ЖБК. Курс лекций. Курс лекций по дисциплине Железобетонные конструкции для специальностей Архитектура иПромышленное и гражданское строительство
 Скачать 1.89 Mb.
|
|
Рис. 40. Излом по наклонному сечению от действия изгибающего момента.  од 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:  ;  ,г Рис. 41. Схема усилий в наклонном сечении при расчете его по прочности на действие поперечной силы де 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  ).Лекция №8. Внецентренно-сжатые элементы 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. а) б)Рис. 45. Два расчетных случая внецентренно-сжатых элементов: а – случай больших эксцентриситетов; б – случай малых эксцентриситетов.  Случай больших эксцентриситетов (рис. 46). Напряжения в арматуре и бетоне равны расчетным сопротивлениям:  ;  ;  .Неизвестную высоту сжатой зоны бетона находят из уравнения равенства нулю суммы проекций всех нормальных усилий на продольную ось элемента:    .Условие достаточной несущей способности:  ;  ;  .П Рис. 46. Расчетная схема внецентренно-сжатого элемента с большим эксцентриситетом. ри подборе арматуры неизвестны сразу 3 величины:  ,  и х. Принимаем  ;  .  ;  .Если при расчете  , арматурой нужно задаться из минимального процента армирования. При симметричном армировании, когда  ;  : ;  ;  .Если  , то  .Случай малых эксцентриситетов (рис. 47). Условие достаточной несущей способности: Рис. 47. Расчетная схема внецентренно-сжатого элемента с малым эксцентриситетом. . Неизвестную высоту сжатой зоны бетона находят из уравнения равенства нулю суммы проекций всех нормальных усилий на продольную ось элемента:  .Для бетона класса В30 и ниже с ненапрягаемой арматурой A-I, A-II, A-III:  .Обычно в случае малых эксцентриситетов рационально симметричное армирование. 8.3. Учет влияния гибкости на несущую способность внецентренно-сжатых элементов  Гибкий внецентренно-сжатый элемент под влиянием момента прогибается, вследствие чего начальный эксцентриситет eо продольный силы N увеличивается (рис. 48). При этом возрастает изгибающий момент, и разрушение происходит при меньшей продольной силе N. Расчет таких элементов следует выполнять по деформированной схеме. Допускается рассчитывать гибкие внецентренно-сжатые элементы при гибкости  рассчитывать по приведенным выше формулам, но с учетом эксцентриситета, полученного умножением начального значения eо на коэффициент η > 1. Рис. 48. Учет влияния прогиба.  ,где Ncr – условная критическая сила, определяемая по формуле:  ,где  - расчетная дина элемента; - коэффициент, принимаемый равным  , но не менее  ,  - в МПа; - коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузки на прогиб элемента в предельном состоянии, равный  , но не более  , где β – коэффициент, зависящий от вида бетона, Ml и M – моменты относительно оси, проходящей через центр наиболее растянутого или наименее сжатого стержня арматуры, соответственно от действия постоянных и длительных нагрузок и от действия полной нагрузки;  - коэффициент, учитывающий влияние предварительного напряжения арматуры на жесткость элемента, при равномерном обжатии сечения напрягаемой арматурой определяется по формуле:  , где  определяется при  , принимается без учета коэффициентов условий работы бетона; принимается не более 1,5;  . |