
- •И.В. Молев основы железобетонных конструкций
- •1.1. Определение и сущность железобетона
- •1.2. Достоинства и недостатки железобетона.
- •1.3. Виды железобетонных конструкций и область их применения железобетона.
- •1.4. Краткие исторические сведения о возникновении и развитии железобетона.
- •Виды бетона и предъявляемые к нему требования
- •2. Структура (строение) бетона
- •3. Усадка бетона и начальные напряжения
- •4. Прочность бетона
- •1.5. Классы и марки бетона
- •6. Деформативность бетона
- •7. Модуль деформаций бетона
- •Арматура для железобетонных конструкций
- •1. Назначение арматуры и требования к ней
- •2. Виды арматуры
- •3. Физико-механические свойства арматурных сталей
- •4. Классификация арматуры по основным характеристикам. Сортамент арматуры
- •5. Сварные арматурные изделия
- •6. Соединения арматуры
- •Основные свойства железобетона
- •1. Общие сведения
- •2. Содержание арматуры
- •3. Значение трещиностойкости
- •4. Сцепление арматуры с бетоном
- •5. Анкеровка арматуры в бетоне
- •6. Усадка бетона при наличии арматуры
- •7. Ползучесть бетона при наличии арматуры
- •8. Коррозия железобетона и меры защиты от неё
- •9. Защитный слой бетона и минимальные расстояния между стержнями
- •1. Методы расчёта железобетонных конструкций
- •2. Сущность метода расчета конструкций по предельным состояниям
- •3. Две группы предельных состояний
- •4. Расчётные факторы
- •5. Классификация нагрузок. Нормативные и расчётные нагрузки
- •6. Степень ответственности зданий и сооружений
- •7. Нормативные и расчётные сопротивления бетона
- •8. Нормативные и расчётные сопротивления арматуры
- •9. Структура расчётных формул
- •1. Три стадии напряжённо-деформированного состояния железобетонных элементов
- •2. Классификация изгибаемых элементов
- •3. Основы конструирования изгибаемых элементов
- •2.2. Плиты
- •Расчет изгибаемых элементов на почность по сечениям нормальным к продольной оси элемента
- •1. Предпосылки расчёта на прочность по нормальным сечениям
- •2. Расчёт изгибаемых элементов прямоугольного сечения с одиночной арматурой
- •3. Понятие о минимальном проценте армирования
- •4. Типы задач по расчёту изгибаемых элементов прямоугольного сечения
- •Расчет изгибаемых элементов таврового сечения с одиночной арматурой
- •1. Общие сведения
- •2) Расчёт прочности изгибаемых элементов таврового сечения по I случаю расчёта
- •3) Расчёт прочности изгибаемых элементов таврового сечения по II случаю расчёта
- •Расчет изгибаемых элементов на почность по сечениям наклонным к продольной оси элемента
- •1. Общие положения
- •1). Разрушение от действия изгибающего момента .
- •2). Разрушение от действия поперечной силы.
- •3). Разрушение бетонной полосы между наклонными трещинами.
- •2. Расчёт изгибаемых элементов по сжатой бетонной полосе между наклонными сечениями
- •3. Расчёт изгибаемых элементов по наклонным сечениям на действие поперечных сил (расчёт поперечной арматуры)
- •4. Расчёт изгибаемых элементов по наклонным
- •5. Конструктивные требования к постановке поперечной арматуры
- •2. Основы конструирования сжатых элементов
- •3. Расчёт элементов сжатых со случайным эксцентриситетом в форме центрального сжатия
- •Расчет внецентренно сжатых элементов
- •1. О характере работы и разрушения внецентренно сжатых элементов
- •Учёт влияния прогиба элемента
- •3. Расчёт сжатых элементов прямоугольного сечения в случае больших эксцентриситетов
- •4. Расчёт сжатых элементов прямоугольного сечения в случае малых эксцентриситетов
- •1. Общие сведения и конструктивные особенности
- •2. Расчёт прочности центрально растянутых элементов
- •3. Расчёт прочности элементов прямоугольного сечения, внецентренно растянутых в плоскости симметрии
И.В. Молев основы железобетонных конструкций
(КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ДЛЯ СТУДЕНТОВ НАПРАВЛЕНИЯ «АРХИТЕКТУРА»
ННГАСУ
2011
Содержание
Лекция 1. Общие сведения о железобетонных конструкциях 3
Лекция 2. Основные физико-механические свойства бетона 13
Лекция 3. Арматура для железобетонных конструкций 26
Лекция 4. Основные свойства железобетона 36
Лекция 5. Метод расчета железобетонных конструкций по
предельным состояниям 48
Лекция 6. Расчет и конструирование изгибаемых элементов
по первой группе предельных состояний 57
Лекция 7. Расчет изгибаемых элементов на прочность по
сечениям нормальным к продольной оси элемента 66
Лекция 8. Расчет изгибаемых элементов таврового сечения
с одиночной арматурой 71
Лекция 9. Расчет изгибаемых элементов на прочность по
сечениям наклонным к продольной оси элемента 77
Лекция 10. Расчет и конструирование сжатых элементов 85
Лекция 11. Расчет внецентренно сжатых элементов 91
Лекция 12. Расчет растянутых элементов 98
ЛЕКЦИЯ 1.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
КОНСТРУКЦИЯХ.
Определение и сущность железобетона.
Достоинства и недостатки железобетонных конструкций
Виды железобетонных конструкций и область их применения.
Краткие исторические сведения о возникновении и развитии железобетона.
1.1. Определение и сущность железобетона
Железобетоном называется строительный материал, в котором рационально соединены в монолитное целое бетон и стальная арматура, совместно до разрушения воспринимающие различные силовые воздействия. Возможно и такое определение: железобетоном называется совокупность бетона и арматурных изделий (сеток, каркасов, отдельных стержней и т.д.), уложенных в теле бетона в соответствии со статической работой конструкции.
Бетон, являясь искусственным камнем и, обладая высокой прочностью на сжатие, в 10...20 раз хуже сопротивляется растяжению, что практически не позволяет использовать его как конструктивный материал для растянутых и изгибаемых элементов несущих конструкций.
Стальные стержни, имеющиеся в железобетонных конструкциях и которые в дальнейшем мы будем называть арматурой, одинаково хорошо сопротивляются как растяжению, так и сжатию.
Идея создания железобетона из двух различных по своим механическим характеристикам материалов заключается в реальной возможности использовать бетон преимущественно в работе на сжатие, а арматуру — в работе на растяжение. Такое сочетание материалов целесообразно, так как стальные стержни, поставленные в растянутой зоне элемента, прекрасно восполняют основной недостаток бетона как конструктивного строительного материала.
Под железобетонными конструкциями будем понимать несущие элементы зданий и сооружений, изготавливаемые из железобетона, и сочетания этих элементов.
Идею железобетона можно достаточно хорошо проиллюстрировать следующим примером (рис. 1.1).
Бетонная балка (без арматуры), лежащая на двух опорах и подверженная поперечному изгибу, испытывает растяжение продольных волокон в зоне, находящейся ниже нейтрального слоя (рис. 1.1а). Такая балка обладает малой несущей способностью вследствие слабого сопротивления бетона растяжению. Она разрушается внезапно (хрупко) при возникновении первой же трещины в бетоне растянутой зоны. Прочность бетона на сжатие в момент, предшествующий разрушению, в бетонной балке сильно недоиспользуется (напряжения в нормальных сечениях в сжатой зоне в этот момент едва достигают 5... 10% от прочности бетона на сжатие).
Рисунок 1.1 – Схемы разрушения балок: а – бетонная балка; б – железобетонная балка; 1 – нейтральная ось; 2 – трещина; 3 – сжатая зона4; 4 – растянутая зона; 5 – стальные стержни (арматура).
Такая же балка (рис. 1.1б), снабженная небольшим по площади количеством продольной арматуры по сравнению с площадью поперечного сечения балки, размещенной в растянутой зоне, может иметь несущую способность до 20 раз превосходящую несущую способность бетонной балки. Характер разрушения балки при не слишком большом насыщении её сечений арматурой плавный, постепенный (пластичный). В такой конструкции может быть полностью использована прочность бетона в работе на сжатие, а арматуры — на растяжение.
Арматуру, имеющую весьма высокое сопротивление сжатию, можно также использовать и для усиления бетона сжатой зоны.
Арматура может быть не только в виде стальных стержней. В качестве арматуры иногда используют нити, канаты, пряди и др. из стекловолокна и даже деревянные или бамбуковые рейки. Однако наиболее широко сейчас применяется стальная арматура.
Основой совместной работы бетона и арматуры (т. е. одинаковые деформации их смежных волокон) в железобетоне является выгодное природное сочетание некоторых важных физико-механических свойств этих материалов, а именно:
при твердении бетона между ним и поверхностью стальной арматуры возникают значительные силы сцепления (склеивания), вследствие чего в железобетонных элементах под нагрузкой оба материала деформируются совместно;
плотный бетон (с достаточным содержанием цемента от 200...250 до 300...400 кг/м3 и более) надёжно защищает заключённую в нём стальную арматуру от коррозии, а также предохраняет её от непосредственного воздействия огня и от механических повреждений;
сталь и бетон обладают близкими по величине коэффициентами температурного (линейного) расширения, поэтому при изменении температуры в пределах до 100°С (от -50°С до +50°С) в обоих материалах возникают несущественные начальные (внутренние) напряжения и скольжения арматуры в бетоне не наблюдается; αst = 0,000012°С-1; αbt = 0,00001° С-1.