Железобетонные конструкции Лекции
.pdf
-в статически неопределимых системах величиной случайного
пренебрегают, 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 уравнения
определяют х или 
. Полученные значения
Если Х
условие предопределяет что сжатая арматура находится в сжатой зоне.
Если Х |
, то |
и из уравнения |
или |
определяют величину Ncross- величина |
|
продольной силы, воспринимаемая сечением. Если Ncross |
, то прочность обеспечена. |
||||
Если Х>XR, то по эмпирическим формулам СП 52,101 определяем величину напряжений в арматуре
,соответствующие данной высоте сечения, и по формуле
определяем 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 сравниваем
с
( 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 определения
из уравнения
определяем 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
