- •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
8. Нормативные и расчётные сопротивления арматуры
За нормативное сопротивление Rsn стержневой арматуры растяжению принимается наименьшее контролируемое значение предела текучести с обеспеченностью 0,95, т. е.
Rsn = σy min
Расчётные сопротивления арматуры растяжению для расчётов по предельным состояниям первой и второй группы определяют делением нормативных сопротивлений на соответствующие коэффициенты надёжности по арматуре, т. е.
где gs - коэффициент надежности по арматуре, принимаемый равным:
для предельных состояний первой группы: 1,1 - для арматуры классов А240, А300 и А400; 1,15 – для арматуры класса А500; 1,2 - для арматуры класса В500; 1,0 - для предельных состояний второй группы, т. е.
Расчётное сопротивление стержневой арматуры классов A240, А300, A400 сжатию Rsc, используемые при расчётах по предельным состояниям первой группы, при наличии сцепления с бетоном принимают Rsc — Rs, так как при такой арматуре предел текучести стали при сжатии обычно достигается раньше разрушения сжатого железобетонного элемента.
9. Структура расчётных формул
В расчётах по несущей способности (по предельным состояниям первой группы) исходят из стадии III напряжённо-деформированного состояния. При этом производится проверка выполнения условия
F Fult
где F - вероятное наибольшее усилие, которое может возникнуть в элементе при исключительных, критических, но всё же возможных обстоятельствах;
Fult - вероятная минимальная несущая способность элемента, определённая с учётом пониженной против контролируемой прочности бетона и арматуры.
Изменчивость величин F и Fult как правило, описывается законом нормального распределения случайных величин.
Подробнее условие можно записать так:
,
где С — коэффициент, учитывающий насколько точно выбранная расчётная схема отражает работу реальной конструкции и другие факторы;
S — коэффициент, учитывающий форму и размеры поперечного сечения элемента.
Учтя, что g = gn∙γfg и v = vn ∙γfv , a Rb = , Rs = , неравенство (2.15) можно записать несколько короче
Расчёт по перемещениям обычно заключается в определении прогиба конструкции от нагрузок с учётом их длительности действия и и в сравнении его с предельно допустимым прогибом
f ≤ fult.
где fult — предельно допустимый прогиб по нормам для рассматриваемой конструкции.
Расчёт по раскрытию трещин заключается в определении ширины раскрытия трещин и сравнении её с предельно допустимой шириной раскрытия
acrc ≤ acrc,ult.
Расчет железобетонных элементов следует производить по продолжительному и по непродолжительному раскрытию нормальных и наклонных трещин.
Ширину продолжительного раскрытия трещин определяют по формуле:
acrc = acrc1,
а непродолжительного раскрытия трещин - по формуле
acrc = acrc1 + acrc2 - acrc3,
где acrc1 - ширина раскрытия трещин от продолжительного действия постоянных и временных длительных нагрузок;
acrc2 - ширина раскрытия трещин от непродолжительного действия постоянных и временных (длительных и кратковременных) нагрузок;
acrc3 - ширина раскрытия трещин от непродолжительного действия постоянных и временных длительных нагрузок.
Считается, что трещины не появляются, если усилие N от действия внешних нагрузок не превосходит усилия Fcrc,ult, т.е.
F ≤ Fcrc,ult
где Fcrc,ult — усилие, воспринимаемое сечением в момент, предшествующий образованию трещин.
Метод расчёта по предельным состояниям называют полувероятностным. Большинство величин, входящих в расчётные формулы, являются величинами случайными. Нормативные значения нагрузок и воздействий, а также сопротивлений материалов обоснованы с позиций теории вероятностей. Однако проектировщик пользуется конкретными детерминированными величинами, полученными на основании теории вероятностей. Таким образом, теория вероятностей используется в нормах проектирования строительных конструкций в неявной форме, что послужило основанием метод расчёта по предельным состояниям называть полувероятностным.
Основная идея метода расчёта по предельным состояниям заключается в обеспечении гарантии того, чтобы даже в тех редких случаях, когда на конструкцию действуют максимально возможные нагрузки, прочность бетона и арматуры минимальна, а условия эксплуатации весьма неблагоприятны, конструкция не разрушалась или не получала бы недопустимых прогибов или трещин.
Достоинства метода:
Введением в расчёты вместо единого коэффициента запаса прочности системы расчётных коэффициентов, учитывающих дифференцированно влияние на несущую способность элемента изменчивости нагрузок, прочностных свойств материалов, условий эксплуатации, класса ответственности достигают лучшей сходимости теоретических данных с опытными, чем при едином коэффициенте запаса k в прежних методах расчёта.
Каждое новое достижение в повышении однородности материалов может быть учтено в нормах, что приведёт к их экономии.
Конструкции, рассчитанные по предельным состояниям, получаются несколько экономичнее по расходу материалов.
Недостатки метода:
Некоторые коэффициенты метода не получили достаточного опытного обоснования. Так, например, одинаковый коэффициент надёжности по нагрузке для собственного веса применяемый как для большепролётных тонкостенных покрытий типа оболочек, где нагрузка от массы покрытия является основной, так и для междуэтажных перекрытий, которые работают на значительную временную нагрузку, недостаточно обоснован.
Определение несущей способности элементов, состоящих из двух и более материалов (например, железобетонных) выполняется в настоящее время без учёта совместного статистического разброса прочности этих материалов при расчётных сопротивлениях, соответствующих низкой прочности каждого материала. Вероятность обнаружить материал с прочностью ниже расчётного сопротивления приблизительно равна 0,001. Вероятность совместного невыгодного попадания арматуры и бетона минимальной прочности является величиной чрезвычайно малой (примерно 2 • 10-6), которая практически не может встретиться в эксплуатируемых конструкциях. В связи с этим запроектированные по нормам конструкции обладают дополнительными резервами прочности, которые не учитываются в расчётах.
ЛЕКЦИЯ 6
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПО ПЕРВОЙ ГРУППЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ
1. Три стадии напряжённо-деформированного состояния железобетонных элементов
2. Классификация изгибаемых элементов
3. Основы конструирования изгибаемых элементов