ответы по ЖБК 1-22 вопрос
.docx
1.Элементы железобетонных конструкций, работающие на центральное и внецентренное растяжение. Конструктивные особенности растянутых элементов. В условиях центрального (осевого) растяжения находятся затяжки арок, нижние пояса и нисходящие раскосы ферм, стенки круглых в плане резервуа-ров для жидкостей и некоторые другие конструктивные элементы. Центрально-растянутые элементы применяют, как правило, предварительно напряженными, что является главным средством существенного повышения их сопротивления образо-ванию трещин в бетоне. Растянутая предварительно напрягаемая арматура (стержни, проволочные пучки, арматурные канаты) в линейных элементах (затяжки арок, нижние пояса ферм) не должна иметь стыков. В поперечном сечении элемен-та предварительно напрягаемую арматуру размещают симметрично с тем, чтобы при передаче обжимающего усилия избежать внецентренного обжатия элемента. При натяжении на бетон предварительно напряженную арм, размещают в специаль-но предусматр-х каналах (3), в процессе обжатия не работает в составе поперечн сеч-я эл-та. В этом случае в эл-те предусмотрено небольш кол-во ненапрягаем арм (2), расположенн ближе к наружн поверхностям - для предотвращения возможных внецентренных возд-й в процессе обжатия.
Стержнев рабоч арм, применяемая без предварит напряж-я, (2) соедин-ся по длине сваркой. В условиях внецентренн растяжения нах-ся стенки резервуаров, испытывающие внутренн давление от содержи-мого, нижние пояса безраскосных ферм и др эл-ты; они одновременно растяг-ся продольн силой N и изгибаются мом. М,что равноценно внецентренному растяжению усилием N с e=M/N относительно продольной оси эл-та. Внецентренно растянутые элементы армируют прод. и поперечн. стержнями аналогично армированию изг-х эл-в, но если прод. растягив-ающ сила N прилож м/у 2мя равнодействующими усилий в сж и раст арм., то арми-руют подобно армир-ю центр.-растянут-х эл-в. Содержание прод арм д.б. μ≥0,05%.
|
2) Расчет прочности центрально-растянутых элементов. Применение предварительного напряжения. Разрушение центрально-растянутых элементов происходит после того, как в бетоне образ-ся сквозные трещины и он в этих местах выключ-ся из работы, а в арматуре напряж-ия достигают предела текучести или временного сопротивления разрыву. Несущая спос-ть центрально-растянутого эл-та обусловлена предельным сопротивл-ем арм-ры без учета бетона. В соответствии с этим прочность центр-но-растянутых эл-ов, в общем случае имеющих в составе сечения предвар-но напрягаемую и ненапрягаемую арматуру с площадями сечения соответственно и рассчит-ют по усл-ию N=γS6RSASP+RSAS , где γS6-коэф-нт, учитыв-ий условия работы высокопрочной арматуры при напряжениях выше условного предела текучести. Если применяется напрягаемая арм-ра с усл-ым пределом текучести, то вместо гаммаSRS вводится расч-ое напряж-ие . В элементах с напрягаемой арматурой без анкеров необходимо проверять прочнос-ть сечений элемента в пределах длины зоны передачи напряжений. Расчетное сопротивл-ие арм-ры здесь принимают сниженным, определяя его умножением на коэффициент γS5=lx/lp, где lx - расстояние от начала зоны передачи напряжений до рассматриваемого сечения арматуры в пределах этой зоны; lp - полная длина зоны передачи напряжений. Предварит-но-напряжен-ные к-ии – это к-ии или их эл-ты, в которых предварительно, т.е. в процессе изготовления, искусственно созданы в соответствии с расчетом начальные напряжения растяжения в арматуре и обжатия в бетоне. Обжатие бетона на величину σbp осуществляется предварительно натянутой арм-рой, которая после отпуска натяжных устройств стремится возврати-тся в первоначальное состояние. Проскальзывание арматуры в бетоне исключается их взаимным сцеплением или специальной анкеровкой торцов арматуры в бетоне. Начальные сжимающие напряжения создают в тех зонах бетона, которые впоследствии испытывают растяжение. Жб элементы без предвар-го напряжения работают при нали-чии трещин:Fser<Fcrc<Fu, где Fser- эксплуат-ая на-грузка, Fcrc-нагрузка, при которой обр-ся трещины;Fu - разрушающая нагрузка. Жб-ые предв-но-напр-ые эл-ты работают под нагрузкой без трещин или с ограниче-нным по ширине их раскрытием: Fcrc<Fser<Fu. 2 сп-ба предв. натяж-я: 1сп-б: на упоры (до бетонирования констр-ии) – арм натягивают, концы закрепл-т в бортах изд-я, затем бетонируют форму. После твердения арм освобожд. от натяжн. устр-ва и сжимающ усилия передаются на бет. 2сп-б: после бетонирования констр-ии – арм располагают в каналах бетонируемой констр-ии и натягивают ее, после приобрете-ния бет. необх. прочности. Натяжение – с пом. Расширяющ-ся цемента Таким образом, предварит-ое напряжение не повышает прочность конструкции, а увеличивает ее жесткость и трещиностойкость |
3. Два расчетных случая для внецентренно растянутых элементов. Случай внецентренно растянутых элементов прямоугольного профиля. Внецентр-но растянутые эл-ты – это эл-ты, у которых линия действия внешней продольной растягивающей силы N не совпадает с геометр-им ценр. тяж. растяну-того сечения. В условиях внецентр-го растяжения находятся нижние пояса ферм, затяжки арок при внеузловом их загружении поперечными нагрузками, диафрагмы оболочек, стенки прямоугольных бункеров и резервуаров и т.д. Расчет должен производ-ся в завис-ти от положения продольной силы N. Случай малых эксц-ов (продольная сила N приложена между равнодействующими усилий в растянутой и сжатой арматуре). В этом случае всё сечение растянуто. В предельном состоянии в бетоне образуются сквозные поперечные трещины. Бетон в работе не участвует. Разрушение эл-та происходит, когда напряжения в продольной арм-ре достигнут предельного значения: ;
Расч-ая схема внец-но-раст-го эл-та с малым эксц-ом Случай больших эксцентриситетов (продольная сила N приложена за пределами расстояния между равнодействующими усилий в растянутой и сжатой арматуре). Как и при изгибе, часть сечения сжата, а часть растянута. Вследствие образования трещин в бетоне растянутой зоны растягивающие усилия воспринимаются арм-рой. Нес-ая спос-ть эл-та обусловлена предельным сопротивл-ем растяжению арм-ры растянутой зоны, а также предельным сопрот-ем сжатию бетона и арм-ры сжатой зоны: ,при этом высота сжатой зоны x определяется из условия . Если получ-ое знач-ие, в усл-ие прочности подставл-ся Расч-ая схема внец-но-раст-го эл-та с большим эксц-ом |
4. Трещиностойкость ж-б-х элементов. Расчет по образованию трещин центрально растянутых и изгибаемых элементов, предварительно напряженных и без предварительного напряжения. Трещин-тью жб к-ии наз-ют ее сопротив-ние образ-ию трещин в I стадии напряжен-но-деформир-ного сост-ия или сопрот-ние раскрытию трещин в стадии II НДС. В жб эл-х трещины м.б. вызваны условиями твердения бетона (усадки) или перенапряжением мате-в (перегрузкой, осадкой опор, изменением темп-ры). Трещины от перенапряжения появ-ся чаще в растянутых зонах. Трещина в сжатых частях указывают на несоответствие размеров сечения усилиям сжатия, яв-ся опасными для прочности к-ии. Трещины понижают жесткость конструкции и нарушают ее монолитность, что имеет особенное знач-е для констр-ций, подверженных действию вибрац-ных и динам-ких нагрузок. Наличие трещин в жбк облегчает доступ влаги и агрессивных газов к арматуре, что м. вызвать ее коррозию; кроме того, бетон с трещинами знач-но легче выветривает-ся. Предельная ширина раскрытия трещин, при которой обеспеч-ся нормальная экспл-ия зданий, коррозионная стойкость арм-ры и долговечность к-ии, в завис-ти от категории требований по трещиностойкости не должна превышать 0,2- 0,4 мм. Расчет по образованию трещин заключается в проверке условия, что трещины в сечениях, нормальных к продольной оси, не образуются, если продольная сила N от действия внешней нагрузки не превосходит внутр-го предельного усилия в сечении перед образованием трещин Ncrc, т. е.:N<=Ncrc. Продольное усилие Ncrc определяют по напряжениям, возникающим в материалах перед образованием трещин: ,где А - площадь сечения элемента; As — суммарная площадь сечения напрягаемой и ненапрягаемой арматуры; Р — усилие предварительного обжатия. Для эл-та без предвар-го напряжения при опред-ии усилия Ncrc в следует принять. Вызванное ползучестью и усадкой бетона сжимающее напряжение в ненапрягаемой арматуре σs снижает сопротивление образованию трещин элемента. |
5. Момент образования трещин, нормальных к продольной оси. Расчет ширины раскрытия трещин ж-б-х элементов. Прочность бетона на растяжение в 15-20 раз ниже, чем прочность на сжатие. Стадии напряженно-деформированного состояния (НДС) I стадия. В начале I стадии бетон растянутой зоны сохраняет сплошность, работает упруго. Усилия в растянутой зоне воспринимает в основном бетон. Напряжения в арматуре незначительны. Конец I стадии наступает, когда деформации удлинения крайних волокон достигнут предельной растяжимости. II стадия. В бетоне растянутой зоны интенсивно образуются и раскрываются трещины. В местах трещин растягивающие усилия воспринимает арматура и бетон над трещиной под нулевой линией. На участках между трещинами – арматура и бетон работают еще совместно. По мере возрастания нагрузки напряжения в арматуре приближаются к пределу текучести Rs, т.е. происходит конец II стадии. По II стадии рассчитывают величину раскрытия трещин и кривизну элементов. III стадия. Стадия разрушения элемента. Самая короткая по продолжительности. Напряжения в арматуре достигают предела текучести, а в бетоне – временного сопротивления осевому сжатию. Бетон растянутой зоны из работы элемента почти полностью исключается. Расчет ширины раскрытия трещин Считается, что трещины, нормальные к продольной оси, не появляются, если усилие, возникающее в элементе от внешних воздействий, не будет превышать внутреннего усилия, которое может воспринять сечение перед образованием трещин: F≤Fcrc, где F – усилие от нормативных нагрузок (M или N); Fcrc – внутрен-нее усилие, которое может выдержать элемент перед образованием трещин, т.е. при напряжениях в растянутой зоне сечения равных Rbtn. Считается, что ширина раскрытия трещин, возникающих в элементе от внешних воздействий, не будет превышать допустимой, если ее значение меньше предельной: acrc≤acrc,u, где acrc – расчетное значение ширины раскрытия трещины; acrc,u – предельно допустимая ширина раскрытия трещины
|
6. РАСЧЁТ ПО ДЕФОРМАЦИЯМ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИВИЗНЫ ОСИ И ЖЁСТКОСТИ ИЗГИБАЕМЫХ И ВНЕЦЕНТРЕННО НАГРУЖЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА УЧАСТКАХ С ТЕРЩИНАМИ И БЕЗ ТРЕЩИН. РАСЧЁТ ПРОГИБОВ. 1. Определение кривизны жб-го эл-та. По длине жб-го эл-та в завис-ти от вида нагрузки и характера напря-женного состояния могут быть участки без трещин и участки, где в растянутой зоне есть трещины. 2. Определение кривизны железобетонных элементов на участках без трещин в растянутой зоне. На участках, где не образуются нормальные к продольной оси трещины, полная величина кривизны изгибаемых, внецентренно сжатых и внецентренно растянутых элементов определяется по ф-ле где (1/r)1 – кривизна от действия кратковременных нагрузок, (1/r)2 – кривизна от действия постоянных и длительных временных нагрузок (без учета усилия Р). Для элементов без предварительного напряжения значения кривизны (1/r)3 и (1/r)4 принимают равными нулю. Определение кривизны ж/б-ных элементов на участках с трещинами в растянутой зоне. Полная кривизна (1/r) для участка с трещинами в растянутой зоне должна опред-ся по ф-ле где (1/r)1 – кривизна от непродолжит-го действия всей нагрузки, на которую производится расчет по деформациям; (1/r)2 -кривизна от непродолжит-го действия постоянных и длительных нагрузок; (1/r)3 – кривизна от продолжительного действия постоянных и длительных нагрузок; (1/r)4 – кривизна, обусловленная выгибом элемента вследствие усадки и ползучести бетона от усилия предварительного обжатия. Расчет прогибов. Прогиб fm, обусловленный деформацией изгиба, определяется по формуле где–изгибающий момент в сечении х от действия единичной силы; (1/r)х – полная кривизна элемента в сечении х от нагрузки, при которой определяется прогиб; знак 1/r принимается в соответствии с эпюрой кривизны. Для изгибаемых элементов при 1/h< 10 необходимо учитывать влияние поперечных сил на их прогиб. В этом случае полный прогиб ftot равен сумме прогибов, обусловленных соответственно деформацией изгиба fm и деформацией сдвига fq. |
7. Основы расчета статически неопределимых жбк с учетом перераспределе-ния усилий вследствие пластических деформаций. Понятие о «пластическом шарнире». Сущность и цели расчета статически неопределимых жбк с учетом перераспред-я усилий, условия допускающие выравнивание моментов. Пластический шарнир - участок больших местных деформаций, возникающих в ре-зультате развития в арматуре пластических деформаций. Расчет с учетом перера-спределения усилий позволяет сэкономить площадь рабочей арматуры до 30 %. В сборных конструкциях это дает возможность облегчить и типизировать узловое, сопряжение отдельных элементов. Перераспределение моментов под влиянием образования пластических шарниров в ригеле. Практический расчёт заключается в уменьшении примерно на 30% опорных моментов ригеля и по схемам загружения (1+4), при этом намечается образование пластических шарниров на опо-ре. К эпюре моментов схем загружения (1+4) прибавляют выравнивающую эпюру моментов так, чтобы уравнялись опорные моменты М 21=М 23 и были обеспечены удобства армирования опорного узла. Ординаты выравнивающей эпюры моментов: ,, При этом: , . Разность ординат в узле выравнивающей эпюры моментов передаётся на стойки. Опорные моменты на эпюре выравненных моментов: , , , . Строим выравнивающую эпюру и выравненную эпюру (1+4).
|
8. Классификация перекрытий. Понятие о балочное плите и плите, опертой по контуру. Сборные балочные перекрытия, общая конструктивная схема. Перекрытия — горизонтальные ограждающие конструкции, разделяющие по высоте объем здания на этажи; одновременно они являются и несущими, так как воспринимают вертикальные нагрузки от людей, оборудования и материалов, находящихся на этаже, и горизонтальные ветровые нагрузки, передающиеся от стен зданий, т. е. перекрытия выполняют роль диафрагм жесткости в горизонтальном направлении, обеспечивающих устойчивость зданий. По конструктивным схемам перекрытия делятся на балочные, ребристые и панельные (безбалочные). БАЛОЧНЫЕ ПЛИТЫ — это балки, которые в верхней части расширены плитами. Несущая способность балочных плит основана на совместном действии балок и плит. Поэтому плиты и балки должны быть связаны между собой арматурой так, чтобы была обеспечена прочность на сдвиг. Толщина плит должна составлять минимум 7 см, а высота сечения балок не должна быть меньше 10 см. ПЛИТА, ОПЁРТАЯ ПО КОНТУРУ- плита, опирающаяся по всему её периметру. Перекрытия с плитами, опертыми по контуру, применяют главным образом по архитектурным соображениям, например для перекрытия вестибюля, зала и т. п. По расходу арматуры и бетона эти перекрытия менее экономичны, чем перекрытия с балочными плитами при той же сетке колонн. Сборные балочные перекрытия. В состав СБП входят панели и поддерживающие их балки, называемые ригелями. Ригели могут опираться на колонны (в зданиях с полным каркасом) или на внутренние колонны и наружные несущие стены (в зданиях с неполным каркасом) Компоновка конструктивной схемы перекрытия заключается в выборе направления ригелей, установлении размеров пролета и шага ригелей, типа и размеров плит перекрытий; при этом учитывают: величину временной нагрузки, назначение здания, архитектурно-планировочное решение; общую компоновку конструкции всего здания. В зданиях, где пространственная жесткость в поперечном направлении создается рамами с жесткими узлами, ригели располагают в поперечном направлений, а панели — в продольном. В жилых и общественных зданиях ригели могут иметь продольное направление, а плиты— поперечное. В каждом случае выбирается соответствующая сетка колонн. При проектир-нии раз-рабатывают несколько вариантов конструктивных схем перекрытия и на основании сравнения выбирают наиболее экономичную. Схема(колонна, ригель, плита) |
9. Сборные панели перекрытия (пустотные, ребристые), основы их расчета и конструирования По форме поперечного сечения различают ребристые и много-пустотные панели. Ребристые панели применяют преимущественно в промышлен-ных зданиях. Высота сечения панели 25…35см. Многопустотные панели, имеющие гладкие потолочные пов-ти, применяют главным образом в гражданском строительстве. Наибольшее распространение получили панели с круглыми пустотами, шириной 1,0…2,0м, высотой сечения 20…24 см. Панели с овальными пустотами, несмотря на лучшие показатели по расходу материала, менее технологичны в изготовлении и применяются редко. Максимальные усилия : M=ql02/8; Q=ql0/2, где q=(g+v)b’l – полная нагрузка на 1м плиты; g – постоянная нагрузка; v – временная нагрузка; b’l – ширина панели; l0 – расчетный пролет. Высота сечения предварительно напряженных панелей (1/20…1/30)l0. После установления размеров сечения плиты, задавшись классом рабочей арматуры и бетона, выписывают их расчетные характеристики; затем производят расчет прочности плиты по нормальным и наклонным сечениям. При расчете по нормальным сечениям для ребристой плиты вводят эквивалентное тавровое сечение (рис 9.2 а), а для многопустотной – двутавровое (рис 9.2 б). Расчетную ширину сечения принимают равной суммарной толщине всех ребер. В ребристых панелях производят так же расчет прочности верхней полки на местный изгиб. В этом случае при отсутствии поперечных ребер из полки плиты мысленно выделяют полосу шириной 100см (рис 9.2 а), расчет которой производится как частично защемленной по концам балки пролетом l=b’l –b на действие пролетного и опорного моментов M=ql2/11. Далее выполняют расчет прогибов, трещиностойкости и проверку прочности плиты на монтажные нагрузки. |
10. РАСЧЕТ НЕРАЗРЕЗНОГО РИГЕЛЯ С УЧЕТОМ ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЯ УСИЛИЙ, ПОСТРОЕНИЕ ОГИБАЮЩЕЙ ЭПЮРЫ ИЗГИБАЮЩИХ МОМЕНТОВ. ПОСТРОЕНИЕ ЭПЮРЫ АРМАТУРЫ. Расчет с учетом перераспределения усилий позволяет стандартизировать и упростить армирование и дает экономию арматуры по сравнению с упругим расчетом до 20%. Расчет ригеля. В начале устанавливают расчетную схему неразрезной балки. Расчетный пролет принимают равным расстоянию между осями колонн. Нагрузка, действующая на ригель от плит перекрытия, принимается равном-но распред-ой при плоских плитах или сосредото-ченной при ребристых плитах. Подсчитывают постоянные g и временные v нагрузки на ригель:; , где g2–нагрузка от собственной массы ригеля; l sup- ширина грузовой площади ригеля, равная пролету плиты; g1, v1 - нагрузки на единицу площади перекрытия. Затем как для упругой неразрезной балки находят изгибающие моменты и поперечные силы от постоянной нагрузки g и временной нагрузки V при невыгодных расположениях последней по длине ригеля
Где α, β, γ, δ – коэффициенты, зависящие от вида нагрузки, комбинации и загруже-ния и количества пролетов балки. После построения эпюры изгибающих моментов для заданных загружений вычисляются значения моментов в заданных сечениях. Далее производят подбор сечений продольной арматуры в расчетных сечениях – в пролетах и на опорах, выполняют расчет наклонных сечений, строят эпюры арм-ры и определяют места фактического обрыва продольной арм-ры в целях ее экономии. Построение эпюры арматуры выполняется с целью рационального размещения продольной арматуры в растянутых зонах балки. Так как определение площадей продольной арматуры производится в сечениях с максимальными внешними моментами, а сами моменты изменяют свою величину и знак по длине балки, то появляется необходимость распределения арматуры по длине балки, при котором эпюра материалов максимально приближается к эпюре внешних моментов. Это достигается за счет обрыва части стержней продольной арматуры Для работы верхних стержней необходима их дополнительная заделка с каждой стороны на величину W, равную 20 диаметрам арматуры: |
11.Конструкции и расчёт стыковых соединений элементов. Стыки и концевые участки. Сборные конструкции зданий, смонтированные из отдельных элементов, работают совместно под нагрузкой благодаря стыкам и соединениям, обеспечивающим их надежную связь. Стыки и соединения сборных конструкций классифицируют по функциональному признаку и расчетно-конструктивному. По функциональному признаку различают: стыки колонн с фундаментами, колонн друг с другом, ригелей с колоннами; узлы опирания подкрановых балок, ферм, балок покрытий на колонны; узлы опирания панелей на ригели и т. п. По расчетно-конструктивному признаку различают стыки: испытывающие сжатие, испытывающие растяжения, работающие на изгиб с поперечной силой, и т. п.
В стыках усилия от одного элемента к другому передаются через соединяемую сваркой рабочую арматуру, металлические закладные детали, бетон замоноличивания. Правильно запроектированный стык под действием расчетных нагрузок должен обладать прочностью и жесткостью, неизменяемостью взаимного положения соединяемых элементов. Концевые участки сжатых соединяемых элементов усиливают поперечными сетками косвенного армирования. В сборных предварительно напряженных элементах необходимо предусматривать местное усиление концевых участков против образования продольных раскалывающих трещин при отпуске натяжения арматуры. Стыки растянутых элементов выполняют, сваривая выпуски арматуры или стальных закладных деталей, а в предварительно напряженных конструкциях — пропуская через каналы или пазы элементов пучки, канаты или стержни арматуры с последующим натяжением. В стыках сварку основных рабочих швов выполняют в нижнем и вертикальном положении.
|
12. Монолитное ребристое перекрытие с балочными плитами. Конструктивные схемы. Расчет и конструирование плиты и второстепенной балки. Ребристое перекрытие с балочными плитами состоит из плиты, работающей по короткому направлению, второстепенных и главных балок. Сущность конструкции монолитного ребристого перекрытия в том, что бетон в целях экономии удален из растянутой зоны сечений, где сохранены лишь ребра, в которых сконцентрирована растянутая арматура Полка ребер — плита — с пролетом, равным расстоянию между второстепенными балками. Полная нагрузка q=g+v Второстепенные балки опираются на монолитно связанные с ними главные балки, а те, в свою очередь, — на колонны и наружные стены. Главные балки располагают в продольном или поперечном направлении здания. Второстепенные балки размещают так, чтобы ось одной из балок совпала с осью колонны. Ширина плиты — 1,5..2,5 м. Расчетный пролет плиты принимают равным расстоянию в свету между второстепенными балками и при опирании на наружные стены — расстоянию от оси опоры на стене до грани ребра. Многопролетные балочные плиты в соответствии с характером эпюры моментов армируют рулонными сетками с продольным расположением рабочей арматуры. Рулон раскатывают по опалубке поперек каркасов второстепенных балок; сетки перегибают на расстоянии 0,25 L от оси опоры. Расчетный пролет второстепенных балок также принимают равным расстоянию в свету между главными балками, а при опирании на наружные стены — расстоянию от оси опоры на стене до грани главной балки. Поперечные силы второстепенной балки принимают от нагрузки q=g+v: -на крайней свободной опоре Q = 0,4g/l; -на первой промежуточной опоре слева Q = 0,6g/l; -на первой промежуточной опоре справа и на всех остальных опорах Q = 0,5g/l. Второстепенные балки армируют в пролете плоскими каркасами, которые перед установкой в опалубку объединяют в пространственный каркас сваркой горизонт-ных поперечных стержней. На опорах второстепенные балки армируют двумя гнутыми сетками с продольными рабочими стержнями. 2.Компоновка конструктивной схемы перекрытий: А) Выбор сетки колонн – производится с учетом назнач-я зд-я, арх-план-го решения, т.д.,Б) Выбор направления главных балок: м.б. 2 варианта: -поперечное , -продольное
|