Железобетонные конструкции Лекции

Министерство образования и науки Российской Федерации ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Институт архитектуры и строительства

Кафедра строительных конструкций

ЛЕКЦИИ

по дисциплине «Железобетонные конструкции»

Иркутск 2012 г.

Бетоны

Структура бетона

Структура-наличие трех фаз.

Первая фазатвердая. Отвечает за показатель прочности, деформативность.(КМ,МЗ,цемент)

Вторая фаза-жидкая. По отношению к цементу воды 30-40%. ( Слабые растворы оснований)

Третья фаза-газообразная. Отвечает за физические свойства бетона: звукоизоляция, морозостойкость, электроизоляция.

Структура регулируется составом бетона.

Прочностные свойства бетона

Прочность бетона на осевое сжатие.

Структура бетона, обусловленная неоднородностью состава и различием способов изготовления, приводит к тому, что при испытании образцов, изготовленных из одной и той же бетонной смеси, получают неодинаковые показатели прочности.

В качестве основной классификационной характеристики прочности бетона принят показатель его кубиковой прочности.

Кубиковая прочность ( R) –прочность кубика с размером ребра 15 см, в возрасте 28 суток нормального твердения( t 18-200 C и 100% влажность). Испытывают на осевое сжатие при непрерывном загружении со скоростью приложения нагрузки 0,2-0,3 МПа/с

Основным показателем прочности бетона на осевое сжатие является показатель его призменной прочности.

Поскольку железобетонные конструкции по форме отличаются от кубов, в расчетах их прочности не может быть непосредственно использована кубиковая прочность бетона. Основной характеристикой прочности бетона сжатых элементов является призменная прочность (Rb).Призменная прочность-прочность призменного образца, высота которого h/a=3/4, с теми же условиями хранения и эксплуатации, что и для кубика.

2

Коэффициент Пуассона в бетоне 0,2.

-коэффициент условия работ (0,77-0,001R)

Прочность бетона на осевое растяжение (Rbt)

Она зависит от прочности цементного камня на растяжение и сцепления его с зернами заполнителя. Прочность бетона на растяжение в 10…20 раз меньше, чем при сжатии, причем относительная прочность на растяжение уменьшается с увеличением класса бетона. Повышение прочности бетона наирасстяжение может быть достигнуто увеличением расхода цемента, уменьшением W/C, применением щебня с шероховатой поверхностью.

Этот показатель определяется различными путями:

а) непосредственно испытаниями на осевое растяжение образцов в виде восьмерок.

б) кубик на раскалывание

в) прочность бетона на растяжение при изгибе

3

Формула Графа Rbt=

Прочность бетона на смятие Rb,loc

Rb,lok =

= где А- площадь, учитыв при локальном загружении, принимаемая согласно рекомендуемым сводам правил.

Прочность бетона при срезе (Rb,sh )

Rв,sh 0,7 Rв Rвt

Прочность бетона при длительном загружении, Rв,l

-нижняя граница микротрещин образцов в бетоне.

-верхняя граница микротрещин в бетоне.

Упругие деформации исчезают при снятии нагрузки.

Для бетона предпочтительнее кратковременное загружение.

Многократный повторзависит от числа циклов нагрузки и разгрузки и относительного попеременного возникновения минимальных и максимальных нагружений. Rr=0.5Rb, Rb-предел выносливости.

Динамическая прочностьчем меньше время загружения бнтонного образца задается динамическая нагрузка, тем больше коэффициент динамичной прочности бетона.

4

Деформативные свойства бетона.

Деформации бетона в зависимости от природы их возникновения разделены на:

1.Объемныепроисходящие в объеме бетона во всех направлениях под влиянием усадки, изменения температуры и влажности.

2.Силовыевозникающие в бетоне при силовых нагрузках, развивающиеся главным образом вдоль направления действия силы.

Объемные деформации.

По данным опытов для тяжелых бетонов деформации, вызванные усадкой равны 3*10-4 и более, для бетонов на пористых заполнителях.

Деформация бетона при набухании в 2-5 раз меньше, чем при усадке.

К Объемным деформациям относятся:

1.Усадочные деформации ( сокращение объема бетона, вызванное химическими преобразованиями, при гидротации вяжущего или в следствии потери влажности).

2.Усадка

3.Набухание

4.Температурные

- коэффициент линейной температурной деформации бетона. =1*10-5С-1- для тяжелого, мелкозернистого бетонов и бетона на пористых заполнителях с кварцевым песком. Для легких бетонов на мелких пористых заполнителях-5 С-1. Этот коэффициент зависит от вида цемента, заполнителей влажного состояния бетона и может изменяться в пределах .

Три вида деформации бетона при различном загружении:

1.Деформации при однократном загружении кратковременной нагрузкой.

2.Деформации при длительном действии нагрузки.

3.Деформации бетона при многократном повторяющемся действии нагрузки.

5

Диаграмма имеет кривой характер и на ветви сжатия и на ветви растяжения, что означает деформативность бетона имеет упругопластичный характер.

Кривая 1- свойственно для бетона случая непрерывного нагружения от начала и до момента физического разрушения.

Кривая 2- диаграмма ступенчатого загружения бетона с выдержанной нагрузкой на каждой ступени загружения. Ее особенность состоит в наличии площадки деформирования, связанной с развитием пластических деформаций. При чем, чем выше уровень загружения и больше время выдерживания нагрузки, тем больше величина пластических деформаций.

Кривая 3- имеет общую касательную в начале координат, что означает равенство модулей упругости бетона при сжатии и растяжении.

Кривая 3’- диаграмма длительного диформирования бетона с затухающей ползучестью(3) и не затухающей ползучестью (3,)

Анализ диаграммы кратковременного загружения бетона.

, коэффициент упругости при растяжении ( доля упругих деформаций в полных деформациях бетона)

= 1 при кратковременном загружении

= 0,45 при длительном загружении.

где - коэффициент пластичности бетона.

+

Упругие деформации не всегда линейные.

6

Характерные точки, которые введены в проектирование.

- предел деформации бетона при кратковременном сжатии в условиях нестесненности деформации.

В железобетоне отсутствует центральное( осевое) сжатие, в виде неравномерности материала.

Разрушение характеризуется тем, что оно начинается и заканчивается разрушением сжатой части сечения, без достижения текучести в арматуре. Элементы, разрушающиеся по этой схеме, называются переармированными и нормы проектирования исключают возможность проектирования конструкций разрушающихся по этой схеме.

Модуль упругости бетона

7

Модуль упругости- это тангенс угла наклона к касательной, проведенной к соответствующей точке диаграммы напряжения.

В виду изменчивости модуля упругости на различных видах загружения в нормативных документах вводится величина начального модуля упругости, которая имеет обозначение Eb. Геометрически он определяется как тангенс угла наклона прямой упругих деформаций, при уровне загружения

Eb=, при

Упругопластичный модуль (средний модуль) бетона Eb,pl=, где - угол образуемый секущей, проведенной из любой точки кривой к началу координат.

,

где- упругие деформации; - полные деформации.

Характеристики длительных деформаций бетона

, где - коэффициент ползучести, учитывающий увеличение деформации при длительном выдерживании нагрузки с уровнем напряжения.

,

Где- характеристика ползучести, показывающая во сколько раз деформации длительного

загружения превышают начальные деформации бетона, при кратковременном нагружении до уровня

Классификация бетона (нормативная)

Класс- характеристика, имеющая обеспеченность не менее 95%

Марка- характеристика, имеющая обеспеченность не менее 50%

8

1.Класс прочности бетона на сжатие В7,5 В60

В-бетон; 7,5- кубиковая прочность бетона с обеспеченностью 95%

2.Класс бетона по прочности на растяжение Вt0.8 Вt3,2

3.Марка бетона по морозостойкости F10 F500. 10число циклов заморажевания-оттаивания до 5% снижения начальной прочности бетона.

4.Марка бетона по водонепроницаемости W2 W12. 2- средняя величина

избыточного давления в атмосфере, которая выдерживает стандартный образец в стандартном испытании без просачивания воды.

5.Марка бетона по средней плотности. D1800 D2200

Арматура железобетонных конструкций. Классификация арматуры.

По назначению:

1.Рабочая арматурапредназначена для восприятия растягивающих деформаций в изгибаемых или внецентренно сжатых элементах, или для усиления ж/б элементов при недостаточной прочности бетона. Ее основное отличиевеличина, как правило, определяется расчетом.

9

2.Поперечная арматура( хомуты)- предназначена для восприятия усилий, возникающих в наклонных сечениях ж/б элементов ( Определяется расчетом), а так же для обеспечения устойчивости рабочей арматуры.

3.Монтажная арматурадля обеспечения проектного положения рабочей арматуры.

4.Конструктивная арматураопределяется или расчетом или по конструктивным требованиям, имеющая целью местное усиление зон бетона, в которых возникает концентрация напряжений.

По профилю поверхности арматуры различают:

а) гладкую б) периодического профиля

в) рифленую поверхность

По способу изготовления и виду:

а) проволочная холоднотянутая (В)

б) стержневая горячекатаная периодического профиля (А) в) канатная (К)

По способу применения в ж/б элементах:

а) обычная арматура

10