5. Основные положения расчета железобетонных конструкций по предельным состояниям второй группы.

Предельными считаются состояния, при которых конструкции перестают удовлетворять предъявляемым к ним в процессе эксплуатации требованиям, т.е. теряют способность сопротивляться внешним нагрузкам и воздействиям или получают недопустимые перемещения или чрезмерно раскрытые трещины.

Железобетонные конструкции должны удовлетворять требованиям расчета по двум группам предельных состояний.

IIгруппа –по пригодности к нормальной эксплуатации (затрудняющие нормальную эксплуатацию конструкций или уменьшающие долговечность зданий и сооружений по сравнению с предусматриваемым сроком службы)

Расчеты по предельным состояниям второй группы включают:

• расчет по образованию трещин;

• расчет по раскрытию трещин;

• расчет по деформациям.

При расчете по этому методу четко устанавливают предельные состояния конструкций и используют систему расчетных коэффициентов, введение которых гарантирует, что такое состояние не наступит при самых неблагоприятных сочетаниях нагрузок и при наименьших значениях прочностных характеристик материалов.

По II группе предельных состояний выполняют расчеты по образованию трещин, раскрытию трещин и расчет по перемещениям.

Считается, что трещины, нормальные к продольной оси, не появляются, если усилие, возникающее в элементе от внешних воздействий, не будет превышать внутреннего усилия, которое может воспринять сечение перед образованием трещин:

,

где F – усилие от нормативных нагрузок (M или N); F_crc – внутреннее усилие, которое может выдержать элемент перед образованием трещин, т.е. при напряжениях в растянутой зоне сечения равных R_btn.

Считается, что ширина раскрытия трещин, возникающих в элементе от внешних воздействий, не будет превышать допустимой, если ее значение меньше предельной:

,

где a_crc – расчетное значение ширины раскрытия трещины; a_crc,u – предельно допустимая ширина раскрытия трещины (приведена в СНиП 2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные конструкции») .

Расчет по перемещениям заключается в определении прогиба элемента и сравнении его с предельным прогибом:

,

где f – прогиб элемента от внешних воздействий; f_u – предельный прогиб элемента, допустимый по условиям эксплуатации (приведен в СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»).

6. Расчет центрально сжатых железобетонных элементов.

В сжатых жб элементах довольно сложно добиться центрального сжатия из за несовершенства геометрических форм колонн , особенностей оперения на них конструкций , неточности постановки арматуры и другие. Это приводит к тому , что практически все сжатые жб элементы можно рассматривать как внецентренно сжатые. Однако для практических расчетов элементы на которые действует сжимающая сила приложенная без эксцентриситетом разрешено условно относить к центрально сжатым, и такие элементы называют сжатыми со случайным эксцентриситетом.

Величина случайного эксцентриситета принимается равной из большему из двух значений , либо 1/600 длины элемента , либо 1/30 ширины сечения, но не менее 10 мм. Наличные случайного эксц. не влияет на расчет.  Расчет центрально сжатых колонн ограничивается условиями : 1) на колонны действует нагрузка со случайным эксцентриситетом 2) рассматриваемые колонны принимаем прямоугольного поперечного сечения  3) продольное армирование выполняется стержнями расположенными вдоль двух сторон по углам сечения. Аs' - сжатая арматура. Аs - растянутая арматуры (картинка) Возможно армирование шестью, восьмью , и большим количеством стержней.  4) отношение расчетной длинны колонны к меньшей стороне поперечного сечения не должно превышать 20. L0/h<=20  5) коэффициент армирования (мю) (процент) - это отношение площади поперечного сечения арматуры к площади сечения колонны , чаще всего находится в пределах от 0,004 до 0,03(от 0,4 до 3%). При значениях мю меньше 0.1% колонна считается бетонной. При значениях мю больше 3% меняются расчетные формулы. Оптимальный процент армирования должен находиться в пределах от 1 до 2%.

Базовая формула для расчета жб колонн (!) фотка 

R- несущая способность стали и бетона; - коэф продольного изгиба , N – внешняя нагрузка , А - площадь Алгоритм расчета:

1. Определяем нагрузку (полную и её длительную часть)

2. Устанавливаем расчетную схему

3. Принимаеи расчетную длину колонны

4. Задаются следующими значениями и находят величины зависящие от них

А) Принимают размер поперечного сечения (bh), Рекомендуется принимать размеры сечения не менее 30см и далее кратно 5см (30х90; 35х35; 40х40)

Б) Назначаем материал для колонны . Обычно принимают тяжелый белон классов прочности В20-В35 и находят расчетное сопротивление бетона сжатию Rb

В)Принимаем класс арматуры А300; А400 и находим соответствующие расчетное сопротивление арматуры сжатию Rsc

Г) Принимаем коэфициент армирования (мю) от 0,01 до 0,02 (1-2%)

5. Определяем коэфициент α (альфа)

6. Определяем коэфициент продольного изгиба (фи)

7. Определяем площадь арматуры по формуле

8. Если в результате получили отрицательное значение, это говорит о том ,что бетон один без арматуры справляется с нагрузкой, в этом случае можно уменьшить размеры поперечного сечения колонны и заново произвести расчет или заармировать колонну конструуктивно обеспечиваю при этом минимальный процент армирования.

Если получили положительное значение, то по полученой площади назначем диаметр арматуры

9.Проверяем действительный процент армирования. (мю). Если он находится в пределах 0,004-0,03, то на этом расчет продольной арматуры заканчивается, в другом случае необходимо скоректировать арматуру или сечение элемента.

10. Назначаем диаметр поперечных стержней d_sw по условию сваримости. dsw≥0,25d_s

11. Назначаем шаг поперечных стержней (S)

12. Конструируем каркас колонны