- •1.Идея и цель предварительного напряжения жбк. Преимущества преднапряженных конструкций по сравнению с обычными жбк. Особенности преднапряжения.
- •2.Последовательность подбора сечения ж/б изгиб-х элем-в при обычной и предварительно напряженной арматуре.
- •3. Последовательность подбора сечения внецентренно сжатых элементов прямоугольного профиля.
- •2.Расчет прочности внецентренно сжатых элементов
- •4. Сущность железобетона. Основные свойства бетона и арматуры.
- •6. Нагрузки и воздействия на здания и сооружения.
2.Расчет прочности внецентренно сжатых элементов
Случай 1. Расчетные зависимости получают на основе предпосылок, аналогичных принятым для изгибаемых элементов: расчет ведется по III стадии напряженно-деформированного состояния; в предельном состоянии по прочности принимают , эпюра напряжений в бетоне сжатой зоны - прямоугольная; работа растянутого бетона не учитывается.
Условие прочности получают, сопоставляя внешний момент и сумму моментов внутренних сил в сечении относительно центра тяжести растянутой арматуры S (см. рис. 8.4, а)
(1)
где
Высоту сжатой зоны бетона находят, проектируя все действующие силы на горизонтальную ось
(2)
Пользуясь полученными зависимостями, можно проверить несущую способность сечения или подобрать требуемую арматуру. При определении несущей способности:
Если (случай 1), то его подставляют в формулу (1) и проверяют условие прочности. При х>хr расчет следует вести по формулам для случая 2.
При подборе сечения арматуры в двух полученных уравнениях (1) и (2) оказывается три неизвестных: х, Аs, А’s. При этих условиях наиболее экономичное сечение получают, приняв х=хr. Тогда из формулы (1) площадь сжатой арматуры
Из формулы (2) площадь растянутой арматуры:
Для элементов из бетона класса В30 и ниже нормы рекомендуют формулы, в которых принято . Тогда
Полученные зависимости справедливы при и . Если А’S <0, то по расчету сжатая арматура не требуется, однако в соответствии с нормами она должна быть поставлена конструктивно в количестве . В этом случае из формулы (1) определяют момент, воспринимаемый бетоном
и соответствующую ему высоту сжатой зоны, т.е. по
находят , после чего
При симметричном армировании и при Rs=Rsc (для арматуры классов А-II...А-III) . Тогда из формулы (1)
Случай 2 ( ). Расчетные предпосылки те же, что и в предыдущем случае, однако напряжения в арматуре, наиболее удаленной от продольной силы, в предельном состоянии . Условие прочности определяется по формуле (1), при этом условие равновесия примет вид:
где для элементов из бетона класса В30 и ниже с ненапрягаемой арматурой класса А-I, А-II, А-III определяет по эмпирической формуле
Из формулы видно, что при ; при (все сечение сжато)
Согласно нормам проверка прочности прямоугольного сечения с симметричной арматурой при может также производиться из условия (1). При этом принимают высоту сжатой зоны , где значение для бетона класса В30 и ниже
здесь
Требуемое количество симметричной арматуры в этом случае
где х – высота сжатой зоны.
4. Сущность железобетона. Основные свойства бетона и арматуры.
Железобетон – представляет собой искусственный материал в котором под нагрузкой совместно работают бетон и арматура.
Бетон хорошо работает на сжатие и значительно хуже (в 10-20 раз) на растяжение, поэтому арматура в первую очередь устанавливается в растянутую зону для восприятия растягивающих напряжений.
Совместная работа арматуры и бетона обеспечивается следующими факторами:
хорошим сцеплением между ними;
близкими по величине коэффициентами расширения, поэтому при колебаниях температуры скольжение арматуры в бетоне не происходит;
плотностью бетона, защищающего арматуру от коррозии и действия высоких температур в случае пожара.
Преимущества: долговечность, высокая прочность, огнестойкость, стойкость против атмосферных воздействий, хорошее сопротивление динамическим и вибрационным воздействиям
Недостатки: относительно высокая масса, наличие собственных напряжений
-подверженность бетона коррозии
Бетон.
Виды бетона: тяжелый бетон, легкий бетон, мелкозернистый бетон
Прочность бетона: кубиковая прочность,призменная прочность
Классы и марки бетона:
Класс бетона по прочности на осевое сжатие
В (МПа) – временное сопротивление сжатию бетонных кубов с размером ребра 15см, испытанных через 28 дней хранения.
В10…В60 ( с градацией 5 МПа)
Класс бетона по прочности на осевое растяжение
Вt (МПа) – им характеризуют прочность бетона на осевое растяжение с учетом статистической изменчивости прочности.
Вt 0,8… Вt3,2 с шагом 0,4
Марка бетона по морозостойкости
Равняется числу выдерживаемых циклов попеременного замораживания и оттаивания в насыщенном состоянии, при котором прочность снижается не более чем на 15 процентов. F50…..F500
Марка бетона по водонепроницаемости:
W2…..W12 - это предельное давление воды при котором ещё не наблюдается просачивание воды через испытуемый элемент.
Свойства:
1.усадка бетона - свойство бетона уменьшаться в объеме при твердении в обычной воздушной среде. Наиболее сильно усадка происходит в начальный период твердения и в течение первого года.
Причины:
-уменьшение объема цементного камня при твердении
- потеря избыточной воды при испарении, в результате чего образуются поры.
На величину усадки влияют: количество цемента, количество воды, вид заполнения, присутствие различных гидравлических добавок и ускорителей твердения, температурно-влажностные условия твердения
Усадка вдет к появлению в бетоне начальных растягивающих напряжений.
1.ползучесть – свойство бетона, характеризующее нарастанием во времени неупругих деформаций при длительном действии постоянных напряжений.
Причины: наличие геля сжимающегося под нагрузкой; наличие и развитие структурных и силовых трещин;
На величину ползучести влияют: количество цемента и воды; прочность бетона; возраст бетона, уровень напряжений, влажность условий эксплуатации
Арматура
По виду: гибкая,жесткая
По способу изготовления: стержневая, проволочная
По форме поверхностей: гладкая (А450), периодического профиля (А300…А1000), в виде вмятин (В500, Вр1200…Вр1500)
Свойства:
1)пластичность – характеризуется относительным удлинением при разрыве
2)свариваемость
3)хладоломкость – склонность к хрупкому разрушению при отрицательных температурах
4)ползучесть – рост деформаций под нагрузкой во времени с повышением напряжений и ростом температуры.
5)прочность
6)деформативность
7)коррозийная стойкость
8)релаксация-уменьшение напряжений при неизменной длине.
5. Трещиностойкость ж\б элементов. Основные положения расчета по образованию и раскрытию трещин.
Трещиностойкость – сопротивление образованию трещин в стадии 1 или сопротивлению раскрытию трещин в стадии 2.
Трещиностойкость проверяют расчетом в сечениях, нормальных к продольной оси, а при наличии поперечных сил также и в сечениях, наклонных к продольной оси.
Расчет по образованию трещин нормальных к продольной оси:
а) для центрально-растянутых элементов:
б) для изгибаемых внецентренно-сжатых и внецентренно-растянутых элементов:
М – момент внешней нагрузки.
Расчет по раскрытию трещин нормальных к продольной оси:
тянутой арматуры обычно пренебрегают и принимают:
Расчет по образованию трещин наклонных к продольной оси:
тов.
Расчет ширины раскрытия трещин наклонных к продольной оси:
acrc = φ1*φ2*φ3*φs*Is*(δs/Es)
acrc >= acrc,ult