18. Конструктивные особенности внецентренно нагруженных жб конструкций и величина случайного эксцентриситета.

К центрально-сжатым элементам условно относят: промежуточные колонны в зданиях и сооружениях; верх­ние пояса ферм, загруженных по узлам; восходящие раскосы и стойки ферменной решетки, а так­же некоторые другие конструктивные элементы. В дей­ствительности, из-за несовершенства геометрических форм элементов конструкций, отклонения их реальных размеров от назначаемых по проекту, неоднородности бетона и других причин обычно центральное сжатие в чистом виде не наблюдается, а происходит внецентрен­ное сжатие с так называемыми случайными эксцентри­ситетами.

По форме поперечного сечения сжатые элементы со случайным эксцентриситетом выполняют чаще всего квадратными или прямоугольными, реже круглыми, мно­гогранными, двутавровыми. Размеры поперечного сече­ния колонн определяют расчетом. В целях стандар­тизации опалубки и арматурных каркасов размеры прямоугольных колонн назначают кратными 50 мм, предпочтительнее кратными 100 мм. Чтобы обеспечить хорошее качество бетонирования, монолитные колонны с поперечными размерами менее 250 мм не рекоменду­ется применять. В условиях внецентренного сжатия на­ходятся колонны одноэтажных производственных зданий, загруженные давлением от кранов, верхние пояса без­раскосных ферм, стены прямоугольных в плане подзем­ных резервуаров, воспринимающие боковое давление грунта или жидкости и вертикальное давление от покры­тия (рис. 4.2). В них действуют сжимающие силы N и изгибающие моменты М поперечные силы Q.

Расстояние между направлением сжимающей силы и продольной осью элемента называется эксцентриси­тетом. В общем случае в любом месте элемента статически определимых конструкций значение эксцентриситета определяют по выражению:

Для элементов статически неопределимых конструкций принимают:

По нормам случайные эксцентриситеты следует принимать равными большему из следующих значений: 1/30 высоты сечения элемента; 1/600 длины элемента (или ее части между местами, закрепленными от поперечных перемещений). В сборных конструкциях следует учитывать возможность образования случайного эксцентриситета вследствие смещения элементов на опорах из-за неточности монтажа; при отсутствии опытных данных значение этого эксцентриситета принимают не менее 10 мм.

Внецентренно сжатые элементы целесообразно вы­полнять с развитыми поперечными сечениями в плоско­сти действия момента.

Для сжатых элементов применяют бетон классов по прочности на сжатие не ниже В 15, для сильно загружен­ных - не ниже В25.

Колонны армируют продольной стержневой армату­рой диаметром 12...40 мм (рабочая арматура), преиму­щественно горячекатаной стали класса A-III и термоме­ханически упрочненной Ат-ШС, а также поперечной стержневой горячекатаной арматурой классов A-III А-II, A-I и проволокой класса B-I (рис. 4.3). Продольную и поперечную арматуру сжатых со случайными эксцент­риситетами и внецентренно сжатых элементов объединяют в плоские и пространственные каркасы, сварные, или вязаные (рис. 4.4, 4.5).

Насыщение поперечного сечения продольной арма­турой элементов, сжатых со случайными эксцентрисите­тами, оценивают коэффициентом по формуле:

или процентом армирования (значения в 100 раз боль­ше), где под подразумевается суммарная площадь се­чения продольных стержней. В практике для сжа­тых стержней обычно принимают армирование не более 3%.

19. Усадка,ползучесть бетона чем они вызваны. Влияние усадки, ползучести на работу ж\б конструкций

Зависимость м-у поперечной и наружной деформацией

Ползучесть бетона - это св-во увеличения не упругих деформаций при действии нагрузки. В гибких сжатых элементах вызывает увеличение эксцентриситета, который возникает при внецентренном сжатии, и снижение несущей способности. В изгибаемых элементах приводит к увеличению прогибов во времени, а в предварительно напряжённых – к потере предварительного напряжения.

Усадка-это свойство бетона уменьшаться в объеме при твердении в сухих условиях (в обычной воздушной среде) и увеличиваться в объеме при твердении в воде (набу­хание бетона). Приводит к растяжению в бетоне и сжатию в арматуре. Поэтому в бетоне возможно образование трещин.

Факторы влияющие на ползучесть и усадку: влажность среды, возраст бетона, водоцементное отношение бетонной смеси и др.

Ползучесть бетона учитывается в расчётах при помощи системы коэффициентов. Отрицательное влияние усадки учитывают деформационными швами.

Температурные деформации определяются коэф.линейной температ. деформации t для бетона =1*

Факторы влияющие на усадку и ползучесть бетона:

1.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;

2.количества воды - чем больше W /C, тем больше усадка; с увеличением W /C и количества цемента на еди­ницу объема бетонной смеси ползучесть возрастает;

3.влажность среды. Чем меньше влажность окружающей среды, тем больше усадочные деформации и выше скорость их роста. Ползучесть бетона в сухой среде значительно больше, чем во влажной.

4.возраст бетона. Загруженный в раннем возрасте бетон обладает боль­шей ползучестью, чем старый бетон.

Усадка

Отрицательное влияние усадки учитывается деформационными швами: температурно-усадочные швы; осадочные (делят по всей высоте здания). Обычно усадка бетона происходит наиболее интенсивно в начальный период твердения и в течение первого года, в дальнейшем она постепенно затухает. Усадка бе­тона под нагрузкой при длительном сжатии ускоряется, а при длительном растяжении, наоборот, замедляется. От 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) - увеличивают усадку.

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 не прореагировав­шими частицами цемента. 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 ж/б конструкций; их учиты­вают расчетными коэффициентами.

Ползучесть

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. Когда же связи в бетоне (например, стальная арматура) ограни­чивают свободное развитие ползучести (стесненная пол­зучесть), то напряжения в бетоне уменьшаются. 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 ж/б к. под нагрузкой.

Тех­нологические факторы влияют на ползучесть бе­тона: с по­вышением прочности зерен заполнителей, повышением прочности бетона, его класса она уменьшается. Бетоны на пористых заполнителях обладают несколько большей ползучестью, чем тяжелые бетоны.

Ползучесть 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. Температурные деформации определяются коэффициентом линейной температурной деформации λ_t: λ_t = 1· 10 ^-5 град ^-1

Ползучесть разделяют: на линейную, при которой за­висимость между напряжениями и деформациями при­близительно линейная, и нелинейную, которая начинает­ся при напряжениях Rcrc, превышающих границу образо­вания структурных микротрещин.

Такое разделение ползучести условно, так как в некоторых опытах наблю­дается нелинейная зависимость и даже при относи­тельно малых напряжениях. Учет нелинейной ползучести имеет значение в практических расчетах предварительно напряженных изгибаемых, внецентренно сжатых и некоторых других элементов. Ползучесть бетона учитывается в расчетах при помощи системы коэффициентов.

Опыты с бетонными призмами показывают, что неза­висимо от того, с какой скоростью загружения было получено напряжение (рис. 1.12, а), конечные дефор­мации ползучести, соответствующие этому напряжению, будут одинаковыми. С ростом напряжений ползучесть бетона увеличивается; зависимость деформации – время при напряжениях показана на рис. 1.12, б.

Ползучесть и усадка бетона развиваются совместно. Поэтому полная деформация бетона представляет собой сумму деформаций: упругой деформацией ползучести и усадки. Однако в то время как усадка носит ха­рактер объемной деформации, ползучесть развивается главным образом в направлении действия усилия.