Билеты ЖБК Часть 1. Экзамен жбк сущность железобетона. Краткая историческая справка развития жбк
 Скачать 1.23 Mb.
|
|
Рис. 33. К определению расчетного случая в элементах таврового профиля. При решении обратной задачи, т.е. когда требуется проверить несущую способность элемента при известном количестве арматуры в элементе, граница сжатой зоны определяется из уравнения равенства нулю суммы проекций всех нормальных усилий на продольную ось элемента:  ;  , при  расчетным сечением является прямоугольник, а при  - сечение таврового профиля.Расчет арматуры растянутой зоны в элементах таврового профиля (рис. 34).  Рис. 34. К расчету растянутой арматуры в элементах таврового профиля. 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. Расчет арматуры сжатой зоны в элементах таврового профиля (рис. 35).  Рис. 35. К расчету сжатой арматуры в элементах таврового профиля. 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:   .
7.4.3. Расчет прочности элементов по наклонным сечениям 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. Экспериментально установлено, что прочность железобетонных элементов по наклонной полосе между наклонными трещинами обеспечена, если соблюдается условие:  Рис. 38. Раздробление бетона наклонной сжатой полосы между наклонными трещинами.  ,где  - коэффициент, учитывающий влияние хомутов, нормальных к продольной оси элемента, определяется по формуле:  , где  ,  ;  - определяется по формуле:  , где β – коэффициент, зависящий от вида бетона; Rb - в МПа. Если условие не соблюдается, необходимо увеличить размеры сечения или повысить класс бетона. 2. Сдвиг по наклонному сечению от действия поперечной силы (рис. 39). Образование наклонной трещины происходит при  . При разрушении происходит взаимное смещение частей элемента по вертикали. Расчет прочности наклонных сечений на действие поперечной силы производят в обязательном порядке. Рис. 39. Сдвиг по наклонному сечению от действия поперечной силы. Если касательные напряжения не достигают максимального значения, наклонные трещины не образуются. Т.е. если  , поперечная арматура ставится конструктивно. При расположении сосредоточенной силы F близко к опоре (a/h≤ 1….1,5) трещиностойкость наклонных сечений увеличивается тем больше, чем ближе сила F к опоре. 3. Излом по наклонному сечению от действия изгибающего момента (рис. 40). Рис. 40. Излом по наклонному сечению от действия изгибающего момента. 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). При слабом заанкеривании арматура выдергивается, при хорошем – сжатая зона бетона сокращается по высоте и разрушается.  Расчет прочности по наклонным сечениям на действие поперечной силы элементов с поперечной арматурой (рис. 41).  Прочность элемента по наклонному сечению на действие поперечной силы элементов с поперечной арматурой обеспечивается условием: Рис. 41. Схема усилий в наклонном сечении при расчете его по прочности на действие поперечной силы  ;  ,где Q – поперечная сила от внешней нагрузки, расположенной по одну сторону от рассматриваемого наклонного сечения; Qb – поперечное усилие, воспринимаемое бетоном, определяется по формуле:  ,где:  - коэффициент, учитывающий влияние вида бетона (для тяжелого бетона  ); - коэффициент, учитывающий влияние сжатых полок в тавровых и двутавровых элементах, определяется по формуле:  , где  ; - коэффициент, учитывающий влияние продольных сил (учет влияния предварительно-напряженной арматуры), определяется по формуле:  .Значение  во всех случаях принимается не более 1,5.  - коэффициент, учитывающий влияние вида бетона (для тяжелого бетона  ).Поперечные усилия  и  определяются как сумма проекций на нормаль к продольной оси элемента предельных усилий соответственно в хомутах и отгибах, пересекающих опасную наклонную трещину. Железобетонные элементы редко армируются отгибами, поэтому в частном случае можно принять равным нулю. Для элементов с поперечной арматурой в виде хомутов, нормальных к продольной оси элемента и имеющих постоянных шаг s в пределах рассматриваемого наклонного сечения, значение с0 соответствует минимуму выражения  , определяемому по формуле: .где qsw – усилие в хомутах на единицу длины элемента, определяется по формуле:  , при этом для хомутов, устанавливаемых по расчету, должно удовлетворяться условие:  .Для таких элементов значение определяется по формуле: ,Конструктивные требования по армированию поперечными стержнями. Поперечная арматура в балочных и плитных конструкциях, устанавливается: - на приопорных участках длиной 1/4пролета (в зоне максимальной поперечной силы): при h≤ 450 мм. . . . . . . . . . . . . . . . . . не более h/2 и не более 150 мм; при h> 450 мм. . . . . . . . . . . . . . . . . . не более h/3 и не более 500 мм; - на остальной части пролета. . . . . . . . . . . . не более 3h/4 и не более 500 мм. Расчет прочности по наклонным сечениям на действие поперечной силы элементов без поперечной арматуры. Прочность элемента по наклонному сечению на действие поперечной силы элементов без поперечной арматуры обеспечивается условием:  ,где правая часть условия принимается не более  и не менее  .Коэффициент  учитывает влияние вида бетона (для тяжелого бетона  ).
В процессе работы реальной конструкции всегда присутствуют случайные факторы, которые могут привести к смещению расчетной точки приложения силы N. Кроме того, из-за неоднородных свойств бетона (разная деформативность и прочность даже в пределах одного сечения) напряжения в сечении становятся неодинаковыми, что также приводит к смещению продольной силы. Для центрально-растянутых элементов это не опасно, т.к. после образования трещин в них работает только арматура, напряжения в которой по достижении текучести выравниваются. В сжатых элементах даже небольшой эксцентриситет приводит к неравномерности нормальных напряжений и к искривлению продольной оси, что опасно в смысле потери устойчивости. Поэтому различают 2 вида эксцентриситетов: расчетные и случайные. Расчетный эксцентриситет ео получают из статического расчета (рис. 42).   ;  . Рис. 42. Внецентренно-сжатый элемент с расчетным эксцентриситетом Случайный эксцентриситет еа – величина неопределенная. Причиной возникновения могут являться неточность монтажа, неоднородное бетонирование, первоначальная кривизна элемента, случайные горизонтальные силы и другие случайные факторы. Случайный эксцентриситет принимают не менее 1/600 длины элемента, не менее 1/30 высоты его сечения и не менее 10 мм. В статически-определимых системах:  .В статически-неопределимых:  , но не менее  .К элементам со случайными эксцентриситетами относятся сжатые элементы ферм. В остальных случаях обычно эксцентриситеты имеют расчетную величину. 8.1. Конструирование внецентренно-сжатых элементов Внецентренно-сжатые элементы целесообразно выполнять с развитыми поперечными сечениями в плоскости действия момента. Для сжатых элементов применяют бетон классов по прочности на сжатие В15 ÷ В30, арматуру классов А-II, A-III. Диаметр продольной стрежневой арматуры для монолитных конструкций 12…40 мм. В качестве поперечной используют арматуру классов A-I, Вр-I. Продольную и поперечную арматуру объединяют в плоские и пространственные каркасы: сварные или вязаные, с жесткой или с гибкой арматурой (рис. 43). а) б) в) г)  Рис. 43. Примеры армирования сжатых элементов: а – сварной каркас; б – сварной каркас с промежуточными стержнями; в – вязаный каркас; г – каркас с жесткой арматурой. Армирование для сжатых элементов может быть симметричным и несимметричным. Симметричное армирование применяется в случае действия случайного эксцентриситета, т.к. неизвестно, с какой стороны действующая сила будет расположена от линии центра тяжести. Также симметричное армирование применяется в случае действия изгибающих моментов разных знаков, близких по величине.  Насыщение поперечного сечения продольной арматурой оценивают коэффициентом армирования μ по формуле:  .Минимальная площадь сечения сжатой и растянутой продольной арматуры во внецентренно-сжатых элементах допускается равной, %: 0,05 . . . . . . . . . . . . . . . . при  ;  .0,1 . . . . . . . . . . . . . . . . . при  ; 0,2 . . . . . . . . . . . . . . . . . при  ;Рис. 44. Схема армирования сжатых элементов: 1 – рабочая арматура; 2 – поперечная арматура. 0,25 . . . . . . . . . . . . . . . . при  . Толщина защитного слоя для рабочих стержней а должна быть не менее диаметра стрежней и не менее 20 мм (рис. 44). Колонны сечением до 400×400 мм можно армировать четырьмя продольными стрежнями (43, а), при расстояниях между рабочими стрежнями более 400 мм, следует предусматривать промежуточные стержни (43, б). Поперечные стрежни предотвращают боковое выпучивание рабочих стержней. Расстояние между ними s должно быть при сварных каркасах не более 20d, при вязаных – 15d, но не более 500 мм (d – наименьший диаметр продольных сжатых стержней). Расстояние s округляют до 50 мм. Применять очень гибкие сжатые элементы нерационально, поскольку их несущая способность сильно снижается вследствие большой деформативности. Для колонн  .8.2. Расчет прочности внецентренно-сжатых элементов Существуют 2 расчетных случая. 1 случай ( ). Внецентренно-сжатые элементы с большими эксцентриситетами продольной силы (рис. 45, а). Элемент ведет себя, как изгибаемый. Часть сечения растянута, имеет трещины, растягивающее усилие воспринимается арматурой. Часть сечения сжато вместе с арматурой. Разрушение начинается с достижения предела текучести в растянутой арматуре, завершается разрушением сжатой зоны бетона. 2 случай ( ). Внецентренно-сжатые элементы с малыми эксцентриситетами (рис. 45, б). Сечение либо полностью сжато, либо большей частью. Всегда разрушается вследствие разрушения бетона сжатой зоны. |