Ответы на экзамен по ЖБК. 1. Сущность железобетона
 Скачать 1.3 Mb.
|
|
Рис. 1. Прямоугольное сечение с двойной арматурой и схема усилий. На долю арматуры: Мс = М - Мв Мв =  Из уравнения равенства нулю суммы проекций всех нормальных усилий на продольную ось элемента находят требуемую площадь растянутой арматуры:  ; Nb = =  ;  ,  Требуемая площадь сжатой арматуры  .Из уравнения равенства нулю суммы проекций всех нормальных усилий на продольную ось элемента находят требуемую площадь растянутой арматуры:  .14. Прочность наклонных сечений изгибаемых железобетонных элементов. Виды разрушения по наклонному сечению. Методика расчета На приопорных участках под действием поперечной силы и изгибающего момента в сечениях, наклонных к продольной оси элемента, развиваются напряженно-деформированные состояния, как и в нормальных сечениях.  Главные растягивающие и главные сжимающие напряжения действуют под углом к оси (рис. 36).а) б) Рис. 36. Линии главных сжимающих и растягивающих напряжений. Если главные растягивающие напряжения  превысят сопротивление бетона растяжению Rbt, возникают наклонные трещины. Растягивающие усилия в наклонной трещине передаются на арматуру. При дальнейшем увеличении нагрузки наклонные трещины раскрываются, напряжения в арматуре доходят до предела текучести и происходит разрушение элемента вследствие раздробления бетона над вершиной наклонной трещины (рис. 37). Рис. 37. Схема разрушения элемента по наклонному сечению Разрушение изгибаемого элемента по наклонному сечению происходит по одному из трех возможных случаев: 1. Раздробление бетона наклонной сжатой полосы между наклонными трещинами (рис. 38). Происходит при малой ширине сечения, когда главные сжимающие напряжения превышают расчетное сопротивление бетона сжатию Rb. Э  кспериментально установлено, что прочность железобетонных элементов по наклонной полосе между наклонными трещинами обеспечена, если соблюдается условие: ,Если условие не соблюдается, необходимо увеличить размеры сечения или повысить класс бетона. 2  . Сдвиг по наклонному сечению от действия поперечной силы (рис. 39). Условие прочности:     где  =2, для тяжелого бетона,  -коэффициент учитывающий влияние полок таврового сечения,  -коэффициент учитывающий влияние предварительного напряжения на повышение прочности наклонного сечения. – продольное усилие в поперечной арматуре; -горизонтальная проекция наклонной трещины на наклонную ось элемента.При разрушении происходит взаимное смещение частей элемента по вертикали. 3  . Разрушение от действия изгибающего момента (рис. 40).Под воздействием изгибающего момента главные растягивающие напряжения начинают превышать сопротивление растяжению  , образуются наклонные трещины с максимальным раскрытием в растянутой зоне. Бетон растянутой зоны выключается из работы и все растягивающие усилия передаются на арматуру. Происходит взаимный поворот частей элемента относительно точки М (рис. 40).Мs и Мsw – определяются относительно центра тяжести бетона сжатой зоны на наклонные трещины т.М.  ;  ;  . - момент является суммарной величиной усилий во всех поперечных стержнях пересекаемых наклонной трещиной.При расчете наклонных сечений железобетонных элементов в обязательном порядке выполняются следующие конструктивные требования при определении шага поперечных стержней: на приопорных участках   на пролетных участках: h<300 – поперечную арматуру можно не устанавливать  15. Прочность нормальных сечений элементов таврового сечения с одиночным и двойным армированием Тавровое сечение образуется из полки и ребра. Тавровое сечение позволяет снизить общую высоту перекрытия и увеличить полезную высоту помещения, а также «удалить» неучитываемые в расчетах по нормальным сечениям растянутый бетон, тем самым, сократив собственный вес элементов. Прочность нормальных сечений элементов таврового сечения с одиночным армированием  Условие прочности по сжатой зоне:  (7)Заменяя  на  из условия прочности (7) определяют значение  : , затем по таблице находят соответствующее значение  . Проверяют условие  . Из уравнения равенства нулю суммы проекций всех нормальных усилий на продольную ось элемента:  определяют неизвестное количество требуемой растянутой арматуры:   .Если  , необходима арматура в сжатой зоне. Прочность нормальных сечений элементов таврового сечения с двойным армированием  Принимаем , т.е. бетон сжатой зоны работает до предела. Условие прочности:  . (8)Используя  из условия прочности (8) определяют неизвестное количество требуемой сжатой арматуры: .Из уравнения равенства нулю суммы проекций всех нормальных усилий на продольную ось элемента:  определяют неизвестное количество требуемой растянутой арматуры:   .16. Случаи расчета прочности нормальных сечений тавровой формы Расчетный случай зависит от положения границы сжатой зоны бетона. 1 случай. Граница сжатой зоны проходит в пределах полки  . В этом случае тавровое сечение рассчитывают как прямоугольное с размерами  (рис. 1), поскольку бетон в растянутой зоне на несущую способность не влияет.  2  случай. Сжатая зона заполняет всю высоту полки (рис. 2). Расчет проводят из условия: 3  случай. Граница сжатой зоны находится в ребре (рис. 3). Расчет проводят по формулам таврового профиля. М = М1 + М2 AS = AS1 + AS2  AS1 определяем из расчета ребра как прямоугольного сечения шириной  , у которого высота сжатой зоны совпадает с границей нижней полки тавра. AS2 = М2 / ηRsh0 М2 = МU – М1 =  Итак, М < М´f - 1 расчет, М = М´f - 2 расчет, М > М´f - 3 расчет (при ( ))17. Сущность предварительного напряжения железобетонных конструкций Предварительно-напряженные конструкции – это конструкции или их элементы, в которых предварительно, т.е. в процессе изготовления, искусственно созданы в соответствии с расчетом начальные напряжения растяжения в арматуре и обжатия в бетоне. Сущность предварительного напряжения жбк заключается в создании растягивающих напряжений на будущей сжатой зоне элемента с целью повышения его трещиностойкости. Обжатие бетона на величину σbp осуществляется предварительно натянутой арматурой, которая после отпуска натяжных устройств стремится возвратится 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. Таким образом, предварительное напряжение не повышает прочность конструкции, а увеличивает ее жесткость и трещиностойкость! Преимущества предварительно-напряженных конструкций: повышенная жесткость и трещиностойкость конструкции; возможность использования высокопрочной арматуры (A-IV и выше); предварительное напряжение приводит к уменьшению сечения элемента возможность выполнения эффективных стыков сборных элементов; повышенная выносливость при многократно повторяемых, динамических нагрузках; преднапряженные конструкции более безопасны, т.к. перед разрушением имеют большой прогиб и тем самым сигнализируют, что прочность конструкции почти исчерпана; повышенная сейсмостойкость; повышенная долговечность. Недостатки предварительно-напряженных конструкций: повышенная трудоемкость и необходимость специального оборудования и классифицированных работников; большая масса; большая тепло- и звукопроводность; усиление преднапряженных конструкций всегда сложнее, чем без преднапряжения; меньшая огнестойкость; при коррозии высокопрочная арматура быстрее теряет пластические свойства, возникает опасность хрупкого разрушения. 18. Способы создания предварительного напряжения Способы натяжения арматуры: На упоры (до бетонирования). Арматуру заводят в форму до бетонирования элемента, один конец закрепляют в упоре, другой – натягивают домкратом до заданного напряжения σsp. Затем в форму заливают бетон. После достижения бетоном передаточной прочности Rbp арматуру отпускают с упоров, при этом она обжимает окружающий бетон. Чтобы избежать разрушения бетона в торцах элементов, отпуск натяжения арматуры производят постепенно, снижая сначала на 50%, а затем до 0. На бетон. Сначала изготавливают бетонный элемент, в котором предусматривают каналы или пазы. После приобретения бетоном передаточной прочности Rbp, в каналы пропускают рабочую арматуру и натягивают ее на бетон. После натяжения концы арматуры закрепляют анкерами. Для обеспечения сцепления арматуры с бетоном каналы и пазы заполняют под давлением цементным раствором. Методы натяжения арматуры: Электротермический – необходимое относительное удлинение арматуры еsp получают электрическим нагревом арматуры до соответствующей температуры. Механический – необходимое относительное удлинение арматуры получают вытяжкой арматуры натяжными механизмами (гидравлические и винтовые домкраты, лебедки, тарировочные ключи, намоточные машины и т.д.). Электротермомеханический – совокупность механического и электротермического методов. Физико-химический – заключается в самонапряжении конструкции вследствие использования энергии расширяющегося цемента. 19. Первые потери предварительного напряжения Начальные предварительные напряжения в арматуре не остаются постоянными, с течением времени они уменьшаются. Различают первые потери предварительного напряжения в арматуре, происходящие до начала эксплуатации конструкции, и вторые потери – за период эксплуатации. Первые потери: 1. Потери от релаксации напряжений в арматуре при натяжении на упоры; зависят от способа натяжения и вида арматуры; 2. Потери от температурного перепада, т.е. от разности температур в зоне нагрева и устройства, воспринимающего усилие натяжения при прогреве бетона. 3. Потери от деформации анкеров, расположенных у натяжных устройств, вследствие обжатия шайб, смятия высаженных головок, смещения стержней в инвентарных зажимах и т.п. 4.Потери от трения арматуры: а) о стенки каналов или о поверхность бетона конструкций при натяжении на бетон б) об огибающие приспособления при натяжении на упоры 5. Потери от деформации стальной формы при изготовлении конструкции. 6. Потери от быстронатекающей ползучести бетона зависят от условий твердения, уровня напряжений и класса бетона; развиваются они при обжатии (и в первые 2—3 ч после обжатия). При натяжении арматуры на упоры учитывают: первые потери — от релаксации напряжений в арматуре, температурного перепада, деформации анкеров, трения арматуры об огибающие приспособления, деформации стальных форм, деформации бетона от быстронатекающей ползучести; вторые потери — от усадки и ползучести. При натяжении арматуры на бетон учитывают: первые потери — от деформации анкеров, трения арматуры о стенки каналов (или поверхности бетона конструкций); вторые потери — от релаксации напряжений в арматуре, усадки и ползучести бетона, смятия бетона под витками арматуры, деформации стыков между блоками. Суммарные потери при любом способе натяжения могут составлять около 30 % начального предварительного напряжения. В расчетах конструкций суммарные потери должны приниматься не менее 100 МПа. |