ЖБК

25. Расчет прочности внецентренно сжатых ж/б элементов Минимальное армирование.

Общие положения. Для прямоугольного сечения (рис. 4.8)

(4.24)

С учетом этих выражений формула для расчета по несущей способности (4.6) принимает вид(4.25)

где

Высоту сжатой зоны определяют из следующих уравнений:

при

(4.26)

при

(4.27)

где в зависимости от применяемых материалов находят по формуле (4.9) или (4.10).

Проверка несущей способности. При проверке несущей способности элемента, когда все данные о нем известны, из формулы (4.26) в предположении условия ••r вычисляют высоту сжатой зоны

(4.28)

затем определяютпо формуле (2.42). Проверяют условие и, если оно соблюдено, то при найденном значении х проверяют несущую способность элемента по формуле (4.25). Несоблюдение условияуказывает на то, что х необходимо определять при условии по формуле (4.27).

При использовании бетонов классов не выше ВЗО и ненапрягаемой арматуры классов A-I, A-II, A-III при значение, найденное по формуле (4.9), следует подставить в уравнение (4.27), откуда вычислить х. Вычисленное значение х следует применить в формуле (4.25) для проверки несущей способности элемента.

Прии при использовании бетонов класса выше ВЗО и арматуры класса А-IV н выше значение o_s, определенное по формуле (4.10), следует подставить в равенство (4.27) и вычислить х. Затем для проверки несущей способности элемента воспользоваться формулой (4.25).

26. Конструктивные особенности растянутых ж/б элементов.

Конструктивные особенности растянутых железобетонных элементов

растянутые ж/б элементы должны иметь симметричное распределение продольной арматуры. Так как бетон имеет низкое сопротивление растяжению, продольная арматура имеет достаточно большой диаметр и располагается в несколько рядов.

Рабочая арматура элемента работающего на растяжение должна быть расположена на глубине защитного слоя, толщиной не менее диаметра арматурного стержня и не менее 20 мм.

Схема поперечного сечения элемента работающего на растяжение.

Растянутыми элементами являются раскосы ферм, балок.

Стыки сварных сеток и каркасов, а также растянутых стержней вязаных каркасов и сеток внахлестку без сварки должны, как правило, располагаться вразбежку. При этом площадь сечения рабочих стержней, стыкуемых в одном месте или на расстоянии менее длины перепуска l, должна составлять не более 50% общей площади сечения растянутой арматуры при стержнях периодического профиля и не более 25 % - при гладких стержнях.

Смещение стыков, расположенных в разных местах, должно быть не менее 1,5 l_l (черт. 106, б).

Стыкование отдельных стержней, сварных сеток и каркасов без разбежки допускается при конструктивном армировании (без расчетов), а также на тех участках, где арматура используется не более чем на 50 %.

В поперечном сечении элемента арматурные стыки следует располагать по возможности симметрично.

27. Расчет прочности, центрально растянутых ж.б. элементов

Расчет прямоугольных сечений центрально растянутых элементов должен производиться в зависимости по формуле:

N

N - растягивающая сила; Rs – расчетное сопротивление арматуры растяжению; As – площаьдь поперечного сечения арматуры; h0 – расчетная высота сечения; а – расстояние между центрами тяжести рядов зон арматур.

30. Конструкции сборных ж.б.панелей перекрытия с круглыми пустотами, схемы армирования.

Учитывая тот факт, что в изгибаемых элементах бетон работает в пределе сжатой зоны, сборные плиты выполняют облегченными при помощи пустот.

Такие плиты выполняются с различными пролетами и шириной

Плиты могут быть выполнены преднапряженными и без предварительного напряжения. Ребра плит имеют каркасы поперечной арматуры, которые устанавливаются у опор плиты на ¼ часть её пролета.

Каркас поперечной арматуры, устанавливаемый у опор на ¼ часть пролёта.

В верхнюю и нижнюю зоны плиты устанавливают арматурные сетки из проволоки диаметром до 8 мм.

Армирование при пролете до 6м включительно, армирование предварительно напряжение не целесообразно. Армирование каркасами, не реже чем через 1 ребро. При пролете 7м, предварительно напряженные.

Как правило прочность плит по наклонным сечениям обеспечена, но все же не реже чем через 1 ребро ставим каркасы.

Петля

Расположение арматурных элементов

28. Расчет прочности внецентренно растянутых ж/б элементов.

Расчет прямоугольных сечений внецентренно растянутых элементов, указанных в п. 3.11, должен производиться в зависимости от положения продольной силы N:

а) если продольная сила N приложена между равнодействующими усилий в арматуре S и S’ (черт. 7, а) — из условий:

(61)

(62)

б) если продольная сила N приложена за пределами расстояния между равнодействующими усилий в арматуре S и S’ (черт. 7, б) — из условия

(63)

при этом высота сжатой зоны х определяется по формуле

(64)

Если полученное из расчета по формуле (64) значение х > _Rh₀, в условие (63) подставляется х = _Rh₀.

Черт. 7. Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси внецентренно растянутого железобетонного элемента, при расчете его по прочности

а  продольная сила N приложена между равнодействующими усилий

в арматуре S и S’; б  то же, за пределами расстояния между равнодействующими усилий в арматуре S и S’

29.Конструкции плоских монолитных ж/б перекрытий с балочными плитами. Армирование плит и балок.

Конструкции плоских монолитных железобетонных перекрытий с балочными

плитами. Армирование плит и балок

Монолитное перекрытие можно разделить на балки и плиту, выполненные совместно.

Монолитное перекрытие может иметь главные и второстепенные балки с различным поперечным сечением (балочное перекрытие) или быть кессонного типа с балками одинакового сечения.

Плита (Полка монолитной плиты) армируется сетками в верхней и нижней зонах, так как операние полки на балки осуществляется с жестким защемлением. В месте операния полок на балки располагается сетка в верхней зоне.

Балки плиты армируются продольной и поперечной арматурой, которая объединяется в каркас. Причем рабочая арматура балок в местах их пресечения будит располагаться и в верхней зоне.

Поперечная арматура выполняется с учащенным шагом в местах операния и пересечения балок.

Продольная и поперечная арматура должна находиться на глубине защитного слоя бетона

H_пл для покрытий – 5 см

Для перекрытий для гражданских зданий 6см

Для пром.зд – 7см

Над проездами – 8см

L_пл =1,7-2,7 (1-4м)

L_в.б =5-8 (4-9м)

L_г.б =6-9 (до 12м)

Если диаметр арматуры до 5 мм, то армируют продольной арматурой, если больше 5 мм, то поперечной арматурой

31. Конструкции сборных ж/б панелей перекрытия с овальными пустотами,их армирование.

Учитывая тот факт, что в изгибаемых элементах бетон работает в пределе сжатой зоны, сборные плиты выполняют облегченными при помощи пустот.

Такие плиты выполняются с различными пролетами и шириной. Диаметр овала в ширину 335мм,в высоту 170мм, шаг стержней в сетке S=200

Плиты могут быть выполнены преднапряженными и без предварительного напряжения. Ребра плит имеют каркасы поперечной арматуры, которые устанавливаются у опор плиты на ¼ часть её пролета.

Каркас поперечной арматуры, устанавливаемый у опор на ¼ часть пролёта.

В верхнюю и нижнюю зоны плиты устанавливают арматурные сетки из проволоки диаметром до 8 мм.

Сетка плиты

В верхней зоне плиты устраивается монтажная петля для строповки конструкции.

Монтажная петля

Расположение арматурных элементов

32. Конструкции сборных ж.б. ребристых панелей перекрытий.

Конструкции сборных железобетонных ребристых панелей перекрытия

Учитывая тот факт, что в изгибаемых элементах бетон работает в пределе сжатой зоны, сборные плиты выполняют облегченными.

Такие плиты выполняются с различными пролетами и шириной.

Плиты могут быть выполнены преднапряженными и без предварительного напряжения. Ребра плит имеют каркасы поперечной арматуры, которые устанавливаются у опор плиты на ¼ часть её пролета.

Каркас поперечной арматуры, устанавливаемый у опор на ¼ часть пролёта.

В верхнюю и нижнюю зоны плиты устанавливают арматурные сетки из проволоки диаметром до 8 мм.

Сетка плиты

Расположение арматурных элементов

В верхней зоне плиты устраивается монтажная петля для строповки конструкции.

Монтажная петля

Расположение арматурных элементов

При пролетах до 6м без предварительного напряжения, ширина ребра Вр = 70,80мм

Высота панели 350, 400мм

Высота поперечного ребра 150мм

Толщина полки 50мм

При пролетах 7,2 м и более целесообразно применять предварительное напряжение

Рабочая арматура Вр2, Ат4

33. Конструкции балок сборных ж.б перекрытий для гражданских и пром.зданий.

Балки (Ригели) подразделяют на типы:

РДП - для опирания многопустотных плит на две его полки (двух полочный);

РДР - то же, дтя опирания ребристых плит;

РОП - для опирания многопустотных плит на одну его полку (одно полочный);

РЛП -то же, применяемый только в лестничных клетках;

POP - для опирания ребристых плит на одну его полку (однополочный);

РЛР - то же. применяемый только в лестничных клетках;

РКП - консольный для опирания многопустотных атит балконов;

РБП - бесполочный (изготовленный в форме двух полочного ригеля) при перекрытии из многопустотных плит;

РБР - то же. при перекрытии из ребристых плит;

Р - прямоугольного сечения.

Сечение может быть прямоугольным и квадратным.

Балки армируются каркасами из продольной и поперечной арматуры.

Схемы поперечного сечения ригелей

Армирование ригеля прямоугольного сечения

Каркас ригеля прямоугольного сечения

Для пром.зданий высота800,900,100,1200мм, длина 6,9 м

Для гражданских зданий высота 450,600мм

34.Конструкции колонн многоэтажных гражданских и промышленных зданий.

Колонны подразделяют на типы в зависимости:

от числа этажей в пределах высоты колонны:

1 - одноэтажные;

2 - двухэтажные;

3 - трехэтажные;

от расположения колонны в каркасе здания по высоте:

KB - верхние;

КС - средние;

КП - нижние;

КБ - на всю высоту здания (бесстыковые);

от числа консолей в пределах этажа:

О - одноконсольные;

Д - двухконсольные.

Колонны обозначают марками в соответствии с требованиями ГОСТ 23009. Марка колонны состоит из буквенно-цифровых групп, разделенных дефисами.

В первой группе указывают обозначение типа колонны, высоту этажа в дециметрах и арабскую цифру, обозначающую порядковый номер поперечного сечения (I - для колонны поперечного сечения 400x400 мм, 2 - 400x600 мм). Для нижних двух- и трехэтажных колонн зданий, имеющих высоту- нижнего этажа, отличающуюся от высоты верхних этажей, а также для колонн типов 2КБО и 2КБД дополнительно указывают (в скобках) высоту- нижнего этажа в дециметрах.

Форма и основные размеры колонн приведены:

поперечного сечения 400x400 мм связевого каркаса межвидового применения для общественных зданий, производственных, административных и бытовых зданий промышленных ;

поперечного сечения 400x400 мм рамного каркаса межвидового применения для общественных зданий, производственных, административных и бытовых зданий промышленных предприятий ;

поперечного сечения 400x400 мм каркаса межвидового применения для общественных зданий, производственных, административных и бытовых зданий промышленных предприятий, возводимых в районах сейсмичностью 7-9 баллов и в несейсмических районах;

поперечного сечения 400x600 мм каркасов производственных зданий, возводимых в несейсмических районах и в районах с сейсмичностью 7-9 баллов.

поперечного сечения 400x600 мм каркасов производственных зданий, возводимых в несейсмических районах и в районах с сейсмичностью 7-9 баллов.

Колонны армируются продольной и поперечной арматурой. Поперечная арматура устанавливается учащенно у основания колонны, её оголовка и консолей.

Консоли так же армируются. Консоли колонн имеют закладные детали для фиксации опор балок и ригелей посредством сварки.

37. Конструкции сборных ж.б панелей покрытия 3х6м

38.Конструкции сборных сборных ж.б. панелей покрытия 3х12м

36. Стыки колонн многоэтажных зданий.

- закладные детали оголовка и основания колонн; 2 – продольная арматура колонн; 3 – арматура для сварки закладных деталей.При стыковании железобетонных элементов сборных конструкций усилия от одного элемента к другому передаются через стыкуемую рабочую арматуру, стальные закладные детали, заполняемые бетоном швы, бетонные шпонки или (для сжатых элементов) непосредственно через бетонные поверхности стыкуемых элементов.Стыкование предварительно напряженных элементов, а также конструкций, к которым предъявляются требования водонепроницаемости, должно осуществляться, как правило, бетоном на напрягающем цементе.Жесткие стыки сборных конструкций должны, как правило, замоноличиваться путем заполнения швов между элементами бетоном. Если при изготовлении элементов обеспечивается плотная подгонка поверхностей друг к другу (например, при использовании торца одного из стыкуемых элементов в качестве опалубки для торца другого), допускается при передаче через стык только сжимающего усилия выполнение стыков насухо.

Закладные детали должны быть заанкерены в бетоне с помощью анкерных стержней или приварены к рабочей арматуре элементов.

Закладные детали с анкерами должны, как правило, состоять из отдельных пластин (уголков или фасонной стали) с приваренными к ним втавр или внахлестку анкерными стержнями преимущественно из арматуры классов А-II, А-III. Длина анкерных стержней закладных деталей при действии на них растягивающих сил должна быть не менее величины l_an, определяемой согласно указаниям п. 5.14.

Длина анкерных стержней может быть уменьшена при условии приварки на концах стержней анкерных пластин или устройства высиженных горячим способом анкерных головок диаметром не менее 2d — для арматуры классов А-I и А-II и не менее 3d  для арматуры класса А-III. В этих случаях длина анкерного стержня определяется расчетом на выкалывание и смятие бетона и принимается не менее 10d (где d — диаметр анкера, мм).

Если анкера, испытывающие растяжение, располагаются нормальна к оси элемента и вдоль них могут образоваться трещины от основных усилий, действующих на элемент, концы анкеров должны быть усилены приваренными пластинами или высаженными головками.

39. Конструкции сборных ж.б. панелей типа КЖС 3х18 и 3х18м

40. Конструкции сборных панелей типа «П» 3х18 и3х24м

35.Стыки ригелей (балок) перекрытий с колоннами.

При стыковании железобетонных элементов сборных конструкций усилия от одного элемента к другому передаются через стыкуемую рабочую арматуру, стальные закладные детали, заполняемые бетоном швы, бетонные шпонки или (для сжатых элементов) непосредственно через бетонные поверхности стыкуемых элементов.

Стыкование предварительно напряженных элементов, а также конструкций, к которым предъявляются требования водонепроницаемости, должно осуществляться, как правило, бетоном на напрягающем цементе.

Жесткие стыки сборных конструкций должны, как правило, замоноличиваться путем заполнения швов между элементами бетоном. Если при изготовлении элементов обеспечивается плотная подгонка поверхностей друг к другу (например, при использовании торца одного из стыкуемых элементов в качестве опалубки для торца другого), допускается при передаче через стык только сжимающего усилия выполнение стыков насухо.

Стыки элементов, воспринимающие растягивающие усилия, должны выполняться:

а) сваркой стальных закладных деталей;

б) сваркой выпусков арматуры;

в) пропуском через каналы или пазы стыкуемых элементов стержней арматурных канатов или болтов с последующим натяжением их и заполнением швов и каналов цементным раствором или мелкозернистым бетоном;

г) склеиванием элементов конструкционными полимеррастворами с использованием соединительных деталей из стержневой арматуры.

При проектировании стыков элементов сборных конструкций должны предусматриваться такие соединения закладных деталей, при которых не происходило бы разгибания их частей, а также выколов бетона.

Закладные детали с анкерами должны, как правило, состоять из отдельных пластин (уголков или фасонной стали) с приваренными к ним втавр или внахлестку анкерными стержнями преимущественно из арматуры классов А-II, А-III. Длина анкерных стержней закладных деталей при действии на них растягивающих сил должна быть не менее величины l_an,

Длина анкерных стержней может быть уменьшена при условии приварки на концах стержней анкерных пластин или устройства высиженных горячим способом анкерных головок диаметром не менее2d —для арматуры классов А-I и А-II и не менее 3d  для арматуры класса А-III. В этих случаях длина анкерного стержня определяется расчетом на выкалывание и смятие бетона и принимается не менее 10d (где d — диаметр анкера, мм).

Если анкера, испытывающие растяжение, располагаются нормальна к оси элемента и вдоль них могут образоваться трещины от основных усилий, действующих на элемент, концы анкеров должны быть усилены приваренными пластинами или высаженными головками.

Штампованные закладные детали должны состоять на полосовых анкеров, имеющих усиления (например в виде сферических выступов), и участков, выполняющих функцию пластин (аналогично сварным деталям). Штампованные закладные детали следует, как правило, проектировать из полосовой стали толщиной 4—8 мм таким образом, чтобы отходы при раскрое полосы были минимальными. Деталь необходимо рассчитывать по прочности полосовых анкеров и пластин. Прочность анкеровки детали провернется из расчета бетона на раскалывание, выкалывание и смятие. 1 – выпуски арматуры ригелей свариваются с выпусками арматуры колонны; 2 – закладная деталь ригеля; 3- закладная деталь консоли колонны (опорный столик)

41. Конструкции сборных панелей покрытия типа «Т» и «2Т»

1.Общие понятия о бетонных, ж.б. и предварительно напряженных ж.б. конструкциях, особенностях их работы. Их преимущества и недостатки.

Бетон – искусственный каменный материал, получаемый в результате твердения специальной смеси из вяжущего вещества, воды, заполнителя и добавок. Бетон обладает способностью как и большинство искусственных и природных каменных материалов: хорошо работать на сжатие, но плохо сопротивляться растяжению

Бетонные конструкции представляют собой конструкции работающие на сжатие, изгиб в которых внутренние усилия от действия внешних нагрузок воспринимаются исключительно бетоном. Так как бетон прекрасно работает на сжатие но плохо работает на изгиб, к недостаткам можно отнести низкую несущую способность на действие изгибающего момента и поперечной силы (при изгибе). На растяжение такие конструкции работать ввиду свойств бетона работать нормально при больших нагрузках немогут. К преимуществам таких конструкций следует отнести простоту изготовления.

Недостаток бетонных конструкций, выраженный в низком сопротивлении бетона растяжению и как следствие низкой несущей способностью на изгиб, устраняется введением в конструкцию арматуры. Такие конструкции называются железобетонными.

Железобетонные конструкции подразделяются на преднапряженные и без предварительного напряжения.

Конструкции без предварительного напряжения имеют продольную ( на действие изгибающего момента) и поперечную (на действие поперечной силы) арматуру. Такие конструкции имеют большое значение несущей способности за счет совместной работы бетона и арматуры (бетон хорошо работает на сжатие а арматура на растяжение). Продольная арматура располагается в растянутой зоне бетона. Однако для еще большего повышения несущей способности арматуру можно ставить и в сжатую зону.

Конструкции предварительно напряженные имеют еще большее значение несущей способности. Они выполняются при использовании предварительно напряженной арматуры. Арматура напрягается путем механического вытягивания либо электротермическим образом. Предварительно напряженные железобетонные конструкции за счет отрицательного прогиба (выгиба) имеют лучшие характеристики по образованию трещин в процессе эксплуатации.

2.Структура бетона, ее изменения во времени, влияние на прочностные и деформационные свойства бетона.

Структура бетона оказывает большое влияние на прочность и деформативность бетона. При затворении водой смеси из заполнителей и цемента начинается химическая реакция соединения минералов цемента с водой, в результате которой образуется гель — студнеобразная пористая масса со взвешенными в воде, еще не вступившими в химическую реакцию, частицами цемента и незначительными соединениями в виде кристаллов. В процессе перемешивания бетонной смеси гель обволакивает отдельные

зерна заполнителей, постепенно твердеет, а кристаллы с течением времени соединяются в кристаллические сростки. Твердеющий гель превращается в цементный камень, скрепляющий зерна крупных и мелких заполнителей в монолитный твердый бетон.

Существенно важным фактором, влияющим на структуру и прочность бетона, является количество воды, применяемое для приготовления бетонной смеси, оцениваемое водоцементным отношением W/C — отношением взвешенного количества воды к количеству цемента в единице объема бетонной смеси. Для химического соединения воды с цементом необходимо, чтобы W/C~0,2. Однако по технологическим соображениям — для достижения достаточной подвижности и удобоукладываемости бетонной смеси — количество воды берут с некоторым избытком. Так, подвижные бетонные смеси, заполняющие форму под влиянием текучести, имеют W/C=0,5...0,6, а жесткие бетонные смеси, заполняющие форму под влиянием механической виброобработки, имеют W/C— =0,3...0,4.

Избыточная, химически несвязанная вода частью вступает впоследствии в химическое соединение с менее активными частицами цемента, а частью заполняет многочисленные поры и капилляры в цементном камне и полостях между зернами крупного заполнителя, а затем, постепенно испаряясь, освобождает их. По данным исследований поры занимают около трети объема цементного камня; с уменьшением водоцементного отношения пористость цементного камня уменьшается и прочность бетона увеличивается. Поэтому в заводском производстве железобетонных изделий применяют преимущественно жесткие бетонные смеси с возможно меньшим значением W/C, которые к тому же требуют меньшего расхода цемента и меньших сроков выдержки изделий в формах.

Таким образом, структура бетона оказывается весьма неоднородной: она образуется в виде пространственной решетки из цементного камня, заполненной зернами песка и щебнем различной крупности и формы, пронизанной большим числом микропор и капилляров, которые содержат химически несвязанную воду, водяные пары и воздух. Физически бетон представляет собой капиллярно-пористый материал, в котором нарушена сплошность массы и присутствуют все три фазы — твердая, жидкая и газообразная. Цементный камень также обла-

дает неоднородной структурой и состоит из упругого кристаллического сростка и наполняющей его вязкой массы — геля.

Длительные процессы, происходящие в бетоне, — изменение водного баланса, уменьшение объема твердеющего геля, рост упругих кристаллических сростков — наделяют бетон упругопластическими свойствами. Эти свойства проявляются в характере деформирования бетона под нагрузкой, во взаимодействии с температурно-влажностным режимом окружающей среды.

Исследования показали, что имеющиеся известные теории прочности к бетону неприменимы. Зависимость между составом, структурой бетона, его прочностью и деформативностью представляет собой задачу, которую исследователи решают применительно к каждому виду бетона в зависимости от его признаков (см. выше). Суждения о прочности и деформативности бетона основаны на большом числе экспериментов, выполненных в лабораторных и натурных условиях.

С течением времени, под воздействием внешней среды структура бетона меняется со снижением его прочности.

3.Усадка бетона, ее зависимость от состава бетона. Начальные напряжения в бетоне и в бетонных конструкциях.

Бетон обладает свойством уменьшаться в объеме при твердении в обычной воздушной среде (усадка бетона) и увеличиваться в объеме при твердении в воде (набухание бетона). Как показывают опыты, усадка бетона зависит от ряда причин:

количества и вида цемента — чем больше цемента на единицу объема бетона, тем больше усадка; при этом высокоактивные и глиноземистые цементы дают большую усадку; бетоны, приготовленные на специальном цементе (расширяющемся или безусадочном), усадки не дают;

количества воды — чем больше W/C, тем больше усадка;

крупности заполнителей — при мелкозернистых песках и пористом щебне усадка больше. Чем выше способность заполнителей сопротивляться деформированию, т. е. чем выше их модуль упругости, тем усадка меньше. При разной крупности зерен заполнителей и меньшем объеме пустот меньше и усадка;

присутствия различных гидравлических добавок и ускорителей твердения (например, хлористый кальций) — они, как правило, увеличивают усадку.

Обычно усадка бетона происходит наиболее интенсивно в начальный период твердения и в течение первого года, в дальнейшем она постепенно затухает. Чем меньше влажность окружающей среды, тем больше усадочные деформации и выше скорость их роста. Усадка бетона под нагрузкой при длительном сжатии ускоряется, а при длительном растяжении, наоборот, замедляется.

Усадка бетона связана с физико-химическими процессами твердения и уменьшением объема цементного геля, потерей избыточной воды в результате испарения во внешнюю среду и гидратации с еще непрореагировавшими частицами цемента. По мере твердения цементного геля, уменьшения его объема и образования кристаллических сростков усадка бетона затухает. Капиллярные явления в цементном камне, вызванные избыточной водой, также влияют на усадку бетона — поверхностные натяжения менисков вызывают давление на стенки капилляров, из-за чего происходят объемные деформации. Усадке бетона в период твердения препятствуют заполнители, которые становятся внутренними связями, вызывающими в цементном камне начальные растягивающие напряжения. По мере твердения геля образующиеся в нем кристаллические сростки

становятся такого же рода связями. Неравномерное высыхание бетона приводит к неравномерной его усадке, что, в свою очередь, ведет к возникновению начальных усадочных напряжений. Открытые, быстрее высыхающие поверхностные слои бетона, испытывают растяжение, в то время как внутренние, более влажные зоны, препятствующие усадке поверхностных слоев, оказываются сжатыми. В бетоне появляются усадочные трещины.

Начальные напряжения, возникающие под влиянием усадки бетона, не фигурируют непосредственно в расчете прочности железобетонных конструкций; их учитывают расчетными коэффициентами, охватывающими совокупность характеристик прочности. Уменьшить начальные усадочные напряжения в бетоне можно конструктивными мерами — армированием элементов и устройством усадочных швов в конструкциях, а также технологическими мерами — подбором состава, увлажнением среды при тепловой обработке твердеющего бетона, увлажнением поверхности бетона

4.Прочность бетона,зависимость прочности от размеров и формы образцов (кубиковая и призменная), структуры бетона, времени и условий твердения. Классы и марки бетона.

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

Прочность бетона- прочностью твердого тела называют способность сопротивляется внешним воздействиям не разрушаясь, те не разделяясь на отдельные элементы. Прочность бетона зависит от ряда факторов: основным из которых является технологические факторы, возраст и условия твердения, от размера и формы образца кубик или призма, вида напряженного состояния и длительность воздействия.Бетон имеет разное временное сопротивление при сжа­тии, растяжении и срезе.Прочность бетона на осевое сжатие. Классом бетона по прочности на осевое сжатие В (МПа) называется наименьшая кубиковая прочность бетона, определенная с доверительной вероятностью 0,95. Это означает, что из 100 испытанных кубов не менее 95 должны обладать прочностью не менее В. Основной характеристикой прочности бетона сжатых элементов является призменная прочность Rb — временное сопротивление осевому сжатию бетонных призм. При осевом сжатии кубы разрушаются вследствие разрыва бетона в поперечном направлении. Наклон трещин разрыва обусловлен сила­ми трения, которые развиваются на контактных поверх­ностях — между подушками пресса и гранями куба. Си­лы трения, направленные внутрь, препятствуют свобод­ным поперечным деформациям куба и создают эффект обоймы. Удерживающее влияние сил трения по мере уда­ления от торцевых граней куба уменьшается, поэтому после разрушения куб приобретает форму четырех усе­ченных пирамид, сомкнутых малыми основаниями. Если при осевом сжатии куба устранить влияние сил трения смазкой контактных поверхностей, поперечные деформа­ции проявляются свободно, трещины разрыва становятся вертикальными, параллельными действию сжимающей силы, а временное сопротивление уменьшается примерно вдвое. (рис. 1.3б). Согласно стандарту кубы испытыва­ют без смазки контактных поверхностей.Опытами установлено, что прочность бетона одного и того же состава зависит от размера куба: если времен­ное сопротивление сжатию бетона для базового куба с ребром 150 мм равно R, то для куба с ребром 200 мм оно уменьшается приблизительно до 0,93 R, а для куба с ребром 100 мм — увеличивается до 1,1 R. Это объясня­ется изменением эффекта обоймы с изменением размеров куба и расстояния между его торцами.

ребром 150 мм равно R, то для куба с ребром 200 мм оно уменьшается приблизительно до 0,93 R, а для куба с ребром 100 мм — увеличивается до 1,1 R. Это объясня­ется изменением эффекта обоймы с изменением размеров куба и расстояния между его торцами.

Основной прочностной характеристикой бетона является класс бетона.

Классом бетона по прочности на осевое сжатие В (МПа) называется временное сопротивление сжатию бетонных кубов с размером ребра 150 мм, испытанных в соответствии со стандартом через 28 сут хранения при температуре 20±2 °С с учетом статистической изменчивости прочности, при влажности не ниже 90%

Классы и марка бетона для железобетонных конструкций устанавливаются;

а) Классы по прочности на сжатие:

для тяжелых бетонов — В7,5; В10; В 12,5; В15; В20; В25; В30В35; В40; В45;В50;В55В60;

для мелкозернистых бетонов групп:

А — (на песке с модулем крупности 2,1 и более) — те же в диапазоне от В7,5 до В40;

Б — (на песке с модулем крупности 2 и менее) — те же в диапазоне от В7,5 до В30;

В — (подвергнутого автоклавной обработке) — те же в диапазоне от В15 до В60;

для легких бетонов при марках по средней плотности:

D800, D900 — B3,5; B5; B7,5; ……….D2000 —B20...B40.

б)Классы бетона по прочности на осевое растяжение: Они характеризуют прочность бетона на осевое растяжение (МПа) по нормам с учетом статической изменчивости прочности:

(1.4)При растяжении принято

в) Марки бетона по морозостойкости.

Они характеризуются числом выдерживаемых бетоном циклов попеременных замораживания и оттаивания в насыщенном водой состоянии. При снижении прочности не более чем на 15 %: тяжелый и мелкозернистый бетоны — F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400, F500; легкий бетон — F25, F35, F50, F75, F1ОО, F150, F200, F300, F400, F500; ячеистый и нормированный бетоны — F15, F25, F35, F50, F75, F100.

г) Марки бетона по водонепроницаемости: W2; W4; W6; W8; W\0; W12. Они характеризуются предельным давлением воды (кг/см²), при котором еще не наблюдается ее просачивание через испытываемый образец.

д) Марки бетона по средней плотности (кг/м³): тяжелый бетон от D2200 до D2500; легкий бетон от D800 до D2000; поризованный бетон от D800 до D1400; градация 100 для всех марок.

Оптимальные класс и марку бетона выбирают на основании технико-экономических соображений в зависимости от типа железобетонной конструкции, ее напряженного состояния, способа изготовления, условий эксплуатации и др. Рекомендуется принимать класс бетона для железобетонных сжатых стержневых элементов — не ниже B15; для конструкций, испытывающих значительные сжимающие усилия (колонн, арок и т. п.) — В20...ВЗО; для предварительно напряженных конструкций в зависимости от вида напрягаемой арматуры — B20—В40; для изгибаемых элементов без предварительного напряжения (плит, балок)—B15. Для железобетонных конструкций нельзя применять: тяжелый и мелкозернистый бетоны класса по прочности на сжатие ниже 7,5; легкий бетон класса по прочности на сжатие ниже 3,5.

5. Деформации бетона под нагрузкой: при однократном загружении кратковременной нагрузкой и при длительном действии нагрузки. Ползучесть бетона, релаксация напряжений.

Бетон упруго пластическое тело и зависимость σ – ε

носит криволинейный характер.

Упругие деформации зависят только от уровня напряжения. Пластическая часть зависит от уравнения напряжения и длительности действия нагрузки. Связь между упругими деформациями отражается модулем упругости _______________? бетона, который определеяется при напряжении = до 0,2 σ_{в .} При длительном действии нагрузки наблюдается нарастание деформации во времени

Диаграмма σ_b – ε_b в сжатом бетоне при различном числе этапов загружения

При однократном загружении бетонной призмы кратковременно приложенной нагрузкой деформация бетона т. е. она складывается из упругой деформации в_е и неупругой пластической деформации _(рис.1) Небольшая доля неупругих деформаций в течение некоторого периода времени после разгрузки восстанавливается (около 10 %).

Эта доля называется деформацией упругого последствия. Если испытываемый образец загружать по этапам и замерять деформации на каждой ступени дважды (сразу после приложения нагрузки и через некоторое время после выдержки под нагрузкой), то получим ступенчатую линию (рис.2). Деформации, измеренные после приложения нагрузки, — упругие и связаны с напряжениями линейным законом. Деформации, развивающиеся за время выдержки под нагрузкой, — неупругие; они увеличиваются с ростом напряжений и на диаграмме имеют вид горизонтальных площадок.

При достаточно большом числе ступеней загружения зависимость между напряжениями и деформациями может быть изображена плавной кривой. Также и при разгрузке, если на каждой ступени замерять деформации дважды (после снятия нагрузки и через некоторое время после выдержки под нагрузкой), то можно получить ступенчатую линию, которую при достаточно большом числе ступеней разгрузки можно заменить плавной кривой, но только уже вогнутой (см. рис. 1).

Свойство бетона, характеризующееся нарастанием неупругих деформаций с течением времени при постоянных напряжениях, называют ползучестью бетона. Деформации ползучести могут в 3...4 раза превышать упругие деформации. При длительном действии постоянной нагрузки, если деформации ползучести нарастают свободно, напряжения в бетоне остаются постоянными.

Свойство бетона, характеризующееся уменьшением с течением времени напряжений при постоянной начальной деформации , называют релаксацией напряжений. Ползучесть и релаксация имеют общую природу и оказывают существенное влияние на работу железобетонных конструкций под нагрузкой.

Природа ползучести бетона объясняется его структурой, длительным процессом кристаллизации и уменьшением количества геля при твердении цементного камня. Под нагрузкой происходит перераспределение напряжений с испытывающей вязкое течение гелевой структурной составляющей на кристаллический сросток и зерна заполнителей. Одновременно развитию деформаций ползучести способствуют капиллярные явления, связанные с перемещением в микропорах и капиллярах избыточной воды под нагрузкой. С течением времени процесс перераспределения напряжений затухает и деформирование прекращается.

5. Продолжение.

Ползучесть разделяют на линейную, при которой зависимость между напряжениями и деформациями приблизительно линейная, и нелинейную, которая начинается при напряжениях R._crc, превышающих границу образования структурных микротрещин. Такое разделение ползучести условно, так как в некоторых опытах наблюдается нелинейная зависимостьидаже при относительно малых напряжениях. Учет нелинейной ползучести имеет существенное значение в практических расчетах предварительно напряженных изгибаемых, внецентренно сжатых и некоторых других элементов.

Опыты с бетонными призмами показывают, что независимо от того, с какой скоростью загружения v было получено напряжение (рис. I.l2,a), конечные деформации ползучести, соответствующие этому напряжению, будут одинаковыми.

С ростом напряжений ползучесть бетона увеличивается; зависимость деформации — время при напряженияхпоказана на рис. 1.12,6.

«+» : В сжатых элементах ползучесть оказывает положительное влияние, т.к. сжатая арматура включается в работу с полным расчетным сопротивлением; при работе изгибаемого элемента ползучесть учитывается в форме эпюры сжимающих напряжений в сжатой зоне бетона.

«-» : в изгибаемых и внецентренно сжатых элементах происходит увеличение прогибов и снижение трещиностойкости элементов; в предварительно напряженной арматуре растягивающие напряжения в ней падают, "теряются".

Загруженный в раннем возрасте бетон обладает большей ползучестью, чем старый бетон. Полз. бетона в сухой среде значительно больше, чем во влажной. Технологические факторы также влияют на ползучесть бетона: с увеличением В/Ц и количества цемента на единицу объема бетонной смеси ползучесть возрастает; бетоны более прочные, плотной структуры обладают меньшей ползучестью.

6. Арматура и ее назначения.

Арматуру в железобетонных конструкциях устанавливают преимущественно для восприятия растягивающих усилий и усиления бетона сжатых зон конструкщи. Необходимое количество арматуры определяют расчетом элементов конструкций на нагрузки и воздействия.

Арматура, устанавливаемая по расчету, называется рабочей; устанавливаемая по конструктивным и технологическим соображениям монтажной. Монтажная арматура обеспечивает, проектное положение, рабочей арматуры в конструкции и более, равномерно распределяет усилия между отдельными, стержнями рабочей арматуры. Кроме того, монтажная арматура может воспринимать обычно не учитываемые расчетом усилия от усадки бетона, изменения температуры конструкции и т. п.

Рабочую и монтажную арматуру объединяют в арматурные изделия — сварные и вязаные сетки и каркасы, которые размещают в железобетонных элементах в соответствии с характером их работы под нагрузкой.

Арматуру классифицируют по четырем признакам. "•'. В зависимости от технологии изготовления различают стержневую и проволочную арматуру. Под стержневой в данной классификации подразумевают арматуру любого диаметра в пределах d=6...40 мм, причем независимо от того, как она поставляется промышленностью — в прутках (d>12 мм, длиной до 13 м) или в мотках (бунтах) (d<10 мм, массой до 1300 кг).

В зависимости от способа последующего упрочнения горячекатаная арматура может быть термически упрочненной, т. е. подвергнутой термической обработке, или упрочненной в холодном состоянии — вытяжкой, волочением.

По форме поверхности арматура бывает периодического профиля и гладкой. Выступы в виде ребер на поверхности стержневой арматуры периодического профиля, рифы или вмятины на поверхности проволочной арматуры значительно улучшают сцепление с бетоном.

По способу применения при армировании железобетонных элементов различают напрягаемую арматуру, т. е.

подвергаемую предварительному натяжению, и ненапря-аемую.

При выборе арматурной стали для применения в конструкциях учитывают ее свариваемость. Нельзя сваривать термически упрочненную арматуру классов VI и высокопрочную проволоку, так как сварка приводит к утрате эффекта упрочнения.

8. Способы упрочнения арматуры: вытяжка в холодном состоянии и термическое упрочнение.

1. Упрочнение вытяжкой в холодном состоянии( вытяжкой или волочением).

Повышение прочности горячекатаной арматурной стали и уменьшение удлинения при разрыве достигают введением в ее состав углерода и различных легирующих добавок: марганца, кремния, хрома и др. Содержание углерода свыше 0,3...0,5 % снижает пластичность и ухудшает свариваемость стали. Марганец повышает прочность стали без существенного снижения ее пластичности. Кремний, повышая прочность стали, ухудшает ее свариваемость. Содержание (каждой) легирующих добавок обычно составляет 0,6...2 %.

2. Термическое упрочнение заключается в термической обработке арматурной стали на специальных станках, суть заключается в нагреве стали с последующим охлаждением в ванных с расплавленных свинцах или масляных ванных.

Существенного повышения прочности горячекатаной арматурной стали достигают термическим упрочнением или холодным деформированием. При термическом упрочнении осуществляются закаливание арматурной стали (нагревом до 800...900 °С и быстрым охлаждением), затем частичный отпуск (нагревом до 300...400 °С и постепенным охлаждением).

7.Механические свойства арматурных сталей, их зависимость от состава и технологии изготовления арматуры. Диаграмма для мягких и твердых сталей.

Механические свойства арматурных сталей выражаются диаграммой σ – ε. В зависимости от наличия ярко выраженной текучести делится на мягкие и твердые стали.

Диаграмма растяжения различных арматурных сталей:

σ_y –предел текучести.

σ_0.2- условный предел текучести.

ε_s- относительное удлинение.

Высоколегированные и термически упрочненные арматурные стали переходят в пластическую стадию постепенно, что характеризуется отсутствием ярко выраженной площадки текучести на кривой (рис. 1.18,6). Для этих сталей устанавливают условный предел текучести — напряжение σ_0,2, при котором остаточные деформации составляют 0,2 %, а также условный предел упругости — напряжение σ_0,02, при котором остаточные деформации равны 0,02 %, и предел упругости σ_sl=0,8 σ_0,2. Пластические деформации арматурных сталей при напряжениях, превышающих предел упругости в диапазоне

σ_s= (0,8... l,3) σ_0,2 могут быть определены по эмпирической зависимости

ε_{S PL}= 0,25(σ_S/ σ_0,2 - 0,8)^з.

Характеристики прочности и деформаций арматурных сталей устанавливают по диаграмме σ_b – ε_b, получаемой из испытания образцов на растяжение. Горячекатаная арматурная сталь, имеющая на диаграмме площадку текучести, обладает значительным удлинением после разрыва — до 25% (мягкая сталь) (рис,1.18,а).

(рис,1.18,а). Напряжение, при котором деформации развиваются без заметного увеличения нагрузки, называется физическим пределом текучести арматурной стали σ_у, напряжение в начале образования шейки, предшествующее разрыву, носит название временного сопротивления арматурной стали σ_и

Повышение прочности горячекатаной арматурной стали и уменьшение удлинения при разрыве достигают введением в ее состав углерода и различных легирующих добавок: марганца, кремния, хрома и др. Содержание углерода свыше 0,3...0,5 % снижает пластичность и ухудшает свариваемость стали. Марганец повышает прочность стали без существенного снижения ее пластичности. Кремний, повышая прочность стали, ухудшает ее свариваемость. Содержание (каждой) легирующих добавок обычно составляет 0,6...2 %.

Существенного повышения прочности горячекатаной арматурной стали достигают термическим упрочнением или холодным деформированием. При термическом упрочнении осуществляются закаливание арматурной стали (нагревом до 800...900 °С и быстрым охлаждением), затем частичный отпуск (нагревом до 300...400 °С и постепенным охлаждением).

1. Механические свойства и виды стальной арматуры.

Арматура железобетонных конструкций сострит из рабо­чих стержней, которые ставят по расчету на действую­щие усилия, и монтажных, служащих для объединения рабочих стержней в арматурные сетки или каркасы (рис. 1.9).

Рассмотрим диаграмму растяжения мягкой стали (рис. 1.10). До предела пропорциональности <т_пч диаг­рамма представляет собой наклонную прямую линию. Это означает, что деформации удлинения е увеличивают­ся пропорционально напряжениям о, т. е. подчиняются закону Гука. Здесь наблюдаются только упругие де­формации, которые после снятия нагрузки исчезают. За­тем диаграмма искривляется и переходит в горизонтальную прямую. Это означает, что кроме упругих появились значительные пластические деформации и сталь течёт без повышения напряжения. Горизонтальная прямая харак­теризует предел текучести стали ст_т. Затем наступает зо­на упрочнения — сталь воспринимает все увеличивающе­еся напряжение, но в ней резко возрастают пластические деформации.Миновав предел прочности (временного сопротивле­ния) <Тв, образец разрушается. При повышении напряже­ния более чем <т_т, затем при разгрузке до 0 и последую­щем повышении напряжения выше а_т вследствие нару­шения структуры металла происходит так называемый наклеп — сталь становится более прочной, но менее пла­стичной. Таким образом, повышается и предел текучести стали. Наклеп используют для получения упрочненной (более прочной) стали с помощью вытяжки.Арматурные стали по механическим свойствам под­разделяют на мягкие, сопротивление которых в конст­рукции определяется пределом текучести сг_т и твердые, для которых основным показателем прочности является предел прочности с_в.Мягкая сталь пластична, на диаграмме имеет явно выраженную площадку текучести. Твердая сталь хрупка, она не течет, а переходит в пластичную стадию посте­пенно, и на диаграмме площадка текучести отсутствует (см. рис. 1.10). По технологии изготовления сталь для арматуры подразделяют на стержневую горячекатаную и проволочную холоднотянутую.Стержневая сталь после прокатки может быть под­вергнута упрочняющей обработке: термической или ме­ханической, например, вытяжкой.В зависимости от характера поверхности сталь может быть гладкой или периодического профиля (для улучше­ния сцепления с бетоном).Механические свойства арматурных сталей зависят от технологии их выплавки и последующей обработки, а также от химического состава стали. Чтобы повысить прочность стали и уменьшить относительную деформа­цию, в ее состав вводят углерод (0,2—0,4 %) и легирую­щие добавки (марганец, кремний, хром и др.) в количе­стве 0,6—2 %

9.Классификация арматуры. Марки и классы арматуры.

Арматуру классифицируют по четырем признакам:

В зависимости от технологии изготовления различают стержневую и проволочную арматуру; под стержневой подразумевают арматуру любого диаметра в пределах d=6...40 мм.

В зависимости от способа последующего упрочнения горячекатаная арматура может быть термически упрочненной, т. е. подвергнутой термической обработке, или упрочненной в холодном состоянии — вытяжкой, волочением.

По форме поверхности арматура бывает периодического профиля и гладкой. Профили улучшают сцепление с бетоном.

По способу применения при армировании железобетонных элементов различают напрягаемую арматуру, т. е. подвергаемую предварительному натяжению, и ненапрягаемую.

Стержневая горячекатаная арматура в зависимости от ее основных механических характеристик подразделяется на шесть классов с условным обозначением: A-I, А-П, A-III, A-IV, A-V, A-V Каждому классу арматуры соответствуют определенные марки арматурной стали с одинаковыми механическими характеристиками, но различным химическим составом. Термическому упрочнению подвергают стержневую арматуру четырех классов; упрочнение в ее обозначении отмечается дополнительным индексом «т»: Ат-III..Ат-VI. Дополнительной буквой С указывается на возможность стыкования сваркой, буквой К — на повышенную коррозионную стойкость. Физический предел текучести σ_у=230... 400 МПа имеет арматура классов A-I, A-II, A-III, условный предел текучести σ_0.2==600...1000МПа — высоколегированная арматура классов A-IV, A-V, A-VI и термически упрочненная арматура.

Арматурную проволоку диаметром 3...8 мм подразделяют на два класса: Вр-1 — обыкновенная арматурная проволока (низкоуглеродистая), предназначенная главным образом для изготовления сварных сеток, допускает сварку; В-II, Вр-II — высокопрочная арматурная проволока (многократно волоченная, углеродистая), применяемая в качестве напрягаемой арматуры предварительно напряженных элементов. сварка не допускается.Периодический профиль обозначается дополнительным индексом «р»: Вр-1, Вр-II.

В качестве ненапрягаемой арматуры применяют имеющие сравнительно высокие показатели прочности стрежневую арматуру класса А-II, A-III, Ат-III, арматурную проволоку класса Вр-1. Арматуру класса A-I можно применять в качестве монтажной, а также для хомутов вязаных каркасов, поперечных стержней сварных каркасов.

В качестве напрягаемой рекомендуется применять стержневую термически упрочненную арматуру, горячекатаную арматуру, арматурные канаты и высокопрочную проволоку.

При выборе арматурной стали для применения в конструкциях учитывают ее свариваемость. Нельзя сваривать термически упрочненную арматуру классов VI и высокопрочную проволоку, так как сварка приводит к утрате эффекта упрочнения.

Класс арматуры на рабочих чертежах указывается обязательно, марка арматуры указывается только в тех случаях, если имеются специальные требования.

Нормативные сопротивления арматуры устанавливают с учетом статистической изменчивости прочности и принимают равными наименьшему контролируемому значению следующих величин: для стержневой арматуры — физического предела текучести или условного предела текучести; для проволочной арматуры— условного предела текучести. Нормами установлена доверительная вероятность нормативного сопротивления арматуры — 0,95. Значения нормативных сопротивлений для различных классов стержневой и проволочной арматуры приведены в СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции».

10. Арматурные сварные изделия:сетки плоские и рулонные, каркасы плоские и пространственные.

Сварные сетки изготовляют по стандарту из обыкновенной арматурной проволоки диаметром 3...5 мм и арматуры класса A-III диаметром 6...10 мм. Сетки бывают рулонные и плоские. В рулонных сетках наибольший диаметр продольных стержней — 7 мм. Рабочей арматурой служат продольные или поперечные стержни сетки, распределительной (монтажной) —сетки, расположенные перпендикулярно рабочим. В качестве рабочей арматуры можно также использовать одновременно стержни сеток обоих направлений. Ширина сетки ограничена размером 3800 мм, длина — массой рулона 900...1300 кг, причем длину сетки принимают по проекту, но не более 9000 мм. Основные параметры сеток в условных обозначениях i

В сетках возможно чередование шага основного v или и и доборного i>i или «1 (обозначается в сортаменте знаком умножения X).

Плоские сварные каркасы (их называют также сетками) изготовляют из одного или двух продольных рабочих стержней и привариваемых к ним поперечных стержней. Концевые выпуски продольных и поперечных стержней каркаса должны быть не менее Q,5di-\-d₂ или 0,5с?2+^1 и не менее 20 мм. Пространственные каркасы конструируют из плоских каркасов, в ряде случаев применяя соединительные стержни.

Качество точечной электросварки каркасов зависит от соотношения диаметров свариваемых поперечных и продольных стержней, которое должно быть не менее Чэ--¹/*,- Наименьшее расстояние между осями свариваемых стержней также зависит от диаметров стержней.

Сварной карка

Сетка сварная арматурная

Напрягаемую арматуру предварительно напряженных конструкций изготовляют из отдельных стержней или проволок, объединяемых в арматурные изделия — канаты и пучки.

Арматурный канат — наиболее эффективная напрягаемая арматура; он состоит из группы проволок, свитых так, чтобы было исключено их раскручивание (рис, 1.21). Вокруг центральной прямолинейной проволоки по

спирали в одном или в нескольких концентрических слоях располагают проволоки одного диаметра. В процессе изготовления каната проволоки деформируются и плотно прилегают друг к другу. Периодический профиль арматурных канатов обеспечивает их надежное сцепление с бетоном, а большая длина делает возможным их применение в длинномерных конструкциях без стыков. Арматурные канаты класса к-п изготовляют из большого числа тонких проволок диаметром 1...3 мм. Применяют их в качестве напрягаемой арматуры для крупных сооружений. Так как они обладают повышенной деформа-тивностью, их подвергают предварительной обтяжке, чтобы уменьшить неупругие деформации.

Арматурные пучки состоят из параллельно расположенных высокопрочных проволок. Проволоки (14, 18 и 24 шт.) располагают по окружности с зазорами, обеспечивающими проникание цементного раствора внутрь пучка, и обматывают мягкой проволокой. В более мощных арматурных пучках вместо отдельных проволок применяют параллельно расположенные канаты. В многорядных пучках число отдельных проволок диаметром 4...5 мм достигает 100 шт. Арматурные пучки промышленностью не поставляются; их изготовляют на строительных площадках или на предприятиях строительной индустрии

11. Соединения арматуры. Стыки арматуры внахлестку и сварные. Соединения арматуры с закладными элементами.

Соединения встык и внахлестку (в накладку).

Сварное соединение является концентратором напряжений и поэтому его можно считать самым уязвимым местом. Даже в том случае, когда прочности сварного шва достаточно, напряжения в месте его устройства концентрируются и разрушения по основному металлу пойдут вблизи шва.

Закладные детали предназначены для сопряжения конструкций друг с другом. Например, закладные детали ригеля привариваются к закладным деталям консолей колонн.

Кроме того, выпуски арматуры железобетонных конструкций также служат для сопряжения конструкций друг с другом. Выпуски арматуры железобетонных плит анкеруются в кладку несущих стен, привариваются к закладным деталям колонн, плит и т.д.

Вследствие изменения структуры стали в районе сварного шва, сталь становится более подвержена коррозии. Это обусловлено также различием сталей шва и арматуры.

Стыки ненапрягаемой рабочей арматуры внахлестку применяются при стыковании сварных и вязаных каркасов и сеток, при этом диаметр рабочей арматуры должен быть не более 36 мм.

Стыки стержней рабочей арматуры внахлестку не рекомендуется располагать в растянутой зоне изгибаемых и внецентренно растянутых элементов в местах полного использования арматуры. Такие стыки не допускаются в линейных элементах, сечение которых полностью растянуто (например, в затяжках арок), а также во всех случаях применения стержневой арматуры класса А-IV и выше. 11. Продолжение.

Стыки растянутой или сжатой рабочей арматуры, а также сварных сеток и каркасов в рабочем направлении должны иметь длину перепуска (нахлестки) l не менее величины l_an,

Стыки сварных сеток и каркасов, а также растянутых стержней вязаных каркасов и сеток внахлестку без сварки должны, как правило, располагаться вразбежку. При этом площадь сечения рабочих стержней, стыкуемых в одном месте или на расстоянии менее длины перепуска l, должна составлять не более 50 % общей площади сечения растянутой арматуры — при стержнях периодического профиля и не более 25 % — при гладких стержнях.

Стыкование отдельных стержней, сварных сеток и каркасов без разбежки допускается при конструктивном армировании (без расчета), а также на тех участках, где арматура используется не более чем на 50 %.

Стыки сварных сеток в направлении рабочей арматуры из гладкой горячекатаной стали класса А-I должны выполняться таким образом, чтобы в каждой из стыкуемых в растянутой зоне сеток на длине нахлестки располагалось не менее двух поперечных стержней, приваренных ко всем продольным стержням сеток (черт. 24). Такие же типы стыков применяются и для стыкования внахлестку сварных каркасов с односторонним расположением рабочих стержней из всех видов арматуры.

Стыки сварных сеток в направлении рабочей арматуры классов А-II и А-III выполняются без поперечных стержней в пределах стыка в одной или обеих стыкуемых сетках

13. Защитный слой бетона и размещение арматуры в сечениях ж.б.элементов

Железобетонные конструкции состоят из совместно работающих стали и бетона. Сталь конструкции подвержена коррозионным процессам под воздействием окружающей среды. Например присутствующий в воздухе оксид углерода соединяясь с молекулами воды превращается в угольную кислоту. А в воздухе кроме оксида углерода может присутствовать оксид серы и других веществ, что особенно актуально для промышленных предприятий.

Известно, что сам бетон обладает щелочной средой, которая будет препятствовать коррозии стальных элементов конструкции нейтрализуя кислотную среду. Защитные свойства бетона широко используются. Так стальные элементы железобетона (каркаса, одиночные стержни, арматурные сетки) располагаются под защитным слоем бетона.

Для продольной рабочей арматуры назначается толщина защитного слоя исходя из условия, что его величина должна быть не менее диаметра арматурного стержня, но не менее 20мм.

Для поперечной арматуры условие аналогичное. Сетки арматурные также должны быть под защитой слоя бетона.

Арматура в сечении железобетонной конструкции должна располагаться симметрично, это связано с равномерным распределением усилий в конструкции и правильной совместной работе бетона.

На нижерасположенном рисунке представлены примеры симметричного расположения арматуры в сечении

13.Продолжение.

симметричного расположения арматуры в сечении.

Арматура может располагаться в один или в несколько рядов.

12.Сцепление арматуры с бетоном, факторы, обеспечивающие сцепление. Анкеровка арматуры в бетоне.

Совокупность факторов обеспечивающих совместную работу арматуры с бетоном называется сцеплением:

Оно обусловлено силами трения, усадкой бетона и обжатием бетоном арматуры, склеиванием бетона с арматурой цементным клеем гелем; и механическим зацеплением бетона за неровности поверхности арматуры;. Периодический профиль обеспечивает достаточно высокий уровень до 40 Мпа сцепление арматуры с бетоном.

В железобетонных конструкциях скольжение армату­ры в бетоне под нагрузкой не происходит благодаря сцеплению материалов.

Усилие сцепления: N=τ_bd,m·πdl_an

В железобетонных конструкциях закрепление концов арматуры в бетоне- анкеровка- достигается запуском арматуры за рассматриваемое сечение на длину зоны передачи усилий с арматуры на бетон (обусловленную сцеплением арматуры с бетоном ), а также с помощью анкерных устройств. Прочность сцепления арматуры с бетоном оценивается сопротивлением выдёргиванию арматурных стержней, заанкерованных в бетоне. На длину анкеровки влияет вид арматуры (ее профиль), диаметр арматуры, прочность бетона, а также от приложения нагрузки(вдавливания арматурного стержня и его выдергивание).

Исследования показывают, что распределение напряжения сцепления арматуры с бетоном по длине стержня неравномерны, а наибольшее напряжение сцепления τ_max не зависит от длины анкеровки. L_ан= f(R_s, R_b, d +F)- длина анкеровки.

Для напрягаемой арматуры: L_p= f(σ_sp, R_bp ,d)

В целях уменьшения длины L_p у арматуры могут быть специальные анкерные устройства. Анкеровка может осуществляться установкой поперечной арматуры. Анкерные устройства могут быть в виде : полукруглых крючков (для гладкой арматуры A-I), приваренных к арматуре шайб, уголков, гаек, кортышей(для стержневой арматуры).

Усилие сцепления: N=τ_bd,m·πdl_an

Для арматуры периодического профиля специальной анкеровки конструкции периодического профиля не требуется.

Гладкая арматура А ₁ анкеруется с помощью крюков.

В необходимых случаях анкеровка может быть обеспечена приваркой рабочей арматуры к закладным элементам, либо отгибом арматуры в сжатую зону

14.Усадка ж.б. и внутренние напряжение в ж.б. элементах.

В железобетонных конструкциях стальная арматура вследствие ее сцепления с бетоном становится внутрен­ней связью, препятствующей усадке бетона. Согласно опытным данным усадка и набухание железобетона в ряде случаев вдвое меньше, чем усадка и набухание бетона Деформация стесненной усадки бето­на приводит к появлению в железобетонном элементе на­чальных, внутренне уравновешенных напряжений — рас­тягивающих в бетоне и сжимающих в арматуре. Под влиянием разности деформаций свободной усадки бетон­ного элемента и стесненной усадки армированного элемента. возникают средние растягивающие напряжения в бетоне

Наибольшие значения этих напряжений находятся в зо­не контакта с арматурой. Деформации являются для арматуры упругими, и в ней возникают сжимающие на­пряжения

Уравнение равновесия внутренних усилий элемента, армированного двусторонней симметричной арматурой, имеет следующий вид: где A_s — площадь сечения арматуры; А—площадь сечения эле­мента.

подставить в (1.22) деформации, выраженные через напряжения по формулам (1.23), (1.24), (1.26),

Следовательно, при усадке железобетона растягива­ющие напряжения в бетоне зависят от деформации сво­бодной усадки бетона, коэффициента армирования класса бетона. С увеличением содержания арматуры в бетоне растягивающие напряжения увеличиваются, и, если они достигают временного сопротивления при растяжении Rbt, то возникают усадочные трещины.

Растягивающие напряжения в бетоне железобетон­ного элемента при деформации стесненной усадки бето­на, армированного односторонней несимметричной ар­матурой, возрастают вследствие внецентренного прило­жения к сечению усилий в арматуре

Начальные растягивающие напряжения в бетоне от усадки способствуют более раннему образованию трещин в тех зонах железобетонных элементов, которые испы­тывают растяжение от нагрузки. Однако с появлением трещин влияние усадки уменьшается. В стадии разру­шения усадка не влияет на несущую способность стати­чески определяемой железобетонной конструкции.

В статически неопределимых железобетонных конст­рукциях (арках, рамах и т.п.) лишние связи препятст­вуют усадке железобетона, вызывая появление допол­нительных внутренних усилий. Влияние усадки эквива­лентно понижению температуры на определенное число градусов. Для того чтобы уменьшить дополнительные усилия от усадки, железобетонные конструкции промышленных и гражданских зданий большой протяженности делят усадочными швами на блоки.

15. Ползучесть железобетона.

Ползучесть железобетона является следствием пол­зучести бетона, т.к бетон пластичное тело. Стальная арматура становится связью, препятствующей свободной ползучести бетона. Стеснен­ная ползучесть в железобетонном элементе под нагруз­кой приводит к перераспределению усилий между арма­турой и бетоном. Этот процесс интенсивно протекает в течение первых нескольких месяцев, а затем в течение длительного времени (более года) постепенно затухает.

В бетоне напряжение уменьшается, а в арматуре увеличивается., это позволяет испытать арматуру с напряжением до 400 МПа, а при благоприятных случаях до 500 Мпа. Формула из тетради σ_s=Е_s х ε_вмах < 400 МПА

В центрально-сжатой железобетонной призме про­дольные деформации арматуры и бетона (рис. 1.38, а) благодаря сцеплению материалов одинаковы

Роль поперечных стержней или хомутов сводится главным образом к предотвращению выпучивания про­дольных сжатых стержней.

Уравнение равновесия внешней нагрузки и внутрен­них усилий в бетоне и продольной арматуре

зависит от времени t и уровня напряжений σь/Rb. Следо­вательно, с течением времени в результате уменьшения коэффициента v при постоянной внешней силе N напря­жение в бетоне согласно формуле (1.32) уменьшается; при этом напряжение в арматуре увеличивается (см. рис. 1.38). При проценте армирования 0,5 % напря­жения в арматуре возрастают через 150 дней более чем в 2,5 раза. С увеличением процента армирования до 2% интенсивность роста

15.Продолжение.

напряжений в арматуре снижается. При мгновенной разгрузке бетон и арматура деформируются упруго, однако остаточные пластические деформации бетона препятствуют восстановлению упру­гих деформаций в арматуре. В результате после раз­грузки арматура будет сжата, а бетон — растянут.

Если растягивающие напряжения в бетоне после разгрузки превысят временное сопротивление растяжению σbt>Rbt, то в бетоне появляются трещины. При повторном загружении эти трещины закрываются.

Релаксация напряжений в бетоне железобетонной призмы наблюдается и при постоянных напряжениях в арматуре в другом эксперименте (рис. 1.33,а). Если в железобетонной призме создать начальные сжима­ющие деформации и

и начальные сжимающие напря­жения в бетоне и арматуре, а затем ввести связи, сохраняющие постоянной длину призмы и препятствующие дальнейшему ее деформированию, то в любой момент времени t после введения связей оказы­вается, что напряжение в бетоне

с течением времени при постоянных напряжениях в ар­матуре уменьшаются (рис. 1.39, б)

На работу железобетонных элементов ползучесть бе­тона оказывает различное влияние:

в коротких сжатых элементах — обеспечивает полное использование прочности бетона и арматуры;

в гибких сжатых элементах — вызывает увеличение начальных эксцентриситетов, что может снизить их не­сущую способность;

в изгибаемых элементах — вызывает увеличение про­гибов;

в предварительно напряженных конструкциях — при­водит к потере предварительного напряжения.

Ползучесть и усадка железобетона протекают одно­временно и совместно влияют на работу конструкции.

16.Стадии напряженно-деформированного состояния в зоне чистого изгиба ж.б. элемента .Два случая разрушения сечения ж.б. элемента. Понятие о граничной относительной высоте сжатой зоны.

стадия I — до появления трещин в бетоне растянутой зоны, когда напряжения в бетоне меньше временного сопротивления растяжению и растягивающие усилия воспринимаются арматурой и бетоном совместно;

стадия II — после появления трещин в бетоне растянутой зоны, когда растягивающие усилия в местах, где образовались трещины, воспринимаются арматурой и участком бетона над трещиной, а на участках между трещинами — арматурой и бетоном совместно;

стадия III — стадия разрушения, характеризующаяся относительно коротким периодом работы элемента, ког-Да напряжения в растянутой стержневой арматуре достигают физического или условного предела текучести, в высокопрочной арматурной проволоке—временного сопротивления, а напряжения в бетоне сжатой зоны — временного сопротивления сжатию. В зависимости от степени армирования элемента последовательность разрушения зон — растянутой и сжатой — может изменяться.

16.

Стадия III (стадия разрушения). С дальнейшим увеличением нагрузки напряжения в стержневой арматуре достигают физического (условного) предела текучести; напряжения в бетоне сжатой зоны под влиянием нарастающего прогиба элемента и сокращения высоты сжатой зоны также достигают значений временного сопротивления сжатию. Разрушение железобетонного элемента начинается с арматуры растянутой зоны и заканчивается раздроблением бетона сжатой зоны. Такое разрушение носит пластический характер, его называют случаем 1. Если элемент в растянутой зоне армирован высокопрочной проволокой с малым относительным удлинением при разрыве (около 4%), то одновременно с разрывом проволоки происходит раздробление бетона сжатой зоны. Разрушение носит хрупкий характер, его также относят к случаю 1.

В элементах с избыточным содержанием растянутой арматуры (переармированных) разрушение происходит по бетону сжатой зоны. Стадия II переходит в стадию III внезапно. Разрушение переармированных сечений всегда носит хрупкий характер при неполном использовании растянутой арматуры; его называют случаем 2.

Ненапрягаемая арматура сжатой зоны сечения в стадии III испытывает сжимающие напряжения, обусловленные предельной сжимаемостью бетона: а1^.е_иьЕ_а. Сечения по длине железобетонного элемента испытывают разные стадии напряженно-деформированного состояния. Так, сечения в зонах с небольшими изгибающими моментами находятся в стадии I; по мере нарастания изгибающих моментов — в стадии II; в зоне с максимальным изгибающим моментом—в стадии III. Разные стадии напряженно-деформированного состояния железобетонного элемента могут возникать и на различных этапах — при изготовлении и предварительном обжатии, транспортировании и монтаже, действии эксплуатационной нагрузки. При обжатии в предварительно напряженном элементе возникают довольно высокие напряжения. Под влиянием развития неупругих деформаций эпюра сжимающих напряжений приобретает криволинейное очертание

.

В процессе последовательного загружения внешней нагрузкой предварительные сжимающие напряжения погашаются, а возникающие растягивающие напряжения приближаются к временному сопротивлению бетона рас-

тяжению (рис. 2.2). Перемещение в глубь сечения ординаты с максимальным напряжением на криволинейной эпюре <зь = ЕьЕ'ь обусловлено последовательным увеличением значений ъь и одновременным уменьшением Е'ь от оси к внешнему краю сечения из-за развития неупругих деформаций. Особенность напряженно-деформированного состояния предварительно напряженных элементов проявляется главным образом в стадии I. Внешняя нагрузка, вызывающая образование трещин, значительно увеличивается (в несколько раз), напряжения в бетоне сжатой зоны и высота этой зоны также значительно возрастают. Интервал между стадиями I и III сокращается. После образования трещин напряженные состояния элементов с предварительным напряжением и без него в стадиях II и III сходны.

17.Метод расчета ж.б. конструкций по предельным состояниям.Две группы предельных состояний.Нормативные и расчетные нагрузки, сопротивления бетона и арматуры. Учет условий эксплуатации и степени ответственности зданий и сооружений.

Предельными считаются состояния, при которых кон­струкции перестают удовлетворять предъявляемым к ним в процессе эксплуатации требованиям, т.е. теряют спо­собность сопротивляться внешним нагрузкам и воздейст­виям или получают недопустимые перемещения или ме­стные повреждения.

Железобетонные конструкции должны удовлетворять требованиям расчета по двум группам предельных со­стояний: по несущей способности (первая группа); по пригодности к нормальной эксплуатации (вторая группа).

Предельные состояния первой группы. По несущей способности!!!

Сюда входят: прочность, устойчивость, потеря формы, потеря положения.

В расчетах на прочность исходят из III стадии напряженно- деформированного состояния. Сечение конструкции обладает необходимой прочностью, если усилия от расчетных нагрузок не превышают усилий, воспринимаемых сечением при расчетных сопротивлениях материалов с учетом коэффициентов условий работы. Усилие от расчетных нагрузок T (например, изгибающий момент или продольная сила) является функцией нормативных нагрузок, коэффициентов надежности и других факторов С (расчетной схемы, коэффициента динамичности и др.). Усилие, воспринимаемое

сечением Т_per является, в свою очередь, функцией формы и размеров сечения S, прочности материалов R_bn, R_sn, коэффициентов надежности по материалам , и коэффициентов условий работы ,.Условие прочности выражается неравенством: T (g_n, v_n, , , C) T_per (S, R_bn, R_sn, , , , )

Поскольку , , , , то можно записать короче:

T (g, v, , C) T_per (S, R_b, R_s, , )

Предельные состояния второй группы. По эксплуатационным характеристикам!!!

Сюда входят: прогиб, трещиностойкость, расчёт по предельной ширине раскрытия трещин.

Расчет по образованию трещин, нормальных и наклонных к продольной оси элемента, выполняют для проверки трещиностойкости элементов, к которым предъявляют требования первой категории, а также чтобы установить, появляются ли трещины в элементах, к трещиностойкости которых предъявляются требования второй и третьей категории. Считается, что трещины, нормальные к продольной оси, не появляются, если усилия T (изгибающие момент или продольная сила) от действия нагрузок не будет превосходить усилия T_crc, которое может быть воспринято сечением элемента:

Считается, что трещины, наклонные к продольной оси элемента, не появляются, если главные растягивающие напряжения в бетоне не превосходят расчетных значений.

Расчет по раскрытию трещин, нормальных и наклонных к продольной оси, заключается в определении ширины раскрытия трещин на уровне растянутой арматуры и сравнения ее с предельной шириной раскрытия:

Расчет по перемещениям заключается в определении прогиба элемента то нагрузок с учетом длительности их действия и сравнении его с предельным прогибом при :

Предельные прогибы устанавливаются различными требованиями: технологическими (работа кранов), конструктивными, физиологическими, эстетико-психологическими. Т.к. все указанные параметры имеют разброс, то вводятся коэффициенты запаса γ_f и

В зависимости от продолжи­тельности действия нагрузки делят на постоянные и вре­менные. Нормативные нагрузки- это нагрузки соответствующие условиям нормальной эксплуатации конструкции, устанавливается нормами или по паспортным данным оборудования. Они устанавливаются норма­ми по заранее заданной вероятности превышения сред­них значений или по номинальным значениям. Норма­тивные постоянные нагрузки принимают по проектным значениям геометрических и конструктивных параметров и по средним значениям плотности. Нормативные вре­менные технологические и монтажные нагрузки уста­навливают по наибольшим значениям, предусмотренным для нормальной эксплуатации; снеговые и ветровые-— по средним из ежегодных неблагоприятных значений или по неблагоприятным значениям, соответствующим определенному среднему периоду их повторений.

Расчетные нагрузки- учитывают возможность изменения нагрузок в неблагоприятную сторону. Их значения при расчете конст­рукций на прочность и устойчивость определяют умно­жением нормативной нагрузки на коэффициент надеж­ности по нагрузке у_f, обычно больше, чем единица, на­пример . Коэффициент надежности при действии веса бетонных и железобетонных конструкций Коэффициент надежности при действии веса кон­струкций, применяемый в расчете на устойчивость по­ложения против всплытия, опрокидывания и скольже­ния, а также в других случаях, когда уменьшение массы ухудшает условия работы конструкции, принят . При расчете конструкций на стадии возведения расчетные кратковременные нагрузки умножают на ко­эффициент 0,8. При расчете конструкций по деформаци­ям и перемещениям (по второй группе предельных со­стояний) расчетные нагрузки принимают равными нор­мативным значениям с коэффициентом

При проектировании конструкций следует учитывать коэффициент надежности по назначению, значение ко­торого зависит от класса ответственности зданий (степень ответственности зданий и сооружений опре­деляется размером материального и социального ущер­ба при достижении конструкциями предельных состоя­ний) или сооружений. На коэффициент надежности по назначению следует делить предельные значения несущей способно­сти, расчетные

17. Продолжение.

значения сопротивлений, предельные зна­чения деформаций, раскрытия трещин или умножать на этот коэффициент расчетные значения нагрузок, усилий или иных воздействий. Установлены три класса ответст­венности зданий и сооружений:

касса I - здания и сооружения, имеющие обоснованное народнохозяйственное и (или) социальное значение; главные корпуса ТЭС, АЭС; телевизионные башни; крытые спортивные сооружения с трибунами; здания театров, кинотеатров, цирков, рынков, учебных заведений, детских дошкольных учреждений, музеев, государственных архивов и т. п.;

класс II здания и сооружения промыш­ленного и гражданского строительства (не входящие в классы I и III);

класс III различные склады без процессов сортировки и упаковки, одноэтажные жилые дома, вре­менные здания и сооружения.

Нормативными сопротивлениями бетона являются: сопротивление осевому сжатию призм (призменная прочность) и сопротивление осевому растяжению , которые определяются в зависимости от класса бетона по прочности (при обеспеченности 0,95).

_{Нормативную призменную прочность определяют по эмпирической формуле} при этом

Нормативное сопротивление осевому растяжению определяют в соответствии с зависимостью . Более точное значение определяют испытаниями. Оно зависит от прочности цементного камня на растяжение и сцепления его с зернами заполнителя. Согласно опытным данным Прочность бетона на срез и скалывание. В чистом виде срез представляет собой разделение элемента на две части по сечению, к которому приложены перерезывающие силы. При этом существенное сопротивление срезу оказывают зерна крупных заполнителей, работающие, как шпонки, в плоскости среза. Временное сопротивление

Продолжение 17

бетона на срез можно определить по эмпирической зависимости .

Сопротивление бетона скалыванию возникает при изгибе железобетонных балок до появления в них наклонных трещин. Скалывающие напряжения по высоте сечения изменяются по квадратной параболе. Временное сопротивление скалыванию при изгибе, согласно опытным данным, в 1,5..2 раза больше .

Расчетные сопртивления бетона для предельных состояний 1 группы определяют делением на нормативные коэффициенты надежности бетона:

на сжатие

на растяжение , берутся из 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции».

Для предельных состояний 2-й группы значение коэффициентов надежности , т.е. расчетные сопротивления принимаются равными нормативным.

Это объясняется тем ,что наступление предельных состояний 2-й группы не приводит к обрушению сооружений и менее опасно, чем наступление предельных состояний 1-й группы.

При необходимости в расчете ж/б конструкций расчетные сопротивления умножают на коэффициенты условий работы , которые учитывают: длительность действия нагрузки, условия изготовления и эксплуатации и т. д.

18. Конструктивные особенности изгибаемых ж.б. элементов: монолитных плит и балок, сборных панелей, балок покрытий и перекрытий.

Изгибаемые элементы работают на действие изгибающего момента и поперечной силы под действием нагрузок (внешние нагрузки, собственный вес). Такие элементы будут испытывать деформации в виде изгиба. В верхней зоне которых происходит сжатие, а в нижней растяжение (при условии свободного операния). Так как бетон плохо работает на растяжение, в растянутой зоне конструкций устанавливается продольная арматура. У опор конструкции значение поперечной силы максимально, поэтому устанавливается поперечная арматура. У конструкций без предварительного напряжения продольная и поперечная арматура объединяются в каркас. Каркасы бывают плоскими и пространственными. Они устраиваются в элементах прямоугольного и таврового сечения – в балках, прогонах, ригелях, плитах сборных и монолитных.

У монолитных плит перекрытия выделяются главные и вспомогательные балки, на которые передает нагрузки полка плиты.

Полка монолитной плиты армируется арматурными сетками в верхней и в нижней зонах. Так же армируются плоские плиты

Сборные плиты покрытия и перекрытия по конструкции могут быть многопустотными (с круглыми, овальными пустотами), ребристыми и лоткового типа. Ребра таких плит армируются каркасами, полки сетками. Балка прямоугольного сечения

Балка таврового сечения

Плоская плита

Ребристая плита

Монолитное перекрытие

19. Расчет прочности изгибаемых ж.б.элементов прямоугольного сечения с одиночной арматурой: расчетная схема и расчетные формулы.

Эквивалентная расчетная схема поперечного сечения представлена на рисунке

Рисунок «Расчетная схема поперечного сечения»

где:

b = мм – ширина сечения;

h = мм – высота сечения;

a = мм – расстояние от нижней грани сечения до центра тяжести растянутой арматуры;

As = мм² – площадь поперечного сечения растянутой арматуры;

x = мм – высота сжатой зоны сечения.

Бетон конструкции B25, Rb = МПа – расчетное значение сопротивления бетона сжатию.

Арматура сжатая класса A – II, Rsс = МПа – расчетное значение сопротивления арматуры сжатию, nØn; арматура растянутая класса A - III Rs = МПа – расчетное значение сопротивления арматуры растяжению, nØn.

Высота сжатой зоны бетона: мм. Относительная высота сжатой зоны бетона: Проверяем условие:

, где

Значение несущей способности на действие изгибающего момента определяется исходя из выполнения или не выполнения условия .

а) при

МПа;

б) при x > x_R — из условия

МПа,

где a_R = x_R · (1 – 0,5 · x_R)

Данный расчет ограничен железобетонными конструкциями прямоугольного сечения с арматурой в растянутой зоне бетона.

20.Расчет прочности изгибаемых ж.б.элементов прямоугольного сечения, с двойной арматурой: расчетная схема и расчетные формулы.

Рисунок «Расчетная схема поперечного сечения»

где:

b = мм – ширина сечения;

h = мм – высота сечения;

a = мм – расстояние от нижней грани сечения до центра тяжести растянутой арматуры;

a΄ = мм – расстояние от верхней грани сечения до центра тяжести сжатой арматуры;

As΄ = мм² – площадь поперечного сечения сжатой арматуры;

As = мм² – площадь поперечного сечения растянутой арматуры;

x = мм – высота сжатой зоны сечения.

Бетон конструкции B25, Rb = МПа – расчетное значение сопротивления бетона сжатию.

Арматура сжатая класса A – II, Rsс = МПа – расчетное значение сопротивления арматуры сжатию, nØn; арматура растянутая класса A - III Rs = МПа – расчетное значение сопротивления арматуры растяжению, nØn.

Высота сжатой зоны бетона:

мм. Относительная высота сжатой зоны бетона: Проверяем условие:, где .

Значение несущей способности на действие изгибающего момента определяется исходя из выполнения или не выполнения условия .

а) при

МПа;

б) при x > x_R — из условия

МПа,

где a_R = x_R · (1 – 0,5 · x_R) .

21. Расчет прочности изгибаемых ж.б.элементов таврового сечения.

Расчет сечений, имеющих полку в сжатой зоне, при x = х/h₀ £ x_R должен производиться в зависимости от положения границы сжатой зоны:

а) если граница проходит в полке (черт. а), т. е. соблюдается условие

расчет производится как для прямоугольного сечения шириной b’_f ;

б) если граница проходит в ребре (черт. б), т. е. условие не соблюдается, расчет производится из условия

при этом высота сжатой зоны бетона х определяется из формулы

Черт. Положение границы сжатой зоны в сечении изгибаемого железобетонного элемента

а — в полке; б — в ребре

Значение b’_f вводимое в расчет, принимается из условия, что ширина свеса полки в каждую сторону от ребра должна быть не более 1/6 пролета элемента и не более:

а) при наличии поперечных ребер или при h’_f ³ 0,1h — 1/2 расстояния в свету между продольными ребрами; б) при отсутствии поперечных ребер или при расстояниях между ними больших, чем расстояния между продольными ребрами, h’_f < 0,1h – 6 h’_f; в) при консольных свесах полки:

при h’_f ³ 0,1h ............................................. 6 h’_f;

0,05h £ h’_f < 0,1h ................................. 3 h’_f

" h’_f < 0,05h .............. свесы не учитываются

При расчете по прочности изгибаемых элементов рекомендуется соблюдать условие х£x_Rh₀. В случае, когда площадь сечения растянутой арматуры по конструктивным соображениям или из расчета по предельным состояниям второй группы принята большей, чем это требуется для соблюдения условия х £ x_Rh₀, расчет следует производить по формулам для общего случая (см. п. 3.28*).

Если полученное из расчета по формулам (29) или (32) значение х > x_Rh₀, допускается производить расчет из приведенных выше условий определяя высоту сжатой зоны соответственно из формул:

где

здесь x = х/h₀ (x подсчитывается при значениях R_s с учетом соответствующих коэффициентов условий работы арматуры);

s_sp ¾ определяется при коэффициенте g_sp > 1,0.

Для элементов из бетона класса B30 и ниже с ненапрягаемой арматурой классов А-I, А-II, А-III и Вр-I при x > x_Rh₀ допускается также производить расчет из условий (28) и (31), подставляя в них значение х = x_Rh₀.

22.Конструктивные требования , по постановке поперечной арматуры (хомутов) в изгибаемых ж.б.элементах.

На участках не менее ¼ пролета балки хомуты устанавливаются с шагом не более ½ высоты балки и не более 150 мм балки

150≥ S _w1≤ 1/2 h_б h_б ≤450 мм

500≥ S _w1≤ 1/3 h_б h_б>450 мм

500≥ S _w2≤ 3/4 h_б

Из условия свариваемости диаметр хомутов не менее 4 мм. 4 мм≤ d _w ≥ 1/4 d_L ;

Несущая способность хомутов ( поперечной арматуры) на ед. определяется по формуле

q_sw= R_sw A_sw/ S _w

A_sw =na _sw

Кро­ме продольной рабочей растянутой арматуры в балках всегда есть поперечная арматура в виде хомутов при ар­мировании отдельными стержнями (рис. 3.4, б) или в виде вертикальных (поперечных) стержней при армировании сварными каркасами (рис. 3.4, в). Поперечное се­чение балок, армированных отдельными стержнями, по­казано на рис. 3.4, г, д, а сварными каркасами на рис. 3.4, е, ж.

Поперечные вертикальные стержни или хомуты свя­зывают между собой растянутую и сжатую зоны изгиба­емой конструкции и воспринимают скалывающие и глав­ные растягивающие напряжения.

В монолитных железобетонных конструкциях плита, покоящаяся на балках балочной клетки, монолитно сое­диняется с балками, образуя в поперечном сечении тав­ровый профиль.

Чтобы снизить массу сборных плит, их выполняют с пустотами или в виде ребристых панелей, опирающихся своими несущими бортовыми ребрами непосредственно на главные балки, которые изготовляют двутавровыми, прямоугольными и тавровыми.

Характер армирования сборных изгибаемых элемен­тов не отличается от армирования соответствующих мо­нолитных.

Сопряжение сборных элементов между собой осуще­ствляется специально предусматриваемыми стыковыми устройствами на сварке или замоноличиванием бетоном специальных выпусков арматуры. Площадь сечения продольной и поперечной армату­ры определяют расчетом, однако при назначении диамет­ров

арматурных стержней следует руководствоваться также конструктивными соображениями.

В сборных балках таврового сечения наряду со свар­ными каркасами в ребрах для армирования полки при­меняют сварные сетки (рис. 3.5,

23.Конструктивные особенности сжатых ж.б.элементов: форма и мин.размеры поперечных сечений,армирование продольное и поперечное.

К сжатым железобетонным элементам относятся колонны. Они могут быть монолитными и сборными. По форме поперечного сечения – прямоугольными, круглыми, квадратными.

Бетон хорошо работает на сжатие, однако, для увиличения несущей способности сжатые элементы армируются продольной рабочей арматурой. Она устраивается по всей протяженности конструкции. Консоли колонн так же армируются.

Минимальный размер поперечного сечения 250 мм. Арматура должна располагаться на глубине защитного слоя величиной не менее диаметра арматуры и не менее 20мм.

Поперечная арматура имеет учащенный шаг у опор, консолей, оголовка колонны.

24. Расчет прочности сжатых ж.б.элементов с случайными эксцентриситетами.

При нагружении элементов любого симметричного сечения, внецентренно сжатых в плоскости симметрии, до предела их несущей способности в стадии III наблюдается два случая разрушения.

Случай 1 относится к внецентренно сжатым элементам с относительно большими эксцентриситетами продольной силы. Напряженное состояние (как и разрушение элемента) по характеру близко к напряженному состоянию изгибаемых непереармированных элементов. Часть сечения, более удаленная от точки приложения силы, растянута, имеет трещины, расположенные нормально к продольной оси элемента; растягивающее усилие этой зоны воспринимается арматурой. Часть сечения, расположенная ближе к сжимающей силе, сжата вместе с находящейся в ней арматурой. Разрушение начинается с достижения предела текучести (физического или условного) в растянутой арматуре. Разрушение элемента завершается достижением предельного сопротивления бетона и арматуры сжатой зоны при сохранении в растянутой арматуре постоянного напряжения, если арматура обладает физическим пределом текучести, или при возрастании напряжения, если арматура физического предела текучести не имеет.

Процесс разрушения происходит постепенно, плавно.

Случай 2 относится к внецентренно сжатым элементам с относительно малыми эксцентриситетами сжимающей силы. Этот случай охватывает два варианта напряженного состояния: когда все сечение сжато); когда сжата его большая часть, находящаяся ближе к продольной силе, а противоположная часть сечения испытывает относительно слабое растяжение. Разрушается элемент вследствие преодоления предельных сопротивлений в бетоне и арматуре в части сечения, расположенной ближе к силе. При этом напряжения (сжимающие или растягивающие) в части сечения, удаленной от сжимающей силы, остаются низкими; прочность материалов здесь недоиспользуется.

43. Конструктивные схемы стропильных ферм. Армирование сечений элементов,опорного узла,узла нижнего пояса.

44. Конструкции подстропильных балок с опиранием поверху.

46.Конструкции подстропильных балок треугольного очертания с опиранием понизу.

45. Констукции подстропильных балок с параллельными поясами

Балки с параллельными поясами пролетом 12 и 18м разработаны для покрытий с нулевым уклоном кровли, имеют двутавровые сечения и выполняются с напрягаемой арматурой.

Высота балок с параллельными поясами принята 1200мм для пролетов 12м и 1500мм для пролетов 18м.

Балки для пролетов 18м могут устанавливаться на подстропильные конструкции.

Изготовляются балки из бетона классов В20...В40.

Балки с ненапрягаемой рабочей арматурой армируются сварными каркасами с рабочей арматурой класса А-2 и А-3, монтажной и поперечной - класса А-1.

В предварительно напряженных балках в качестве напрягаемой арматуры применяются высокопрочная проволока, стержневая горячекатаная сталь периодического профиля и канатная арматура.

Балки покрытия с напрягаемой арматурой, натягиваемой на упоры, нашли широкое применение в массовом промышленном строительстве. Их изготовляют на линейных стендах. Стенку таких балок армируют сварными каркасами, продольные стержни которых являются монтажными, а поперечные - расчетными, обеспечивающими прочность балки по наклонным сечениям.

Балки с арматурой, натягиваемой на бетон, могут состоять из отдельных блоков с каналами в нижней зоне. При сборке в каналы заводят арматуру в виде пучков высокопрочной проволоки или стержней периодического профиля. Зазоры между блоками заполняют раствором, после затвердения, которого арматуру натягивают и закрепляют.

Балки с арматурой, натягиваемой на бетон, изготовляют и цельными. При этом арматуру, размещенную заранее в трубках из листовой стали, закладывают в форму, и после достижения бетоном необходимой прочности натягивают.

а - сегментные; б, в - безраскосные; е, с параллельными поясами.

47.Конструкции подстропильных ферм.

50. Колонны двутавровые для зданий с мостовыми кранами.

Колонны. По расположению в плане подразделяются на колонны крайних и средних рядов. Различают также колонны для бескрановых и крановых зданий. Для бескрановых зданий высотой до 9,6 м сборные колонны имеют постоянное сечение; при большей высоте сечение переменное. Для крановых зданий сечение всех колонн переменное, развитое в их подкрановой части.

Металлические колонны применяют в основном для крановых ( с кранами грузоподъемностью не ниже 20 т) и для высоких зданий.Условия статической работы: колонны, защемленные в фундамент, работают на внецентренное сжатие; бескрановые - с малым эксцентриситетом; крановые - с большим. Для восприятия опорного момента, действующего в плоскости пролета, сечения колонн развивают в этом направлении. При увеличении высоты колонн растет величина опорного момента и по условиям оптимизации форма сечения колонн изменяется в такой последовательности: прямоугольная, двутавровая, двухветвевая - для железобетонных колонн; двутавровая, то же с развитыми полками, двухветвевая - для металлических. Для очень тяжелых кранов (свыше 100 т) монтируют раздельные металлические колонны ). Для кранов до 30 т и для бескрановых зданий применяют также железобетонные центрифугированные колонны .

Длину колонн принимают с учетом высоты помещения и глубины заделки их в фундамент, которая принимается:

- для колонн прямоугольного и двутаврового сечения с мостовыми кранами - 850мм;

Унифицированные размеры сечений колонн применяют следующие:

- для прямоугольных -400X400, 400X600, 400X800, 500X500, 500X600 и 500X800мм;

- для двутавровых - 400X600 и 400X800 мм;

Колонны с консолями состоят из подкрановой и надкрановой (верхней) части. Надкрановую часть, поддерживающую элементы покрытия, называют надколонником. В двухветвевых колоннах надколонник делают из одной ветви, вследствие чего для опирания подкрановых балок создаются уступы. Просветы между ветвями двухветвевых колонн используютсядля пропуска технологических и сантехнических коммуникаций.

Для крепления к колоннам стропильных конструкций (ферм или балок) на оголовках колонн расположены опорные стальные листы и анкеры. Кроме того, для крепления подкрановых балок предназначены закладные детали, находящиеся на консолях колонн. Колонны продольных наружных рядов имеют по высоте через каждые 1200 мм стальные закладные детали для крепления к ним стеновых панелей. Для выверки по разбивочным осям на всех гранях колонн, а также на двух гранях каждой консоли наносят вертикальные риски в виде треугольных канавок глубиной по 50 мм. Риски делают на уровне верха фундаментного стакана, на верхнем конце колонны и на боковых гранях подкрановых и других консолей.

48. Колонны промышленных зданий без мостовых кранов.

49.Сплошные прямоугольные ступенчатые колонны для зданий с мостовыми кранами.

51. Колонны двухветвевые для зданий с мостовыми кранами.

Железобетонные колонны а, б - для крайних и средних рядов бескрановых зданий; в, г - для крайних и средних рядов зданий, оборудованных кранами, прямоугольные; д, е-то же, двухветвевые; 1 - закладные детали; 2 -стальной оголовок; 3 - анкерные болты

По расположению в плане их подразделяют на колонны крайних и средних рядов. Те и другие могут быть бесконсольными и консольными. Бесконсольные применяют в пролетах без мостовых кранов или с подвесными кран-балками, а колонны, с консолями - в пролетах, оборудованных мостовыми кранами. В зависимости от вида поперечного сечения колонны бывают прямоуголь­ные, двутаврового профиля и двухветвевые.

48.49.51. продолжение.

В бескрановых пролетах и в пролетах с подвесным подъемно-транспортным оборудованием грузоподъемностью до 5 т унифицированные сборные железобетонные колонны при шаге 6 и 12 м выполняют:

- при высоте помещений 3,6...9,6 м и пролетах 12; 18; 24 м - постоянного сечения;

- при высоте помещений 10,8 и 12,6 м и пролетах 18; 24; 30 м, а также при высоте помещений 14,4; 16,2 и 18 м и пролетах 24; 30; 36 м - переменного по высоте сечения, в нижней части - сквозными.

Унифицированные размеры сечений колонн применяют следующие:

- для прямоугольных -400X400, 400X600, 400X800, 500X500, 500X600 и 500X800мм;

- для двутавровых - 400X600 и 400X800 мм;

-для двухветвевых - 400X1000; 500X1000,500X1300, 500x1400, 500X1500,600X1400, 600Х 1900, 600X2400 мм.

Колонны с консолями состоят из подкрановой и надкрановой (верхней) части. Надкрановую часть, поддерживающую элементы покрытия, называют надколонником. В двухветвевых колоннах надколонник делают из одной ветви, вследствие чего для опирания подкрановых балок создаются уступы. Просветы между ветвями двухветвевых колонн используются для пропуска технологических и сантехнических коммуникаций.

Длину колонн принимают с учетом высоты помещения и глубины заделки их в фундамент, которая принимается:

- для колонн прямоугольного сечения без мостовых кранов - 750 мм;

- для колонн прямоугольного и двутаврового сечения с мостовыми кранами - 850мм;

- для двухветвевых колонн - 900...1200 мм.

Для крепления к колоннам стропильных конструкций (ферм или балок) на оголовках колонн расположены опорные стальные листы и анкеры. Кроме того, для крепления подкрановых балок предназначены закладные детали, находящиеся на консолях колонн. Колонны продольных наружных рядов имеют по высоте через каждые 1200 мм стальные закладные детали для крепления к ним стеновых панелей

48.49.51. продолжение.

Для выверки по разбивочным осям на всех гранях колонн, а также на двух гранях каждой консоли наносят вертикальные риски в виде треугольных канавок глубиной по 50 мм. Риски делают на уровне верха фундаментного стакана, на верхнем конце колонны и на боковых гранях подкрановых и других консолей.

При шаге колонн 12 м и длине стеновых панелей 6 м помимо основных колонн в зданиях предусматривают второстепенные колонны (фахверковые). Фахверковые колонны устанавливают также в торцах зданий для восприятия ветровых усилий элементами заполнения стены. При высоте помещений до 4,2 м фахверковые колонны делают из стальных прокатных профилей, а при большей высоте - из железобетона. Длину торцовых железобетонных фахверковых колонн принимают на 100...150 мм меньше основных колонн, чтобы образовать зазор между их верхом и нижним поясом стропильных конструкций покрытия. Фахверковые колонны жестко заделывают в фундаментах и шарнирно крепят к элементам покрытия.