Железобетонные конструкции Лекции

-если при действии эксплуатационных нагрузок сжимающее действие в бетоне не увеличивается или не уменьшается.

-если при действии эксплуатационная нагрузка возрастает.

- прочность бетона в момент отпуска ( не менее половины класса бетона, не менее 11

Мпа при стержневой напрягаемой арматуры и не менее 20 Мпа при канатной напрягаемой арматуре.

- равнодействующая усилий напрягаемой арматуры.

- приведенная площадь и приведенный момент инерции.

α-отношение модулей α=

My- момент от собственной массы железобетонного элемента.

Потери предварительного напряжения арматуры

1. Потери напряжений в арматуре от релаксации

Особенностью потерь от релаксации является свойство МЕ релаксировать в максимальной степени первый 1-2 часа после натяжения ( до 75% потерь идут за это время)

На практике производят перенапряжение с расчетным уровнем с последующем отпуском до проектной величины.

2. Потери от разности температур

21

. Разность температурой между арматурой в конструкции и температурой на упорах

- при отсутствии данный приминается равной 650

3.Потери от деформации форм

,

4.Потери от деформации анкеров

При определении этих потерь*Es n- число одновременно натягиваемых стержней

- деформации первой шайбы, если нет данных = 1мм на шайбу

- расстояние между упорами.

5.Потери от усадки деформаций бетона, способа натяжения арматуры и класса бетона -

10-4

6.Потери от ползучести бетона.

Зависят от вида бетона, условий твердения и способа твердения.

Все потери в зависимости от сроков их проявления разделены на две группы: Первичныепроисходят в арматуре до момента передачи напряжений с арматуры на бетон+……+

Вторичныепроисходят в арматуре к моменту приложения эксплуатационных нагрузок

+

Конструкцию необходимо проверить как на стадии изготовления, так и на стадии эксплуатации.

Разделение потерь связано с необходимостью обеспечения прочности конструкции как на этапе изготовлении, транспортирования и монтажа ( к этому моменту протекают только первичные потери), так и в стадии эксплуатации, когда в арматуре происходят полные потери и первичные и вторичные.

22

+), величина Через 100 дней потери loss2 уже произошли

Если суммарная величина потерь меньше 100 МПа в расчет принимается=100

Стадии напряженно деформированного состояния предварительно напряженных элементов

Состояние 1

Состояние 2

Состояние 3

Состояние 4

Нагружение до момента распрямления элемента.

23

Стадия 1

Напряжение в арматуре существенно выше, чем в обычной конструкции (В предварительно напряженных (

Стадия 2

Стадия 3 (разрушение)

Обычный метод расчета нормальных железобетонных сечений.

Основные предпосылки расчета:

1.Расчет ведется по стадии 3 НДС сечения.

2.Напряжение в сжатой части сечения распределяется по прямоугольному очертанию с максимальной ординатой- расчетное сопротивление бетона.

3.Бетон растянутой зоны при расчете прочности элемента не учитывается.

24

4.Вводится понятие граничной высоты сжатой зоны, под которым подразумевают максимальные значения высоты сжатой зоны сечения, при котором в растянутой арматуре достигается предел текучести.

- абсолютная граничная высота сжатой зоны.

Если ХХR в арматуре текучесть, следовательно Если Х>ХR в арматуре текучести нет,

Если ХХR разрушение идет по стадии 3А и напряжения в арматуре принимаются

равными расчетному сопротивлению.

Если наоборот Х>ХR , то ожидается разрушение соответствующее схеме 3Б и напряжения в арматуре меньше расчетного сопротивления ( определяем по эмпирической зависимости)

25

h-полная высота сечения h0- полезная высота сечения

а- расстояние от грани до центра тяжести растянутой и сжатой арматуры (30-50 мм) Х- высота сжатой части сечения

Zb-расстояние между равнодействующей усилий в сжатом бетоне и растянутой арматуре ( плечо внутренней пары сил).

Zs- расстояние между центрами тяжести растянутой и сжатой арматуры. е- эксцентриситет

As- площадь растянутой арматуры As/- площадь сжатой арматуры А- площадь сжатого бетона

Система на плоскости находитсяся в равновесииии, если выполняется условие

(1)

(2)

Из полученных соотношений следует, что , как правило, число неизвестных превышает число независимых уравнений равновесия и следовательно, система имеет множество решений, позволяющее выбрать предпочтительное. В качестве пред-ного целесообразно решение, при котором достигается текучесть в арматуре, т.е. высота сжатой зоны меньше граничной.

Рекомендуемая высота сжатой зоны составляет 0,1-0,2 для плит, 0,3-0,4 для балок.

26

Типы решаемых задач

1. Подбор сечения

Дано: М, (N) Найти: сечение As, As/

Минимальные размеры сечения определяются с учетом следующих соображений: а) с учетом принятого объемно планировочного и конструктивного решения.

б)с учетом условий опирания самого элемента и на элемент с соблюдением требуемых площадок опирания (минимальная площадка опирания 65мм)

в) конструктивных требований г) по аналогии с имеющимися решениями.

Исходя из уравнений равновесия преобразованных в табличной форме, определяется высота сжатой зоны. Производится сравнение высоты сжатой зоны и граничной высоты,

предпочтительно, что Находятся площади арматур и определяется коэффициент армирования.

- обязательно

- а) во всех случаях >0,1% (при меньшем значении элемент считается бетонным)

б) для сжатых элементов определяется по таблице СП в зависимости от гибкости элемента

0,1-0,25%

- определяется условиями экономичности сечения, обычно находится в пределах 3-3,5%, но его соблюдение не является обязательным.

2.Проверка несущей способности элемента нормальному сечению.

Дано: M (N), h*b, As , As’

Найти : Mcross (Ncross)

Последовательность:

а)Определяется высота сжатой зоны из уравнения момента, взятого относительно оси, проходящей через точку приложения равнодействующей внешних сил.

Х сравниваем с ХR

X; определяются усилия из любого уравнения равновесия полагая, что напряжения в арматуре =Rs

Xпользуемся теми же уравнениями, но напряжения в растянутой арматуреопределяется

по дополнительным эмпирическим зависимостям.

27

Еслипрочность сечения обеспечена.

Табличный метод расчета сечения.

(1)

(2)

(3)

Относительное плечо внутренней пары сил

Относительная несущая способность сжатой части сечения

(1)(

(2)

(3)

Длясоставлены таблицы, позволяющие зная один из этих параметров, определить два других и используя уравнения равновесия, решить два типа вышепомянутых задач.

Конструктивные требования к изгибаемым железобетонным элементам.

Различают две группы изгибаемых элементов, отличающихся друг от друга системой конструктивных требований и армирования:

1 группа- плиты ( два размера существенно больше, чем третий)

2 группа- балки ( два размера существенно меньше третьего)

28

Плиты

Требования:

Основным параметром плитных элементов ограничивающим по конструктивным решениям является толщина плит, для которой нормы рекомендуют минимальные значения, исходя из условий обеспечения зыбкости (жесткости)

Минимально допустимая толщина плит 40мм, в гражданских зданиях 50-70мм, в зависимости от шага опорных балок.

В промышленных зданиях 70-90мм, в зависимости от величины полезной нагрузки и шага опорных балок.

По конструктивным решениям различают:

-сплошные плиты

-многопустотные плит

-ребристые плиты

Ограничения по увеличению пустотности или устройство ребер, позволяет реализовать плиты с приведенной толщиной в диапазоне 85-130мм.

Армирование плит производится с рабочей арматурой в одном или двух направлениях. Класс арматуры В500, Вр500 в редких случаях А400. Диаметр арматуры 3-12мм. Шаг стержней в направлении укладки рабочей арматуры составляет 100-250мм в другом направлении 250-300мм.

При пересечении арматурных сеток необходимо соблюдать предпочтительное соотношение диаметров перекрестной арматуры. Целесообразно, чтобы соотношение диаметров стыкуемых стержней было не меньше 25%.

Рекомендуемые классы бетона для плит не ниже В15 и до В25, при отсутствии предварительного напряжения плит, и В20-В30-для предварительно напрягаемых плит.

29

Балки

Выбор типа сечения.

M kRввh02

Q k1Rвt вh0

Факторы, определяющие выбор типа сечения:

1.Напряженное состояние сечения ( в зоне действия максимально изгибаемых моментов предпочтительно развитие сечения по высоте, ширина должна удовлетворять условиям опирания).

2.Для сечений, испытывающих плоское напряженное состояние, развитие сечения по высоте

ипо ширине равноценно и выбор сечения определяется общим конструктивным и объемно планировочным решением.

Высота сечения балки определяется условиями обеспечения жесткости , зависит от общего конструктивного решения перекрытий, пролетов, покрытий и находится в диапазоне (1/8для обычных конструкций и (1/15для предварительно напрягаемых

балок.

Ширина b=(0.3,

B определяется по условиям обеспечивающим а) прочность б) опирание вышележащих элементов не менее 65мм при L до 6м, 90мм при L до 9м и не менее 120мм при больших пролетах. С учетом зазора для сборных =30-50мм. в) обеспечение устойчивости верхнего пояса от потери местной устойчивости.

Условиями размещения рабочей арматуры с соблюдением требуемых расстояний между слоями и величины защитного слоя.

30