Ответы на экзамен по ЖБК. 1. Сущность железобетона

• Название: 1. Сущность железобетона
• Анкор: Ответы на экзамен по ЖБК
• Дата: 18.10.2022
• Размер: 1.3 Mb.
• Имя файла: Ответы на экзамен по ЖБК.doc
• Тип: Документы; #738743
• страница: 5 из 5

20. Вторые 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.

1. Потери от релаксации напряжений в арматуре при натяжении на бетон высокопрочной арматурной проволоки и стержневой арматуры принимаются такими же, как и при натяжении на упоры.

2. Потери от усадки бетона и укорочения элемента зависят от вида бетона, способа натяжения арматуры, условий твердения.

3. Потери от ползучести бетона (следствие соответствующего укорочения элемента) зависят от вида бетона, условий твердения, уровня напряжений

4. Потери от смятия бетона под витками спиральной или кольцевой арматуры (при диаметре труб, резервуаров до 3 м)

5. Потери от деформаций обжатия стыков между блоками сборных конструкций.

Для конструкций, эксплуатируемых при влажности воздуха окружающей среды ниже 40 %, потери от усадки и ползучести бетона увеличиваются на 25 %. Для конструкций, эксплуатируемых в районах с сухим жарким климатом, эти потери увеличиваются на 50 %.

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.

21. Виды предварительного напряжения

В российской практике различаются два вида предварительного напряжения, которые называются предварительным напряжением на бетон и предварительным напряжением на упоры.

1. 
   На упоры (до бетонирования). Арматуру заводят в форму до бетонирования элемента, один конец закрепляют в упоре, другой – натягивают домкратом до заданного напряжения σ_sp. Затем в форму заливают бетон. После достижения бетоном передаточной прочности R_bp 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.
   
2. 
   На бетон. Сначала изготавливают бетонный элемент, в котором предусматривают каналы или пазы. После приобретения бетоном передаточной прочности R_bp, 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.
   

22.Стадии НДС предварительно напряженных железобетонных конструкций.

Стадии напряженно-деформированного состояния предварительно напряженных элементов.

Напряженно-деформированные состояния предварительно напряженных элементов после образования трещин в бетоне растянутой зоны сходны с элементами без предварительного напряжения. Основная разница проявляется в стадии I. Она заключается в том, что нагрузка, вызывающая образование первых трещин в предварительно напряженных конструкциях, вследствие погашения предварительного обжатия бетона в 2...3 раза превышает такую же нагрузку железобетонных конструкций без предварительного напряжения. Вследствие суммирования в сжатой зоне сечения напряжений предварительного обжатия бетона и сжимающих напряжений от изгиба элемента внешней нагрузкой напряжения в ней и высота сжатой зоны значительно увеличиваются (рис.б).

Интервал между стадиями I и III существенно сокращается. К моменту разрушения предварительные напряжения в арматуре вследствие деформаций ползучести полностью погашаются и не оказывают влияния на конечную прочность элемента; последние исследования показывают, что прочность элементов несколько возрастает вследствие наклепа арматуры при предварительном натяжении; в расчетах это учитывают: _{ }.

До начала стадии I предварительно напряженные конструкции испытывают 5 напряженно-деформированных состояний:

Состояние 1 – арматуре задано конструированное предварительное напряжение _{ }; произведены анкеровка ее концов в неподвижных упорах и бетонировании элементов, 1) _{ }

Состояние 2 — вследствие релаксации напряжений стали, податливости зажимов и упоров, разности температуры арматуры и упоров и деформации формы предварительные напряжения арматуры_{ }уменьшаются на величину первых потерь_{ }, т. е. потерь, происходящих до предварительного обжатия бетона.

Состояние 3 — после того как бетон набрал передаточную прочность R_bp, произвели отпуск концов арматуры. Она, стремясь восстановить первоначальную длину, благодаря сцеплению арматуры с бетоном, надежно обжимает последний. Напряжения в арматуре за счет быстронатекающей ползучести и упругого обжатия бетона уменьшаются соответственно на величину_{ } (рис. 15, а). Вследствие внецентренного обжатия сечения элемента напрягаемой арматурой он получает предварительный выгиб f_cpот усилия предварительного обжатия бетона. Предварительное напряжение в арматуре _{ }: _{ }- напряжения предварительного обжатия бетона.

Состояние 4 — из-за проявления деформаций усадки и ползучести бетона предварительное напряжение арматуры _{ }уменьшается на величину вторых потерь _{ }т. е. потерь, происходящих после обжатия бетона. В результате произойдет полное проявление всех потерь и предварительные напряжения в арматуре:_{ }

где _{ } — установившиеся напряжения предварительного обжатия бетона;

Напряженно-деформированные состояния 1...4 в расчетном сечении предварительно напряженного элемента проявляются до его загружения внешней нагрузкой.

Состояние 5 — элемент загружают внешней нагрузкой q = g + v. Постепенно возрастая, q по аналогии с центрально-растянутыми предварительно напряженными элементами (рис. 15) полностью погашает предварительное обжатие бетона _{ } в расчетном сечении изгибаемого элемента.

В этот момент напряжения в напрягаемой арматуре _{ }

С дальнейшим ростом внешней нагрузки состояние 5 переходит в стадии I, II, III (рис 79).

В конце стадии II начинают проявляться неупругие деформации арматуры, которые постепенно погашают ее предварительное напряжение. Как только суммарная величина неупругих деформаций арматуры в стадии III достигнет величины предварительной вытяжки арматуры _{ }, произойдет полное погашение ее предварительного напряжения. После этого предварительно напряженный элемент начинает работать под нагрузкой так же, как с ненапрягаемой арматурой. Выигрыш от предварительного напряжения арматуры заключается в удлинении упругой стадии работы стадии I.



Рис 79- Стадии напряженного состояния изгибаемого элемента с напрягаемой арматурой:

а)-до загружения элемента внешней нагрузкой; б)-то же, после загружения; 1-упор; 2-сила натяжения

23.Нормативные и расчетные нагрузки.

1. 
   По природе возникновения:
   

а) технологические (от веса людей в жилых и общественных зданиях, оборудования и кранов в промышленных зданиях);

б) атмосферные (от снега, ветра, изменений температуры, гололед);

в) собственный вес несущих и ограждающих конструкций;

г) сейсмические, взрывные воздействия, пожар, просадка грунтов.

2. 
   По длительности нагрузки бывают:
   

а) постоянные (собственный вес, давление грунтов, предварительное напряжение);

б) временные:

- длительные (вес стационарного оборудования на перекрытиях; давление газов, жидкостей, сыпучих тел; длительная часть крановых, снеговых нагрузок и т.д.);

- кратковременные (люди, кратковременная часть крановых, снеговых нагрузок, ветровые нагрузки);

- особые (сейсмические, взрывные воздействия, отказ оборудования, просадка оснований).

3. 
   По направлению:
   

а) вертикальные (нагрузки от веса конструкций и временные (полезные) нагрузки);

б) горизонтальные (ветровая нагрузка);

в) наклонные.

4. 
   По качеству:
   

а) распределенные;

б) сосредоточенные.

5. 
   По применению в расчетах:
   

а) нормативные;

б) расчетные.

Нагрузки, отвечающие нормальным условиям эксплуатации, называют нормативными. Нагрузки, отвечающие предельным максимальным значениям, появление которых возможно в результате влияния неучтенных факторов – называют расчетными.

Переход от нормативной нагрузки к расчетной осуществляется путем умножения на коэффициент надежности по нагрузке:

.

Предельными считаются состояния, при которых конструкции перестают удовлетворять предъявляемым к ним в процессе эксплуатации требованиям, т.е. теряют способность сопротивляться внешним нагрузкам и воздействиям или получают недопустимые перемещения или чрезмерно раскрытые трещины. Расчет по предельным состояниям конструкции производят для всех стадий: изготовление, хранение, транспортирование, монтаж и эксплуатация. Железобетонные конструкции должны удовлетворять требованиям расчета по двум группам предельных состояний.

Предельные состояния I группы (группа непригодности к эксплуатации): потеря прочности или несущей способности вследствие разрушения бетона или разрыва арматуры; потеря устойчивости; усталостное разрушение.

Предельные состояния II группы (группа непригодности к нормальной эксплуатации): чрезмерные прогибы или выгибы; образование трещин; чрезмерное раскрытие трещин.

24. Нормативные и расчетные сопротивления материалов

Нормативные и расчетные сопротивления характеризуют одно из основных свойств материала — его прочность.

Нормативные и расчетные сопротивления бетона. Нормативные и расчетные сопро­тивления бетона установлены для оценки прочности бетона при проекти­ровании, изготовлении и эксплуатации железобетонных конструкций.

Нормативные сопротивления бетона – это сопротивление осевому сжатию бетонных призм (призменная прочность) Rbn и сопротивление осевому растяжению Rbtn, которые определяются в зависимости от класса бетона по прочности (при обеспеченности 0,95). Нормативное сопротивление является основным мерилом при оценке качества конструктивных материалов, при проверочных испытаниях прочность материалов должна быть не меньше нормативного сопротивления.

Расчетные сопротивления бетона для расчета по первой группе предельных состояний получают путем деления нормативных сопротивлений на соответствующие коэффициенты надежности по материалу:

- расчетное сопротивление бетона осевому сжатию, где - коэффициент надежности по бетону при сжатии, зависящий от вида бетона.

- расчетное сопротивление бетона осевому растяжению, где - коэффициент надежности по бетону при растяжении, зависящий от вида бетона.

При расчете элементов конструкций расчетные сопротивления бетона R_b и R_bt в отдельных случаях уменьшают или увеличивают умножением на соответствующие коэффициенты условия работы бетона γ_bi, которые учитывают следующие факторы: длительность действия нагрузки; многократную повторяемость нагрузки; условия, характер и стадию работы конструкции; способ ее изготовления; размеры сечения и т.д.

Расчетные сопротивления бетона для предельных состояний второй группы (R_{b, ser}и R_bt,ser)принимают равными нормативным сопротивлениям, т. е. вводят в расчет с коэффициентом надежности по бетону γ = 1,

Нормативные и расчетные сопротивления арматуры

Нормативные сопротивления арматуры R_sn устанавливают с учетом статистической изменчивости прочности и принимают равными наименьшему контролируемому значению: для стержневой арматуры — физического предела текучести или условного предела текучести, для проволочной арматуры — условного предела текучести. Нормами установлена доверительная вероятность нормативного сопротивления арматуры 0,95.

Расчетные сопротивления арматуры растяжению для расчета по первой группе предельных состояний определяют делением нормативных сопротивлений на соответствующие коэффициенты надежности по материалу: , где - коэффициент надежности по арматуре, зависящий от класса арматуры.

Расчетные сопротивления арматуры сжатию, используемые в расчете конструкций по первой группе предельных состояний, при наличии сцепления арматуры с бетоном: , но не более 400 МПа.

При расчете элементов конструкций расчетные сопротивления арматуры снижаются или в отдельных случаях повышаются умножением на соответствующие коэффициенты условий работы, учитывающие возможность неполного использования ее прочностных характеристик.

Кроме того, расчетные сопротивления R_s, R_sc и R_sw следует умножать на коэффициенты условий работы γ_bi.

Расчетные сопротивления арматуры для расчета по второй группе предельных состояний устанавливают при коэффициенте надежности по арматуре, т.е. принимают равными нормативным значениям и вводят в расчет с коэффициентом условий работы арматуры.

25.Коэффициенты условий работы, надежности и ответственности зданий и сооружений.

Степень ответственности зданий. Эту величину оценивают разме­ром материального и социального ущерба при их преждевременном раз­рушении. При проектировании степень ответственности зданий учитыва­ют умножением расчетной нагрузки на коэффициент надежности _{ }по назначению, принимаемый в зависимости от класса ответственности зда­ний: для класса 1 (главные корпуса ТЭС, АЭС, телевизионные башни, промышленные трубы, высотой более 200 м и др.) _{ }= 1; для класса 2 (здания промышленного и гражданского строительства, не входящие в классы 1 и 3) _{ } = 0,95; для класса 3 (одноэтажные жилые дома, различные склады без процессов сортировки и упаковки, временные здания и соору­жения) _{ }= 0,9.

Коэффициент надежности _{ }g принимают равным для нагрузок от собственной массы строительных конструкций с плотностью более 1800 кг/м³ _{ }g=1,1; с плотностью 1800 кг/м³ и менее _{ }g=1,2; изоляционных и выравнивающих слоев, насыпных грунтов _{ }g =l,3.

Коэффициент надежности _{ v}, для нагрузок на перекрытия и лестницы (временных нагрузок) принимают равным при нормативной нагрузке менее 1кН/м² _{ }v ⁼ 1,4; равной 2...5 кН/м² _{ }v= 1,35 кН/м² и более _{ }v= 1,2.

Коэффициент надежности по снеговой нагрузке, принимают в зависимости от отношения массы крыши qк массе снегового покрова v:

q/v 1 и более 0,8 0,6 0,4 и менее

_{ с} 1,4 1,5 1,55 1,6

Коэффициенты условий работы – коэффициенты учитывающие наиболее вероятные особенности действительной работы материалов, конструкций и оснований при строительстве и эксплуатации сооружений и вводимые сомножителем при определении расчетных сопротивлений элементов конструкции и их соединений.