Железобетонные конструкции Лекции

б) предварительно напряженная арматура

Нормативная классификация арматуры.

Не зависимо от состава и способа изготовления нормативная классификация арматуры осуществляется по классам к которым гарантированы прочностные и деформативные свойства арматуры.

Для стержневой арматуры установлены классы:

А240 ( А-I)

А300 (А-II)

A400 (A-III)

A500 (A-IV) и выше до А800, где А- стержневая арматура. 240,300 и т.д.- браковочный минимум предела текучести( физический или условный) с обеспеченностью не ниже 95%.

Проволочная арматура:

В-500 (В-I)

Bр-500 (Вр-I)

В-1000 (В-II)

В-1500 (В-III)

Вр-1000, Вр-1500 (Вр-II)

Р- рифленая поверхность.

А240монтажная, поперечная арматура А300,А400сжатая рабочая арматура, обычная рабочая арматура не напрягаемых ж/б элементов.

А500 и выше; В-1000 и вышенапрягаемая рабочая арматура ж/б элементов.

Арматурные изделия

1 .Каркас

11

а) односторонний однорядный

б) однорядный двусторонний

в) односторонний двурядный

г) двусторонний двурядный

2. Сетки (С 5/4 – 10/15)

5/4- диаметры соответственно продольной и поперечной арматуры сетки

10/15-шаг в см соответственно продольной и поперечной арматуры

Различают:

а) сетки с продольной рабочей арматурой

б) сетки с поперечной рабочей арматурой

в) сетки с рабочей арматурой в двух направлениях

3. Канаты (К-7, К-19)

7-19-число проволок. Диаметр от 1,5 до 8 мм.

Сцепление арматуры и бетона.

Под сцеплением подразумевается совокупность факторов, обеспечивающих совместность работы арматуры и бетона до момента исчерпания его технических свойств.

Основными факторами определения сцепления являются:

1.состояние поверхности арматуры (наличие периодического профиля)

2.склеивание раствора с арматурой

3.силы трения

4.конструктивное решение на конечных участках заанкерования ( устройство анкерующих элементов в виде загиба, петель, поперечных стержней)

12

,

= 0,8-7,8 МПаэкспериментально.

- длина анкеровке, которая поможет достичь арматуре предела текучести.

Нормативные требования по обеспеченности анкеровки арматуры

.

Основная цель: исходя из условия минимальной длины заанкерования, достичь в арматуре величины расчетного сопротивления.

Это достигается:

1 . прямой анкеровой ( при арматуре периодического профиля)

2 . путем устройства анкерующих приспособлений Для первого случия:

RsAs=Rbond*U*

=

bondсцепление

Rs- расчетное сопротивление арматуры Аs- площадь арматуры

- характеристика сопротивления по разрыву

U-периметр арматуры

Rbond=**Rbt

13

- коэффициент, учитывающий профиль арматуры и принимаемый равным 1,5 для гладкой

арматуры АI, ВI, равным 2 для рифленой, равным 2,5 для арматуры стержневой периодического профиля.

Чем лучше поверхность, тем коэффициент больше, тем сцепление больше.

- коэффициент, зависящий от диаметра арматуры. Равный 1 при диаметре арматуры 32мм, равный 0,9 при диаметре арматуры 36мм, 40мм.

-требуемая длина анкеровки (полная длина)

- коэффициент, учитывающий напряженное состояние анкеруемого стержня и условия заанкерования его концов., если стержень растянут; , если сжат.

- расчетное значение площади рабочей арматуры.

– фактически принятая площадь арматуры

Во всех случаях корректировки

В предварительно напряженных элементах минимальное значение анкеровки

Усадка в железобетонных элементах.

Разница в деформациях вызывает напряженное состояние, при котором арматура испытавает деформации сжатия, а бетон деформации растяжения.

Величина усадки деформации в бетоне составляет 5*104 , что соизмеримо с прочностью бетона на растяжение , поэтому чрезмерное армирование ж/б нежелательно и при необходимости должны приниматься конструктивные и технические меры, снижающие величину усадочных деформаций.

Кконструктивным относятся: устройство противоусадочных швов.

Ктехнологическим: меры по уменьшению влажностных потерь в начальный период твердения.

14

Ползучесть бетона

Ползучесть ж/б связанная с увеличением длительных деформаций элемента под нагрузкой ведет к возникновению перераспределения напряжений между арматурой и бетоном. Такое перераспределение в коротких сжатых элементах имеет положительный эффект. В длинных сжатых элементах обладающих высокой гибкостью ползучесть ведет к снижению несущей способности элемента.

Визгибаемых элементах ползучесть вызывает увеличение прогибов. В предварительно напряженных конструкциях ползучесть приводит к потере предварительного напряжения.

Встатически неопределимых системах наличие ползучести позволяет перераспределить усилия между сечениями и между элементами, что существенно повышает живучесть системы.

Впредварительно напряженных элементах ползучесть ж/б ведет к снижению начальных растягивающих напряжений в арматуре, что ведет к снижению эффекта предварительного напряжения.

Стадии напряженно-деформированного состояния сечений железобетонных элементов.

В виду отсутствия апробированных теорий расчета прочности железобетонных элементов, используются методы расчета, основанные на различных экспериментальных исследованиях.

При этом поведение ж/б элемента от начала загружения до момента физического разрушения условно разделено на три этапа отличающихся друг от друга напряженных состояний, им соответствующее количественно описывается как стадии НДС.

Стадия 1

от начала загружения элемента до момента предшествующего образованию трещин. Эта стадия характеризуется: отсутствием трещин в растянутой части сечения; упругим

15

распределением в сжатой части сечения; распределением растягивающих напряжений в бетоне по прямоугольнику с ординатой=Rbt,n – сопротивляемости бетона растяжению. ;

коэффициент упругости в растянутом бетоне =0.5 ; относительные деформации бетона равны относительным деформациям арматуры. ().

Стадия 2( эксплуатационная)

Характеризуется наличием трещин в растянутой зоне; криволинейным очертанием распределения напряжений в сжатой части сечения; максимальные напряжения в сжатой части сечения и напряжения в растянутой арматуре меньше соответствующего предела сопротивления бетона и арматуры.

Стадия 3А

Характеризует разрушение, которое начинается с достижения текучести в арматуре и заканчивается лидо разрывом арматуры, либо раздроблением бетона сжатой зоны. Конструкции, разрушающиеся по этой схеме, называются нормально армированными.

Стадия 3Б

16

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.

Методы расчета сечений железобетонных элементов.

Метод предельных состояний

Предельное состояние- состояние конструкции или е части, при котором конструкция перестает удовлетворять предъявляемым к ней эксплуатационным требованиям.

Число предельных состояний неограниченно, но из всего их множества выделяются расчетные предельные состояния, наступление которых в течении расчетного срока эксплуатации при принятой системе технического обслуживания должно быть исключено.

Взависимости от опасных последствий наступления расчетных предельных состояний, они разделены на две группы: 1 состояние, определяющее возможность эксплуатации ( пригодность к эксплуатации) 2 определяет возможность нормальной эксплуатации ( эксплуатации в установленный проектный срок при заданных технических параметрах эксплуатации)

Впервую группу предельных состояний включают: потеря прочности, в следствии пластического, вязкого или хрупкого разрушения; потеря стойчивости, формы или

положения.

Во вторую группу предельных состояний включают: образование трещин в конструкциях, в которых наличие трещин исключено по условиям их эксплуатации; раскрытие трещин (кратковременное, длительное) более предельно установленных величин; прогиб элемента, превышающий предельное допускаемое значение.

Нормативные и расчетные нагрузки.

В связи с наличием двух предельных состояний, все нагрузки и воздействия на здание и сооружение по уровню их проявления разделены на нормативные и расчетные значения, связанные между собой следующим соотношением:

-расчетное

-нормативное значение, определяющиеся по усредненным значениям данных

многолетних наблюдений или аналитического расчета собственной массы, или технических нагрузок с определенной степенью обеспеченности.

17

- коэффициент надежности по нагрузке, учитывает отклонение нагрузки( или

воздействия) в сторону ухудшающую условие работы конструкции в рассматриваемом состоянии. Изменяется от 0,9 до 1,6 в зависимости от типа нагрузки.

Нормативные и расчетные сопротивления материала.

В связи с наличием двух групп предельных состояний, вводится два уровня сопротивляемости материалов силовым воздействиям:

1 нормативный уровень ( самый высокий) как статически обоснованная величина сопротивляемости силовым воздействиям с обеспеченностью не ниже 95%

2 расчетный уровень ( расчетное сопротивление) –это норматиыные сопротивления откорректированные с помощью коэффициентов надежности и коэффициентов условий работы существенно снижающих величину сопротивляемости.

Нормативные и расчетные сопротивления бетона.

Расчетное сопротивление

-расчетное сопротивление сжатию

- расчетное сопротивление растяжению

, - коэффициенты надежности по бетону соответственно при сжатии и растяжении, принимаемые равными =1,3; = 1,5

Примечание: может быть равным 1,3, если контроль прочности на растяжение осуществляется прямыми испытаниями на осевое растяжение.

- коэффициент условия работы, учитывающий отличия фактических условий работы от стандартных принятых, при контрольных испытаниях бетона.

18

Нормативные и расчетные сопротивления арматуры.

Браковочный минимум физического или условного предела текучести с обеспеченностью не ниже 95% .

Расчетное сопротивление арматуры растяжению.

- коэффициент надежности по арматуре. в зависимости от класса арматуры, чем выше класс, тем надежность больше. Чем выше класс, тем выше хрупкость.

- коэффициент условия работы, учитывающий:

а) невозможность достижения текучести арматуры в определенных условиях

б) возможность использования арматуры за пределами текучести

в) динамический характер силовых воздействий, ведущих к появлению усталости.

Расчетное сопротивление арматуры на сжатие

- максимально допустимое сопротивление в обычных условиях сопротивления.

- для стесненных условий деформирования, когда предельные деформации =2,5*103.

0.8- учитывает маловероятность достижения текучести в поперечной арматуре, из-за ограничений длины ее анкеровки.

19

Предварительно напрягаемый железобетон.

Цель предварительного напряженияповышение трещиностойкости и жесткости элемента.

Примечание: прочность элемента при этом не должна изменяться.

Способ достижения цели: создание начальных ( при изготовлении) напряжений обратного знака к тому, который будет испытывать конструкцию при эксплуатации.

Способы создания:

1.натяжение арматуры «на упоры»- арматура получает начальные напряжения при изготовлении конструкции с последующим бетонированием и передачи напряжений с упоров на бетон.

2.натяжение на бетонпри котором в конструкции при бетонировании оставлены каналы с последующим размещение в них арматуры ее натяжением, с опиранием на конструкцию и закреплением в натянутом состоянии.

3.с применением самонапрягающегося бетона.

Начальные напряжения в арматуре и бетоне предварительно напрягаемых элементов.

По идее начальные напряжения в напрягаемой арматуре должны быть, по возможности, максимально приближены к расчетному

По факту введены ограничения, учитывающие вероятность обрыва арматуры в стадии изготовления, поэтому начальные напряжения – для

Бетон переобжимать нельзя.

20