Железобетонные конструкции Лекции

-в статически неопределимых системах величиной случайногопренебрегают, что является косвенным учетом возможности перераспределения усилий статически неопределимых систем.

-сжатые с небольшим е, для которых выполняется условие:

При котором значение е большое

Примером сжатых со случайным , являются элементы верхних поясов ферм, раскосов ферм при

наличии треугольном решетки и узловом приложении нагрузки, а также сечения любых сжатых элементов, в которых момент =0

Колонны всех конструкций являются сжатыми с расчетным е.

Конструктивные требования к сжатым элементам:

Выбор сечения.

для сжатых элементов со случайным е предпочтительнее симметричное сечение (круглое, квадратное) ,при расчетных е предпочтительнее сечения развитые в плоскости действия изгибающих моментов (двутавровое, сквозное)

Размеры сечения.

Минимальный размер сечения сжатого элемента из условия устойчивости 250мм, из условия технологии 300мм.

Класс применяемого бетона и арматуры.

Для монолитных конструкций не ниже В15 до В30. Для элементов с расчетным эксцентриситетом В15,В30.

Класс рабочей арматуры:

-Для сжатых элементов с гибкой арматурой (сетки) рекомендуется А300,А400, редко А500.

41

Минимальный диаметр арматуры для сборных элементов 16мм, для монолитных 12мм. Предпочтительный коэффициент армирования для сжатых элементов 1-2%.

-Сжатые элементы с жесткой арматурой.При использовании проката коэффициент армирования существенно больше 3% и окаймляющая арматура гибкая класс А240, минимальный диаметр 1216мм.

-Спирально армированные сжатые элементы, у которых за счет частого расположения ( шаг 5-8мм поперечной арматуры) создается обойма, препятствующая поперечным деформациям бетона и существенно увеличивающая его несущую способность. Рабочая арматура класс А300, А400

Поперечная арматура, ее назначениеобеспечение проектного положения и устойчивости рабочей арматуры. Класс А240, Вр500, диаметр не менее ¼ диаметра продольной арматуры, шаг установки:

а) В сварных каркасах 20d и не более 500мм.

б) В вязаных каркасах 15d и не более 500мм.

Примечание: Если расчетное сопротивление арматуры принимается более 450Мпа, то шаг поперечных стержней не должен превышать (сварные)-12 и 8(вязаные) и не более 300мм.

Косвенное армирование

1- рабочая арматура у коротких граней.

42

2- конструктивная арматура. Диаметр 12, класс А240, устанавливается с таким расчетом, чтобы расстояние между продольными стержнями не превышало 400мм.

3- конструктивная арматура, обеспечивающая устойчивость стержней, устанавливаемая из условия, что продольные стержни должны находиться в местах перегиба хомутов.

На участках действия больших сжимающих напряжений смятия, устраивается местное усиление зоны контакта установкой сеток косвенного армирования из проволоки Вр500 диаметром 3-8мм на участке 10d рабочей арматуры, шаг установки сеток 45-100мм.

Расчет сжатых элементов со случайным эксцентриситетом.

-от гибкости

С целью использования потенциала сопротивляемости бетона, исключая потерю устойчивости

При этом несущая способность элементов состоит из двух элементов.

- коэффициент продольного изгиба, зависящий от гибкости элемента

- от коэффициента армирования

Неизвестных при подборе сечения как минимум три (Аs,tot,), поэтому подбор арматуры осуществляется методом последовательных приближений в следующей последовательности:

а) задается коэффициент армирования равный минимальному и по таблице находят. Из уравнения равновесия находят площадь Аs,tot.

б) определяется коэффициент армирования, сравнивается с величиной принятой предварительно.

в) если различие между заданным и полученным значением менее 0,005, расчет заканчивается, если различие больше, то по полученному значению делается

43

Первый тип задач

Проверка несущей способности сечения из уравненияопределяют х или . Полученные значения

Если Хусловие предопределяет что сжатая арматура находится в сжатой зоне.

Если Х>XR, то по эмпирическим формулам СП 52,101 определяем величину напряжений в арматуре ,соответствующие данной высоте сечения, и по формулеопределяем Ncross, заменив Rs на.

Второй тип задач

Подбор сечений, когда дано усилие N и больше нечего. Подбор проводим по аналогии с имеющимися сечениями или по общекомпоновочному решению стали.

Х=ХR ;

При раскрытии равенства возможны два варианта:

44

1. , тогда сравниваемс( принимаем по СП, в зависимости от гибкости в диапазоне 0,005 Из двух значений большее принимаем к дальнейшему расчету.

2.As<0, что означает, что по расчету сжатая арматура не нужна и она должна быть поставлена по конструктивным требованиям

После определенияиз уравненияопределяем площадь арматуры As, ее величина должна быть меньше , чем минимально допустимая по конструктивным требованиям.

Усжатых элементов надо обращать внимание на устойчивость.

Учет продольного изгиба в сжатых элементах.

Расчет сжатых элементов, как правило, ведется по недеформированной схеме из которой непосредственно следует принцип независимости действия сил.

Расчет следует вести по деформированной схеме, если гибкость элемента

Где - коэффициент продольного изгиба, равный 1……1,5 и не больше т.к., если будет больше элемент большой гибкости.

Растянутые элементы.

Конструктивные особенности.

45

Общие конструктивные требования к растянутым элементам в целом аналогичны требованиям к сжатым элементам. Это относится к выбору формы сечений, зависящей от , назначений минимально допустимых значений сечения и общего метода расчета.

Специфическими требованиями являются:

1.Применение предварительного натяжения арматуры, а следовательно, целесообразное использование арматуры высоких классов.

2.Применение бетонов классов В15, В20для обычных элементов и не ниже В20для предварительно напрягаемых.

Основные расчетные предпосылки:

1. Центрально растянутый элемент.

коэффициент условий работы, учитывающий работу арматуры за пределом текучести.

2.

Равнодействующая растянутых усилий находится внутри расстояний между центром тяжести верхней и нижней арматуры ( все сечение растянуто)

3.

46

Равнодействующая растягивающих усилий находится за пределом сечения. Рассчитывается аналогично сжатым элементам с большим эксцентриситетом.

Трещиностойкость.

Категории требований трещиностойкости к элементам.

Под трещиностойкостью подразумевается способность элемента сопротивляться образованию кратковременному или длительному раскрытию трещин. В зависимости от эксплуатационных требований к железобетонным элементам предъявляются три категории требований по трещиностойкости:

Первая категория:

Недопустимо образование трещин по условиям эксплуатации элементов. При действии расчетных нагрузок, учитываемых с коэффициентом надежности.

Вторая категория:

Предъявляется к конструкциям у которых допускается кратковременное раскрытие трещин при действии всех нагрузок, учитываемых с коэффициентом надежности, при

условии, что эти трещины зажимаются при снятии кратковременных нагрузок.

Третья категория:

Предъявляется к конструкциям у которых по условиям эксплуатации допустимо ограниченное кратковременное ( не больше 0,4мм) и длительное ( не более 0,3мм) раскрытие трещин при действии нагрузок, учитываемых с коэффициентом надежности.

Расчет ведется по нормативным нагрузкам.

Предпосылки расчета на образование трещин.

1. Критериальное уравнение

несущая способность сечения в преддверии образования трещин.

2.Расчет ведется по стадии I НДС сечения, которая предполагает упругую работу сжатого бетона, пластические деформации в растянутом бетоне в преддверии образования трещин.

3. напряжения в растянутом бетоне равны нормативному сопротивлению бетона при растяжении.

47

4. Напряжения в ненапрягаемой арматуре

(для ненапрягаемых элементов)

5. ( в напрягаемой арматуре)

(в ненапрягаемой арматуре напрягаемом элементе.)

Расчет центральнорастянутых элементов на образование трещин.

Расчет изгибаемых элементов на образование трещин.

-момент, характеризующий упругую работу бетона и в сжатой и в растянутой зоне.

- момент, соответствующий развитию пластических деформаций растянутом бетоне (без образования трещин)

48

с учетом всех потерь.

пластический момент сопротивления.

коэффициент, принимаемый по СП в зависимости от вида сечения1,15 1,35

Критериальным уравнением образования наклонных трещин является следующее условие:

главные растягивающие напряжения в бетоне.

коэффициент принимается по СП в зависимости от класса бетона.

Расчет на зажатие трещин.

Для выполнения второй категории трещиностойкости необходимым и достаточным является следующее неравенство:

49

напряжения в арматуре при действии всех нагрузок, учитываемых с коэффициентом.

напряжения в бетоне растянутой зоны при действии этих нагрузок.

Определение ширины раскрытия трещины.

Исходные предпосылки расчета:

Трещины образуются

Трещины не образуются

1.Расчет ведется по стадии 2 НДС.

2. Критериальным уравнением расчета является выполнение неравенства:

- ширина раскрытия трещин при действии нагрузки, учитываемой с коэффициентом

- предельно допустимая ширина раскрытия трещин, которая состоит в обычных средах 0,4мм и в агрессивных 0,3, если нет специальных требований.

3 .полное удлинение бетона

абсолютные деформации арматуры.

- абсолютные деформации растянутого бетона.

Деформациями бетона ввиду малости пренебрегают, тогда

среднее напряжение в арматуре по длине

- коэффициент, учитывающий неравномерное распределение напряжений в арматуре в сечениях с трещинной и в сечениях между трещинами.

50