Ответы на экзамен по ЖБК. 1. Сущность железобетона
 Скачать 1.3 Mb.
|
|
П р и м е ч а н и е: дополнительной буквой «С» указывается на возможность стыкования сваркой, буквой «Т» - на термическое упрочнение арматуры. 9.Стадии напряженно-деформированного состояния (НДС) Рассмотрим три характерных стадии напряженно-деформированного состояния в зоне чистого изгиба железобетонного элемента при постепенном увеличении нагрузки. I стадия. В начале I стадии бетон растянутой зоны, работает упруго, эпюры нормальных напряжений в бетоне сжатой и растянутой зон близки к треугольным (рис. 20, а). Усилия в растянутой зоне воспринимает в основном бетон. Напряжения в арматуре незначительны. Стадия I – стадия упругой работы элемента. С увеличением нагрузки развиваются неупругие деформации растянутой зоны, эпюра напряжений становится криволинейной (рис. 20, б). Величина напряжений приближается к временному сопротивлению бетона на осевое растяжение. Конец I стадии наступает, когда деформации удлинения крайних волокон достигнут  (предельная растяжимость). Вместо криволинейной эпюры напряжений в растянутой зоне для упрощения принимают прямоугольную с ординатой Rbtn (Rbt,ser). а) б)  Рис. 20. I стадия НДС: а – начало I стадии; б – конец I стадии. По I стадии рассчитывают элементы на образование трещин и деформации – до образования трещин. 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. Эпюра нормальных напряжений в бетоне сжатой зоны по мере увеличения нагрузки за счет развития неупругих деформаций искривляется (рис. 21). Стадия II сохраняется значительное время, характерна для эксплуатационных нагрузок. Рис. 21. II стадия НДС. 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. 2 характерных случая разрушения: 1. Пластический характер разрушения. Начинается с проявления текучести арматуры, вследствие чего быстро растет прогиб и развиваются трещины. Участок элемента, на котором наблюдается текучесть арматуры и пластические деформации сжатого бетона, искривляется при постоянном предельном моменте (рис. 22, а). Такие участки называются пластическими шарнирами. Напряжения в сжатой зоне бетона достигают временного сопротивления сжатию и происходит его раздробление. 2. При избыточном содержании растянутой арматуры происходит хрупкое (внезапное) разрушение от полного исчерпания несущей способности сжатой зоны бетона при неполном использовании прочности растянутой арматуры (рис. 22, б).  III стадия используется в расчетах на прочность. а) б) Рис. 22. III стадия НДС: а – 1 случай разрушения; б – 2 случай разрушения. 10. Прочность нормальных сечений изгибаемых железобетонных элементов с одиночным армированием Р  ассмотрим однопролетную железобетонную балку (рис. 1), свободно лежащую на двух опорах, симметрично загруженную двумя сосредоточенными силами. На определенной ступени загружения в балке образуются нормальные и наклонные трещины, в соответствии с этим прочность изгибаемых элементов рассчитывают как по нормальным, так и по наклонным сечениям. Рассчитаем прочность нормальных сечений.Рис.1. Схема изгибаемой железобетонной балки: а-а–нормальное сечение; б-б–наклонное сечение.  Рис. 2. Прямоугольное сечение с одиночной арматурой и схема усилий. Равнодействующие нормальных напряжений в арматуре и бетоне:  ;  , где  - площадь сечения бетона сжатой зоны.Из уравнения равенства нулю суммы проекций всех нормальных усилий на продольную ось элемента можно определить площадь сечения бетона Abсжатой зоны, а по ней высоту сжатой зоны х.  ,   . Значит,  . Так как относительная высота сжатой зоны бетона  . Общее условие прочности изгибаемых элементов по нормальным сечениям: момент внешних сил не должен превосходить момента внутренних усилий, т.е. прочность элемента достаточна, если внешний расчетный изгибающий момент не превосходит расчетной несущей способности сечения, выраженной в виде обратно направленного момента внутренних сил.  , М ≤ Мu.Условие прочности по сжатой зоне бетона:   =   где  . Условие прочности по растянутой арматуре:   =   где  . Данные формулы применяют при условии  . По таблице по значению  находят  . Проверяют условие . Если условие выполняется, находят требуемое количество арматуры по формуле:  11. Гипотезы расчета прочности нормальных сечений изгибаемых железобетонных элементов с одиночным армированием Рассмотрим однопролетную железобетонную балку (рис. 1), свободно лежащую на двух опорах, симметрично загруженную двумя сосредоточенными силами. На определенной ступени загружения в балке образуются нормальные и наклонные трещины, в соответствии с этим прочность изгибаемых элементов рассчитывают как по нормальным, так и по наклонным сечениям. 1 ) Прочность изгибаемых железобетонных конструкций рассчитывают по III стадии НДС. Рис.1. Схема изгибаемой железобетонной балки: а-а–нормальное сечение; б-б–наклонное сечение. Рис. 2. Прямоугольное сечение с одиночной арматурой и схема усилий. 2) В расчетной схеме усилий (рис. 2) принимают, что на элемент действует изгибающий момент M, а в арматуре и бетоне действуют усилия, соответствующие напряжениям, равным расчетным сопротивлениям (при условии, что растянутая арматура и сжатый бетон одновременно достигают своих предельных значений: σb = Rb, σs = Rs). 3) В бетоне сжатой зоны сложную криволинейную эпюру напряжений заменяют прямоугольной, т.е. напряжение в бетоне Rb принимают одинаковым по всей высоте сжатой зоны. 4) Принимают, что бетон растянутой зоны не работает σbt= 0. Сечение элемента может быть любой симметричной формы. Равнодействующие нормальных напряжений в арматуре и бетоне: ; , где - площадь сечения бетона сжатой зоны.Из уравнения равенства нулю суммы проекций всех нормальных усилий на продольную ось элемента можно определить площадь сечения бетона Abсжатой зоны, а по ней высоту сжатой зоны х. , . Значит, . Так как относительная высота сжатой зоны бетона . Общее условие прочности изгибаемых элементов по нормальным сечениям: момент внешних сил не должен превосходить момента внутренних усилий, т.е. прочность элемента достаточна, если внешний расчетный изгибающий момент не превосходит расчетной несущей способности сечения, выраженной в виде обратно направленного момента внутренних сил. , М ≤ Мu.Условия прочности при моментах, взятых относительно оси, проходящей через точку приложения равнодействующей усилий в растянутой арматуре As: Условие прочности по сжатой зоне бетона: = где . Условие прочности по растянутой арматуре: = где . Данные формулы применяют при условии .На основе экспериментов установлено, что несущая способность от внешней нагрузки не зависит, напряжение  зависит от относительной высоты сжатой зоны бетона . Граничная относительная высота сжатой зоны бетона  , при которой растягивающие напряжения в арматуре начинают достигать предельных значений  , зависит от класса бетона и класса арматуры.12. Прямая и обратная задачи расчета прочности нормальных сечений изгибаемых железобетонных элементов с одиночным армированием
13. Прочность нормальных сечений изгибаемых железобетонных элементов с двойным армированием Разрушение изгибаемого элемента может происходить 2 способами: 1) по растянутой зоне ( )2) по сжатой зоне бетонного сечения (  ) – хрупкое разрушение, происходит практически мгновенно, при проектировании недопустим.Несущей способности бетона сжатой зоны элемента недостаточно для восприятия внешней нагрузки и эту зону бетона надо усиливать постановкой арматуры. Этот случай разрушения характерен для конструкций с сильной продольной арматурой или переармированных конструкций в растянутой зоне. Установка арматуры в сжатой зоне бетонного сечения оказывается более экономически и конструктивно целесообразной по сравнению с повышением прочности бетона (класса) элемента или увеличением высоты сечения этого элемента. Сжатую арматуру устанавливают из условия минимизации ее количества, поэтому, полагаем, что бетон сжатой зоны обладает предельной несущей способностью  , = . Арматура в сжатой зоне устанавливается только для того, чтобы воспринять излишки внешнего изгибающего момента, которые не может воспринять бетон.  | ||||||||||||||||
- граничное значение относительной высоты бетона сжатой зоны
, где ω = 0,85-0,008 Rb, ξr < 1
