии призм и цилиндров без учета статистич-их измен-й; 6)средняя прочн-ть б-на fctm= αr*( fcm)^(2/3),где αr=0.3-эмпирический коэфф-т; 7) нормативн-ое сопротивл-е растяж-ю fctк=0.21 *fctm; 8)расч-ое сопрот-е смятию fcud - зависит от сопрот-я на сж-е и отнош-я пл-ди смятия к пл-ди распред-ой нагр-ки. fcud = fcd ∙α∙ωu; α – учитвает длит-сть действия нагрки, ωu – учитывает повыш-е прочн-ти; 9)расч-ое сопрот-е осевому растяж-ю fctd – получ-ся путем деления нормат-ой прочн-ти на частный коэфф-т безопасн-ти γc.

4.Общие сведения о видах деформаций в бетоне: усадка (набухание), температурные деформации, ползучесть бетона, силовые деформации.В бетоне принято различать деформации двух видов:а)объемные, развивающиеся во всех направлениях под влиянием усадки (объёмное сокращение бетона в результате физико-хим. процессов, протекающих при взаимодействии цемента с водой, изменения влажности цементного камня и карбонизации бетона), набухания (способность бетона увеличиваться в объеме при сильном увлажнении (помещении в воду)), расширения (физико-химического или (и) температурного); Усадка бет – св-во бет уменьшся в объеме при твердении в обычн. воздушн среде. Зависит от: 1. кол-во и вида цем; 2. кол-во воды3. крупность заполн-лей4. введение гидравлическ добавок и ускорителей твердения .Цементный раствор или бетон при длительном хранении в воде характеризуется набуханием, т. е. увеличением объема и веса. Это набухание обусловлено адсорбцией воды цементным камнем: молекулы воды обладают расклинивающим действием и уменьшают межмолекулярные силы. Кроме того, вода вызывает уменьшение поверхностного натяжения материала, вследствие чего также происходит некоторое расширение бетона. Температурные деформации бетона - расширение при нагревании и сжатие при охлаждении. Средний температурный коэффициент линейного расширения бетона 10*10¯6. Свойство бетона, характеризующееся нарастанием неупругих деформаций с течением времени при постоянных напряжениях, называют ползучестью бетона. При длительном действии постоянной нагрузки, если деформации ползучести нарастают свободно, напряжения в бетоне остаются постоянными.б)силовые, развивающиеся, главным образом, вдоль направления действующих усилий; силовым продольным деформациям соответствуют вполне определенные поперечные деформации, характеризуемые коэффициентом поперечной деформации (коэффициентом Пуассона).

5.Нормативные и расчетные диаграммы деформирования бетона при осевом сжатии.

1-Нелинейная диагр-ма деф-ния

2-Биленейная диагр-ма

3-Жестко-пластич-ая диагр-ма

1-полная диагр-ма деф-ния с восходящей и нисходящей ветвями; 2-упрощенная диагр-ма деф-ния на сж-е; 3- упрощенная расчетная диагр-ма деф-ния на сж-е.

Для оценки уровня напряж-й с исп-нием лин-но-параболич-ой диагр-мы прим-ют след-ие формулы:

6.Арматура для железобетонных конструкций ее назначение, виды арматуры и арматурных изделий. Арматура-гибкие стальные стержни, размещаемые в массе бетона. Назначение ар-ры: 1)вопринимает растягивающие усилия от внешних нагрузок 2)нужна для усиления сжат. зоны бетона в изгибаемых и внецентренно нагруж. эл-тах или в условно центрально-сжат. эл-тах. Классификация:1) а. для к-ций без предварит напряжения: а)гладкая стержневая а. класса S240; Б)а. периодич. профиля S400.S500.2) а. для к-ций предварит. напряж.: -стержни и канаты S800,S1200,S1400 3) по способу произв-ва а. м. б. :А)горячекатанная Б)термомеханически упрочненнаяВ)холоднодеформированная

Требования к ар-ре:1)свариваемость2)загибаемость3)прочность 4) стоимость арм. стали д. обладать: стойкостю против хладноломкости,пределом вынослиости, прочностью 5) реологическими св-вами. Арматура для железобетонных конструкций может быть классифицирована:по материалу—на стальную и неметаллическую;по технологии изготовления — на горячекатаную стержневую диаметром 6...90 мм и холоднотянутую круглую проволочную диаметром 3...8 мм в виде обыкновенной или высокопрочной проволоки, а также арматурных канатов и прядей;

по профилю — на круглую гладкую и периодического профиля. Арматура периодического профиля имеет фигурную поверхность, что обеспечивает ее лучшее сцепление с бетоном;по принципу работы в железобетонной конструкции — на не-напрягаемую и напрягаемую;

по назначению — на рабочую арматуру, воспринимающую в основном растягивающие напряжения; распределительную, предназначенную для распределения нагрузки между стержнями рабочей арматуры; монтажную, служащую для сборки арматурных каркасов;по способу установки — на штучную арматуру, арматурные каркасы и сетки. Арм-ра по виду поверх-ти: 1)гладкая (круглая проволочная d=3..8мм; круглая стержневая d=6..36мм); 2)рефленая (арм-ра периодич-ого профиля): а)с чередов-ем прод-ых и попер-ых ребер, б)с чередов-ем выступов или вмятен. Арм-ра период-ого профиля:проволочная d=3,4,5мм; стержневая d=6..40мм.Изделия (м.б. выполнены с пом-ю сварки или вязальной проволоки):изогнутые стержни.сетка.каркасы КП-1(пространственные),КР-1(плоские).

7.Механические и деформативные характеристики арматурных сталей. Нормативные и расчетные сопротивления арматурных сталей. Мех-ие хар-ки арм-ных сталей устанавл-ют по диаграммам деформир-ния «напряж-я-деф-ции», получ-ным при испыт-нии прямым растяж-ем опытных образцов, вырез-мых из арм-ного стержня. В завис-ти от мех-их св-в арм-ные стали: 1)«мягкие» стали (имеющие физич-ий предел текучести; рис. а); 2)«тв-ые» стали (не имеющие физич-ий предел текучести; рис. б).

Для «мягких» сталей напряж-е, при кот-ом деф-ции развив-ся без заметного прироста нагр-ки, назыв. физич-им пределом текучести, а напряж-е, предшеств-щее разрыву напряж-е – временное сопрот-ние арм-ры.

Для «мягких» сталей рассм-ют след-щие относ-ые деф-ции, хар-щие осн-ые этапы их раб-ы под нагр-кой (рис. выше): *упругие деф-ции ε_n; *упруго-пластич-ие деф-ции ε_ep; *пластич-ие деф-ции ε_sy; *деф-ции, соотв-щие врем-ому сопрот-ю ε_su.Для высокопрочных сталей установлен условный предел пропорциональности, соотв-щий напряж-ю, при кот-ом остаточное –удлин-е составляет 0.02%.

Расчетное сопротивление , при (стержневая арматура) и (проволочная арматура).

Расчетные диаграммы для арм-ры « »: (а) для напрягаемой арм-ры; (б) для арм-ры, имеющей физ-ий предел текучести.Для напряг-мой арм-ры, прим-мой в ЖБК, завис-ть, связыв-щую напряж-я и относит-ые деф-ции, в общем случае следует принимать при расчете ЖБК в виде диаграммы « » (рис. ниже а)). Для арм-ры, имеющей физич-ий предел текучести, завис-ть « » допуск-ся рпинимать с горизон-ым участком от относит-ых деф-ций до)). Модуль упругости ненапряг-мой арм-ры Е_s в интервале темпер-р от -30⁰С до +200⁰С следует принимать 200кН/мм².Завис-ть, связыв-щая напряж-я и относит-ые деф-ции, для напряг-мой арм-ры преднапряж-ных к-ций следует принимать в соотв-вии с диаграммой (рис. ниже а)). Модуль деф-ций для горячекатаной термически упрочненной и холоднодеформированной арм-ры следует принимать 200кН/мм², а для арм-ных канатов – 190кН/мм². Прочностн. х-ки бетона и арм-ры не явл-ся постоян. велич. в пределах назнач. классов. Для обеспеч. треб. надежн. констр., → для бетона или арм-ной стали дан. класса назнач. величины расч. сопротивл., ≥фактич. сопрот. бетона и арм-ры в констр. Для опред. нормат. прочностн. хар-тик мат-лов прин. знач. обеспеч. не менее 0,95, (не менее чем в 95 случаях из 100 прочность мат-ла будет выше нормативн.). Так. обеспеч. явл. весьма высок. и дает ощут. запас прочн. констр. изменчивость прочности бетона учитыв. вероятностн. методом. Вместе с тем, на дальн. этапах изгот. констр. (при транспорт., укладке, уплотн., тверд. бетон. смеси и т.д.) многоч. факторы могут привести к отклонениям фактической прочности от нормативного значения.

8.Защитный слой бетона и конструктивные требования при установке арматуры в обычных и предварительно напряженных конструкциях.Защитный слой бетона необходим для обеспечения прочности бетона в процессе его обжатия и долговечности конструкции при дальнейшей эксплуатации. Минимальный размер слоя зависит от класса конструкций по условиям эксплуатации.На приопорных участках величина защитного слоя принимается повышенной.- при арматуре S800 защитный слой 3 и 40мм;- при арматуре S1400 защитный слой 2 и 30мм;Допускается защитный слой принимать на опоре такой же, как и в средней зоне если:

1) опорная реакция передается через закладную деталь; 2) предусматривает косвенное армирование в балках и фермах и дополнительная поперечная арматура в плитах и панелях.3)величина защитного слоя должна быть не менее величины крупного заполнителя +5мм.Для предварительно напряж. ЖБК с натяжением арматуры на бетон свои требования о величинах защитных слоев и расположения арматуры.Расстояние в свету между стержнями или между оболочками каналов при натяжении на бетон должны назначаться с учетом направления бетонирования, удобства укладки и уплотнения бетонной смеси с учетом габаритов натяжных устройств и анкеров и т.п.

IV этап снимают силу , но анкер не дает возможности стержню проскользнуть, т.е. сила обжатия передается, обжимает бетон в средней зоне

9.Сущность предварительно-напряженного железобетона. подвергнуть предварительному на­пряжению какую-либо конструкцию, это значит вызвать в ней искусственным путем до при­ложения внешних нагрузок или одновременно с ними некоторые постоянные напряжения.

- Состояние балки при предварительном обжатии

- Состояние балки при внешнем загружении

- Состояние балки при предварительном обжатии и действие внешней нагрузки результирующий прогиб будет гораздо меньше. Принято условно выделять три стадии работы элемента: работа элемента без трещин в растянутой зоне, работа с трещинами в растянутой зоне и разрушение элемента. Данные стадии получили название стадий напряженно-деформированного состояния элемента (стадии НДС).

Стадия 1. Характеризует напряженно-деформированное состояние железобетонного элемента, работающего без трещин в растянутой зоне. При этом удобно рассматривать два промежуточных состояния, зависящих от величины относительных деформаций наиболее растянутых волокон сечения.

Стадия 1а. Имеет место на начальных этапах нагружения элемента, когда значение действующего усилия на элемент не велико. Эпюры распределения напряжения в сжатой и растянутой зонах сечения при этом будут носить линейный характер и представлены двумя треугольниками. Стадия 1б. По мере увеличения нагрузки, происходит рост относительных деформаций бетона в сжатой и растянутой зонах, при этом скорость роста деформаций в растянутой зоне на порядок выше, чем в сжатой. Сжатый бетон до образования трещин продолжает работать практически упруго и эпюру сжимающих напряжений без особых погрешностей можно оставить треугольной. Стадия 1 считается законченной, когда относительные деформации бетона растянутой зоны достигают своих предельных значений. Стадия 2. Характеризует работу элемента с трещинами в растянутой зоне. Характерной особенностью данной стадии является то, что растянутый бетон выключается из работы. На данной стадии НДС ПРОИЗВОДЯТ расчеты железобетонных элементов по ВТОРОЙ группе предельных состояний по ширине раскрытия трещин и расчеты по деформациям с трещинами в растянутой зоне.

Стадия 3 - разрушение элемента. Все растягивающие усилия будет воспринимать только растянутая арматура, т.к. бетон растянутой зоны, полностью пронизан трещинами и в работе не участвует. При этом возможно 2 случая разрушения:

1-ый случай - для нормально армированных элементов

2-ой случай - для переармированных элементов.

Одним из методов предотвращения разрушения является постановка арматуры в сжатой зоне бетона.

На третьей стадии НДС производят расчеты по первой группе предельных состояний на прочность. Сущ-ет 2 способа создания преднапряжения бетона:I способ – с натяжением арматуры на упоры II способ – с натяжением арматуры на бетон Методы создания предварительного напряжения.1)Механический метод – удлинение арматурного стрежня создается натяжными приспособлениями механического действия (домкратами)2)Термический, электротермический метод- заключается в том, что необходимое относительное удлине¬ние напрягаемой арматуры получают электрическим нагревом арматуры до соответствующей температуры 3)Электротермомеханический метод – часть удлинения стержня создается электротермическим способом и дополнительно удлиняется механическими приспособлениями.4)Физико-химический метод - основан на применении напрягающих цементов.

10.Назначение величины предварительного напряжения арматуры. Потери предварительного напряжения. Общим требованием при назначении ве­личины предварительного напряжения является создание такого натяжения арматуры, которое приводило бы к оптимальному напряженному состоянию бетона и арматуры в конструкции при ее работе в эксплуатационной стадии. При расчете предварительно напряженных элементов в расчете учитывается предварительное напряжение в арматуре , отвечающее такому состоянию конструкции, когда под действием усилия предварительного обжатия и внешних нагрузок напря­жение в бетоне на уровне напрягаемой арматуры были равны нулю. Поэтому полные относитель­ные деформации арматуры в предельном состоянии могут определяться как сумма начальных от­носительных деформаций, созданных на стадии предварительного натяжения (с учетом потерь) и приращения относительных деформаций растянутой зоны конструкции в предельном состоянии.

Нормы по проектированию железобетонных конструкций устанавливают следующие усло­вия назначения величины предварительного напряжения для стержневой и проволочной арматуры

- начальное контролируемое предварительное напряжение арматуры;

p - максимально допустимое отклонение значения предварительного напряжения, вы­званное технологическими причинами;

fpk - нормативное сопротивление напрягаемой арматуры. Рассматривают 2 вида первых потерь, которые проявляются при изготовлении конструкции: -потери, обусловленные трением: а) потери от внутреннего трения в натяжных устройствах; б) потери от трения в технологических захватках и об огибающие приспособления; в) потери от трения в бетонных каналах при натяжении арматуры на бетон.-технологические потери при натяжении арматуры на упоры: г) потери от проскальзывания арматуры в технологических захватках; д) потери от частичной релаксации напрягаемой арматуры; е) потери, вызванные температурным перепадам; ж) потери связанные с деформациями стальных форм или упоров.

11.Метод расчета по предельным состояниям. расчеты 2-ой группы предельных состояний включают:а) расчеты по образованию трещин б) расчеты по раскрытию трещин в) расчеты по деформациям (прогибам)

а) При расчете по образованию трещин во 2-ой группе предельных состояний должно выполняться условие: Esd<=Erd (Esd, Erd – изгибающий момент, продольная растягивающая сила, напряжение).Где Esd – усилие от частой комбинации действия внешних нагрузок, принимается при коэффициенте безопасности по нагрузке (нормативные нагрузки).Где Erd – усилие, которое может воспринять сечение до появления трещин, принимаемое с коэффициентами безопасности по материалу (нормативные значения сопротивления материала).б) При расчете по раскрытию трещин:

Wk<=Wlim Где Wk – прогнозируемая расчетом ширина раскрытия трещин от действия внешней нагрузки с коэффициентом

Wlim – предельно установленная нормами величина раскрытия трещины для рассматриваемой конструкции

в) По деформациям (прогибам)аk<=аlim Где аk – установленная нормами предельная величино прогиба, получаемого конструкцией от внешних нагрузок частого сочетания при Постоянные:собственная масса конструкции или ее отдельных частей,давление грунта,давление жидкости,усилие предварительного обжатия. Зная постоянную нагрузку можно определить, зная геометрические размеры и плотность материала.. Произведение соответствующих геометрич параметров на плотность=нормативное значение постоянной нагрузки. ,для получения расчетной , =1,35. Все переменные нагрузки делятся на:1)климатические(ветровые,снеговые),2)технологические(от подъемно транспртного оборудования-мостов и подвесных кранов),3)стационарные По продолжительности действия:1)кратковременные(вес людей и обслуживающего персонала в жилых и общественных зданиях),2)длительные(часть полной полезной нагрузки на междуэтажное перекрытие,уменьшеная часть снеговой нагрузки,часть от подъемно транспортного оборудования) .В расчетах жб конструкций действие нагрузки и воздействия принимаютс согласно установленным нормативным нагрузкам и воздействиям.