Конструктивный расчет ЖБК по предельным состояниям. Особенности учета нагрузок и св-в материалов в расчетах.

Железобетонные конструкции.

Сущность железобетона. Условия совместной работы бетона и арматуры. Характер армирования плит, балок, колонн.

Железобетон – это комплексный строительный материал, в котором бетон и арматура, соединенные взаимным сцеплением, работают под нагрузкой как единое монолитное тело. Бетон предназначается для восприятия преимущественно сжимающих усилий, а арматура – растягивающих.

Бетон хорошо сопротив-ся сжатию, но значительно хуже растяж-ю, поэтому включение стальной арматуры в растянутую зону эл-ов существ-но повышает их несущую способность. Сталь имеет высокое сопротив-е не только растяж-ю, но и сжатию и включение ее в бетон в виде арматуры повышает его несущую способность.

Для обеспечения долговечной и нормальной эксплуатации бетон для железобетонных конструкций должен иметь необходимые для этого физико-механические свойства:

• прочность;

• хорошее сцепление с арматурой;

• непроницаемость для защиты арматуры от коррозии;

• специальные требования: морозостойкость, жаростойкость, коррозионная

стойкость и др.

Ж/б присуще образ-е трещин в Бе в растянутых зонах, раскрытие их во многих случаях невелико, однако в опред. условиях (агрессивная среда, влажность, опасность коррозии) необходимо предотвратить образов-е таких трещин или ограничить ширину их раскрытия. Для этого до приложения нагрузки Бе растянутых зон подвергают интенсивному обжатию посредством растяж-я рабочей арматуры. Такой ж/б наз. предварительно напряжен-ым.

Высокая масса ж/б во многих случаях нежелательное качество, поэтому применяют констр-и менее материалоемкие тонкостенные и пустотные или констр-ии из Бе на легких и пористых заполнителях.

Продольную рабочую арматуру в балках (как и в плитах) уклад-ют согласно эпюрам изгиб-их мом-ов в растян-х зонах, где она должна воспринимать продольные усилия, возник-е при изгибе констр-ии под действием нагрузок. Для экономии стали часть продольных арматурных стержней можно не доводить до опор и обрывать в пролете там, где они по расчету на восприятие изгиб-го мом-та не требуются. Для продольного армирования балок обычно применяют стержни периодич-го профиля (реже гладкие) диаметром 12-32 мм. В ж/б балках одновременно с изгиб-им мом-ом действуют попереч-е силы, поэтому устраивают и попереч-ю арматуру. Кол-во ее опред-ют расчетом и конструктивным требованиям. Прод-ю и попереч-ю арматуру объединяют в сварные каркасы.

Армировании плит. Применяют сварные сетки и каркасы из обыкновен-ой арматурной проволоки и горячекат-й арматуры периодич-го профиля. В качестве напрягаемой продольной арматуры применяют стержневую арматуру классов A-IV, A-V, Ат-IVc, Ат-V, высокопрочную проволоку и канаты. Продольную рабочую арматуру располагают по всей ширине нижней полки сечения пустотных панелей и в ребрах ребристых панелей. Поперечные стержни объединяют с продольными рабочей или монтажной ненапрягаемой арматурой в плоские сварные каркасы, к-е размещают в ребрах плит. К конца продольной ненапрягаемой арматуры плит приваривают анкеры из уголков или пластин для закрепления стержней на опоре.

Армирование колонн происходит по той же схеме.

Бетоны. Механические хар-ки. Прочностные и деформац-е св-ва. Классиф-я.

Бетоном наз. искуств-й каменный материал, получен-й в рез-те затвердения спец. подобранной смеси вяжущего вещества, воды и заполнителя (естественный,искусств-й)

Бетон должен обладать наперед заданными физ.-мех. свойствами: прочностью, сцеплением, непроницаемостью для защиты арматуры от коррозии. Кроме того м. б. предъявлены след-е требования: морозостойкость, жаростойкость, коррозионная стойкость.

Классификация бетонов

1. По структуре: а) плотные; б) крупнопористые; в) поризованные; г) ячеистые.

2. По плотности: а) особо тяжелые (ρ > 2500 кг/м3);б) тяжелые (ρ = 2200 ÷ 2500 кг/м3);

в) облегченные (чаще мелкозернистые) (ρ = 1800 ÷ 2200 кг/м3);г) легкие (ρ = 800 ÷ 1800 кг/м3).

3. По виду заполнителей: а) на плотных заполнителях (щебень, песок, гравий);б) на пористых заполнителях (естественных – пемза, перлит, ракушечник; искусственных – керамзит, шлак); в) на специальных заполнителях.

4. По зерновому составу: а) крупнозернистые; б) мелкозернистые.

5. По условиям твердения: а) бетоны естественного твердения; б) бетоны, подвергнутые тепловлажностной обработке при атмосферном давлении; в) бетоны, подвергнутые автоклавной обработке при высоком давлении и температуре.

Прочность бетона зависит от таких факторов как:• структура бетона; • марка цемента;

• водоцементное отношение В/Ц; • вид мелкого и крупного заполнителя; • условия твердения; • вид напряженного состояния; • форма и размеры сечения; • длительность действия нагрузки.

Бе имеет разное временное сопротивление при сжатии, растяжении и срезе.

Прочность Бе на осевое сжатие (кубиковая пр-ть) -при осевом сжатии кубы разрушаются в поперечном направлении.

Призменная прочность –временное сопротивление осевому сжатию бетонных призм, она меньше кубиковой и уменьшается с увеличением отношения h/а (высоты и стороной основания).

Прочность Бе на осевое растяжение –в 10-20 раз меньше прочности на сжатие, причем относительная прочность на растяжение уменьшается с увеличением класса Бе.

Прочность Бе на срез и скалывание –разделение элемента на две части по сечению, к которому приложены перерезывающие силы.

Прочность нарастает в течение длительного времени, но наиболее интенсивный ее рост наблюдается в начальный период твердения. Также при благоприятных условиях твердения – положительной температуре, влажной среде, прочность Бе может нарастать еще весьма продолжительное время, измеряемое годами.

При длительном действии нагрузок под влиянием развивающихся значительных неупругих деформаций и структурных изменений бетона разрушается при напряжениях, меньше, чем временное сопротивление осевому сжатию Rb.

Деформативность Бе.В Бе различают деформации 2-х основ-х видов: объемные, развивающиеся во всех направлениях под влиянием усадки, изменения температуры и влажности; силовые, развивающиеся вдоль направления действия силы. Силовым продольным деформациям соответствуют некоторые поперечные деформации; начальный коэф-т поперечный деформации Бе v=0,2.

Бе свойственно нелинейное деформирование. Начиная с малых напряжений, в нем, помимо упругих деформаций, развивающиеся неупругие остаточные или пластичные деформации. Поэтому силовые деформации в зависимости от характеристика приложения нагрузки и длительности ее действия подразделяют на три вида: при однократном загружении кратковременной нагрузкой, длительном действии нагрузки; многократно повторяющемся действии нагрузки.

Арматура для ЖБ констр-й. Мех-е характер-ки. Прочносные и деформац-е св-ва. Классиф-я.

Арматура установленная по расчету наз. рабочей, установленная по конструктив-м и технологич-им соображениям - монтажной. Рабочую и монтажную арматуру объеденяют в арматурное изделия - сварные и вязанные сетки и каркасы.

Виды арматуры

1. По материалу: а) стальная; б) стеклопластиковая; в) углепластиковая.

2. По назначению: а) рабочая – это арматура, которая определяется расчетом и

обеспечивает прочность конструкции; б) конструктивная – это арматура, которая также обеспечивает прочность конструктивных элементов и узлов, но расчетом не определяется, а устанавливается из практики проектирования и эксплуатации конструкций;

в) арматура косвенного армирования – это арматура, устанавливаемая в сжатых элементах в основном в местах больших локальных напряжений, для сдерживания поперечных деформаций; г) монтажная – арматура, служащая для обеспечения проектного положения рабочей и равномерного распределения усилий между отдельными стержнями рабочей арматуры.

3. По способу изготовления: а) стержневая, горячекатаная (d = 6…40 мм); б) проволочная, холоднотянутая (d = 3…6 мм).

4. По виду поверхности: а) гладкая; б) периодического профиля (рифленая).

5. По способу применения: а) напрягаемая, подвергнутая предварительному натяжению до

эксплуатации; б) ненапрягаемая.

6. По изгибной жесткости: а) гибкая (стержневая и проволочная); б) жесткая (из прокатных профилей).

7. По способу упрочнения: а) термически упрочненная, т.е. подвергнутая термической обработке; б) упрочненная в холодном состоянии – вытяжкой или волочением.

Характеристики прочности и деформативности сталей устанавливают по

диаграмме σs – εs, получаемой из испытаний образцов на растяжение.

К физическим свойствам сталей относятся:

• пластические свойства – характеризуются относительным удлинением при испытании на разрыв. Снижение пластических свойств приводит к хрупкому (внезапному) разрыву арматуры;

• свариваемость – характеризуется надежностью соединения, отсутствием трещин и других пороков металла в швах. Хорошо свариваются малоуглеродистые и низколегированные стали. Нельзя сваривать термически упрочненные и упрочненные вытяжкой стали, т.к. теряется эффект упрочнения;

• хладноломкость - склонность к хрупкому разрушению при отрицательных температурах (ниже -30оС);

• реологические свойства – характеризуются ползучестью и релаксацией;

• усталостное разрушение – наблюдается при действии многократно повторяющейся знакопеременной нагрузке и имеет характер хрупкого разрушения;

• динамическая прочность – наблюдается при кратковременных нагрузках большой интенсивности.

Классификация: 1) В завис-ти от технологии изготовления: а) стержневая d=6-40мм: A-I (круглая),A-II, A-III, A-IV, A-V, A-VI (периодического профиля); термическому упрочнению подвергают: Ат-III,Aт-IV,Aт-V,Aт-V;

б) проволочная d=3-8 мм: Вр-I (обыкновенная арматурная проволока (холодногнутая, низкоуглеродная)), В-II, ВрII (высокопрочная арматурная проволока). Периодический профиль обозначается «р»: Вр-I, Вр-II.

2) В завис-ти от способа последнего упрочнения: а) термически упрочненная, б) упрочненная в холодном состояние. 3) По форме поверхности: а) периодического профиля, б) гладкая. 4) По способу применения: а) напрягаемая, б) ненапрягаемая.

Конструктивный расчет ЖБК по предельным состояниям. Особенности учета нагрузок и св-в материалов в расчетах.

При расчете устанав-ют предельные сост-я и вводится система расчетных коэф-в, что гарантирует ненаступление предельного такого состояния при самых неблагопрят-х сочетаниях нагрузок и при наименьших значениях прочностных хар-к материалов.

Предельными состояниями счит-ся состояния, при которых конструкции перестают удовлев-ть предъявляемые к ним в процессе эксплуат-ии требов-ям.

1группа(по несущей способности ): -хрупкое,вязкое или иного вида разруш-е(расчет по прочности); - потеря устойчивости формы констр-ии (расчет на устойчивость),

-усталостное разрушение(расчет на выносливость).

2граппа(по пригодности к нармал-й эксплуот-ии):- оброзование и чрезмерноераскрытие трещин, перемещения(прогибы, углы поворота, углы перекоса).

Расчет по предельным состояниям выполняют для всех этапов: изготовления, транспортирования, монтажа и эксплуатации.

Нагрузки и воздействия могут отличаться от заданной вероятности превышения средних значений, а механические характеристики мат-ов - от заданной вероят-ти снижения сред-х значений. В расчетах по пред. сост. учитывают статистическую изменчивость нагрузок и механические хар-ки материалов, факторы нестатистического характера, а т.ж. неблагоприят-е или благоприят-е физич-е , хим-е и мех-е усл-я раб-ты Бе и арматуры, изготовления и эксплуат-ии арматуры и сооруж-й.

Классиф-я нагрузок: 1) постоянные-вес несущ-х и огражд-х констр-й, вес и давление грунтов, воздействие предварит-го напряж-я ж/б констр-й; 2) временные: а)длительные-вес стационар-го оборуд-я, давление газов, жидкостей, сыпучих тел, вес содержим-го в складских помещ-хустанавлив-ая нормами часть времен. нагр-ки в жил-х помещ-ях, снеговые нагр-ки для III-VI клим. районов; б)кратковрем-е-вес людей, деталей, матер-ов, часть нагр-ки от перекр-я, нагр-ки возник-е при изгот-ии, перевозке и монтаже эл-в констр-й; в) особые-сейсмические и взрывные воздействия; 3) норматив-е-уст-ся нормативам; 4)расчет-их знач-е при расчете на прочност и устойчивость опред-ют умнож-ем нориатив-й нагр-ки на коэф-т надежности по нагруке.

Конструкции должны быть рассчитаны на различное сочетание нагрузок. Различают: основные сочетание - пост-е, длит-е и кратковр-е нагр-ки или усилия от них; особые сочетания – пост-е, длит-е, возможные кратковр-е и одна из особых нагр-ки или усилия от них.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: