2021 СПЕЦ ЧАСТЬ БС-02. Методическое пособие для повышения квалификации по курсу безопасность стоительства специализированная часть бс02 Общество с ограниченной ответственностью Эллада

• Название: Методическое пособие для повышения квалификации по курсу безопасность стоительства специализированная часть бс02 Общество с ограниченной ответственностью Эллада
• Дата: 26.11.2021
• Размер: 0.63 Mb.
• Имя файла: 2021 СПЕЦ ЧАСТЬ БС-02.docx
• Тип: Методическое пособие; #283424
• страница: 2 из 8

Соединение арматуры внахлестку без сварки

Стержневую арматуру классов А240, А300, А400 допускается соединять внахлестку без сварки с перепуском в 20 … 50 диаметров в местах, где прочность арматуры используется не полностью. Внахлестку можно соединять сварные сетки в направлении рабочих стержней. При гладкой рабочей арматуре каждая из сеток в пределах стыка должна иметь не менее двух поперечных стержней, приваренных ко всем продольным. При рабочих стержнях периодического профиля одна из сеток в пределах стыка может быть освобождена от поперечных стержней.

В нерабочем направлении сварные сетки могут также стыковаться внахлестку. Длина перепуска – 50 мм при диаметре распределительной арматуры до 4 мм и 100 мм – при диаметре распределительной арматуры более 4 мм.

При диаметре рабочей арматуры 16 мм и более сетки соединяют укладкой стыковых сеток с перепуском в каждую сторону на 15 диаметров и не менее 100 мм.

Плоские сварные каркасы также можно соединять внахлестку (при одностороннем расположении рабочих стержней), но в пределах стыка ставят дополнительные поперечные стержни с шагом в 5 диаметров продольной арматуры. Все стыки располагают вразбежку.

Предварительно напряженный железобетон

Рабочая арматура подвергается предварительному натяжению на упоры или бетон. В первом случае арматуру растягивают в форме до контролируемого напряжения, бетонируют элемент, дают бетону набрать не-обходимую прочность перед обжатием (передаточную прочность Rbp ), отпускают арматуру с упоров. Арматура уже имеет сцепление с бетоном, она «обжимает» его. Во втором случае сначала изготавливают бетонный или слабо армированный элемент и дают бетону набрать необходимую прочность перед обжатием Rbp . Затем напрягают арматуру, заводя ее в специальные каналы или пазы.

Напряжения в арматуре контролируют после обжатия бетона, после чего создают сцепление, нагнетая в пазы цементное тесто или раствор. Предварительно напряженные конструкции обладают более высокой трещиностойкостью и дают возможность использовать высокопрочную арматуру.

Сцепление арматуры с бетоном

Прочность сцепления оценивается сопротивлением арматурного стержня выдергиванию. Обеспечить ее можно с помощью зацепления выступов арматуры периодического профиля, сил трения и склеивания. Пер-вый фактор обеспечивает около 3/4 общей прочности.

По длине анкеровки напряжения сцепления распределяются неравномерно (рис. 3.1).

Рис. 10. Сцепление арматуры с бетоном

В расчетах оперируют сред ними значениями напряжений сцепления τс:

τс = N / (lanu),

где N – усилие в стержне; lan – длина анкеровки стержня; u – периметр сечения стержня. При увеличении диаметра стержня увеличивается требуемая длина его анкеровки lan, поэтому диаметры растянутых стержней следует по возможности ограничивать.

Рабочие стержни запускают на длину анкеровки за то сечение, в котором они используются с полным расчетным сопротивлением.

Для арматуры периодического профиля может применяться прямая анкеровка (в виде прямого окончания стержня). Ее расчетная длина, необходимая для передачи на бетон полного усилия в арматуре Rs As , определяется в предположении, что интенсивность сил сцепления на длине анкеровки постоянна и равна Rbond (рис. 3.2), т.е. из уравнения



где Rbond - расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном.



Рис. 11. Передача усилия с арматуры на бетон

Величина Rbond зависит от вида арматуры и класса бетона:



η = 1,7 - для арматуры Bр1500 (d = 3 мм) и К1500 (d = 6 мм);

η = 1,8 - для арматуры Bр (d = 4 мм и более);

η = 2,2 - для канатов d = 9 мм и более;

η = 2,5 - для арматуры класса А.

При натяжении на бетон или недостаточном сцеплении (например, для гладкой высокопрочной проволоки) применяют специальные анкеры.

Концы предварительно напряженных элементов усиливают заклад-ными деталями с анкерами, поперечными стержнями, хомутами.

Защитный слой бетона в железобетонных элементах

Защитный слой – это расстояние от поверхности арматурного стержня до кромки бетона. Он имеет большое значение для обеспечения совместной работы арматуры и бетона и для защиты арматуры от огня при пожаре.

Для продольной ненапрягаемой арматуры и напрягаемой с натяжением на упоры защитный слой принимается не менее диаметра стержня или каната, а также: в плитах толщиной до 100 мм – 10 мм, более 100 мм и балках высотой до 250 мм – 15 мм, в балках высотой более 250 мм – 20 мм, в фундаментных балках – 30 мм.

Для концевых участков напрягаемых стержней на длине lр защитный слой принимается: для арматуры А-600 и канатов – два диаметра, для A-800 и выше – три диаметра, для всех стержней – не менее 40 мм, для канатов – не менее 20 мм.

При наличии стальных опорных деталей защитный слой на концевых участках принимается, как в пролете.

Усадка и усадочные напряжения

Для симметрично армированного элемента, свободного от нагрузки, усадочные напряжения определяются из уравнений равновесия

σs As = σbt A,

откуда

σs = σbt / μ,

где σs – напряжение в арматуре; σbt – напряжение растяжения в бетоне; μ – коэффициент армирования μ = As / A, где As – площадь сечения арматуры; A – площадь сечения элемента (рис. 3.3).



Рис. 12. К определению влияния усадки и ползучести бетона

Напряжения растяжения в бетоне

σbt = εbt E 'b,

где εbt – деформация растяжения бетона; E 'b – упруго-пластический модуль бетона.

Деформация бетона

ε bt = ε l − εls ,

где ε l – деформации свободной усадки бетона; ε ls – деформации железобетона.

Арматура – внутренняя связь, препятствующая усадке. В железобетоне возникают уравновешенные напряжения: в арматуре сжимающие, в бетоне – растягивающие.

Напряжения в арматуре

σs = εls Es ,

где Es – модуль упругости арматуры.

Запишем уравнение деформаций в напряжениях:



Отсюда



где α = Es / Eb; υ – коэффициент упругих деформаций при растяжении.

С увеличением содержания арматуры напряжения σbt от усадки в бетоне увеличиваются. Когда они превышают величину Rbt, возникают усадочные трещины.

Ползучесть железобетона

Для нагруженного элемента (см. рис. 3.3) арматура – связь, которая препятствует ползучести бетона.

Деформации арматуры и бетона одинаковы:



Уравнение равновесия



С течением времени коэффициент упругих деформаций ν уменьшается. При этом напряжения в арматуре растут, а в бетоне уменьшаются.

Действие температуры на железобетон

При действии температуры в железобетоне возникают напряжения вследствие разности температурных деформаций цементного камня и зерен заполнителя. При температуре до 50 ºС напряжения невелики; до 200 ºС – прочность бетона снижается на 30 %; до 500 – 600 ºС – бетон разрушается (надо применять специальный жаростойкий бетон).

Высокая температура нарушает сцепление арматуры с бетоном. При температуре до 500 ºС сцепление арматуры периодического профиля снижается на 30 %. При гладких стержнях резко снижается сцепление уже при температуре 250 ºС.

Бетонные и железобетонные конструкции. основные положения

Бетонные и железобетонные конструкции должны удовлетворять требованиям безопасности, эксплуатационной пригодности, долговечно-сти, что обеспечивает выполнение требований к бетону, арматуре, расче-там конструкций, конструктивных и технологических требований, норм эксплуатации.

Требования к расчету бетонных и железобетонных конструкций

Расчитывать бетонные и железобетонные конструкции следует в соответствии с требованиями ГОСТ 27751 по методу предельных состояний:

• 
  предельные состояния первой группы, приводящие к полной непригодности к эксплуатации;
  
• 
  предельные состояния второй группы, которые приводят к затруднению нормальной эксплуатации или уменьшают долговечность зданий или сооружений.
  

Расчеты по предельным состояниям первой группы включают расчеты:

• 
  на прочность;
  
• 
  устойчивость формы;
  
• 
  устойчивость положения.
  

Расчеты на прочность выполняют из условия, что напряжения и деформации, возникающие в конструкциях от различных воздействий, не должны превышать расчетных значений, установленных нормами.

Расчеты на устойчивость выполняют в соответствии с указаниями нормативных документов на отдельные виды конструкций, в необходимых случаях расчитывают по предельным состояниям первой группы, связанным с чрезмерными деформациями, сдвигами в соединениях и другими явлениями, при которых возникает необходимость в прекращении эксплуатации.

Расчеты по предельным состояниям второй группы включают расчеты:

• 
  по образованию трещин (напряжения и деформации в конструкциях от различных воздействий не должны превышать их предельных значений, воспринимаемых конструкцией без образования трещин);
  
• 
  раскрытию трещин (ширина раскрытия трещин в конструкции от различных воздействий не должна превышать предельно допустимых значений, установленных нормами).
  
• 
  деформациям (прогибы, углы поворота, перемещения и амплитуды колебаний конструкций от различных воздействий не должны превышать предельно допустимых значений).
  

Бетонные и железобетонные конструкции рассчитывают с учетом физической нелинейности (неупругих деформаций бетона и арматуры), возможного образования трещин, возникающей анизотропии, геометрической нелинейности (влияния деформаций на изменение усилий в конструкциях). При отсутствии методов такого расчета допускают определение усилий и напряжений в статически неопределимых конструкциях и системах в предположении упругой работы железобетонных элементов.

Несущую способность железобетонных конструкций, способных претерпевать достаточные пластические деформации (например, при ис-пользовании арматуры с физическим пределом текучести), допускают определять методом предельного равновесия.

При расчетах бетонных и железобетонных конструкций по предельным состояниям необходимо рассматривать различные расчетные ситуации в соответствии с ГОСТ 27751.

Требования к бетону

Прочностные характеристики бетона

1. Нормативное сопротивление осевому сжатию Rb,n – призменная прочность, устанавливается в зависимости от кубиковой прочности.

2. Нормативное сопротивление осевому растяжению Rbt,n устанавливается в зависимости от кубиковой прочности, а когда назначается и контролируется класс бетона на осевое растяжение, тогда принимается равным числовой характеристике класса бетона по прочности на осевое растяжение.

3. Расчетные сопротивления на сжатие и растяжение определяют делением нормативных на коэффициенты надежности по бетону:



Коэффициент надежности по бетону на сжатие γbc = 1,3 ; коэффициент надежности по бетону на растяжение γbt = 1,5 или γbt = 1,3 (когда назначают и контролируют класс бетона на растяжение). Для предельных состояний второй группы γbc = γbt = 1,0. Расчетные сопротивления умножают еще на коэффициенты условий работы γ bi i = 1, 2, 3, ... .

Основные деформационные характеристики бетона

1. Начальный модуль упругости Еb назначают в зависимости от клас-са бетона. При продолжительном действии нагрузки



где ϕb , cr - коэффициент ползучести бетона принимают по табл. 5.5 [2].



Рис. 13. Диаграммы деформирования бетона при сжатии: а – трехлинейная; б – двухлинейная

2. Коэффициент поперечной деформации vb = 0,2.

3. Коэффициент линейной температурной деформации αbt =1⋅10−5/°C (для стали α bt = 1,2 ⋅ 10−5 / °С ).

Комплексной деформационной характеристикой бетона служат диаграммы деформирования. Применяют двухлинейные и трехлинейные диаграммы (рис. 13).

Диаграммы растяжения бетона аналогичны диаграммам сжатия, но имеют свои значения деформационных характеристик: εb0, εbt0 - деформации, при которых при одно-родном напряженном состоянии напряжения достигают величин Rb , Rbt соответственно:

εb0 =0,002; εbt0 =0,0001 – при непродолжительном действии нагрузки; табл. 5.6 [2] – при продолжительном.

εb2, εbt2 - предельные деформации бетона; εb2 = 0,0035; εbt2 =0,00015 – при непродолжительном действии нагрузки; табл. 5.6 [2] – при продолжительном;

σb1 = 0,6Rb ; ε b1,red = 0,0015 ; ε bt1,red = 0,00008 - при непродолжительном действии нагрузки; табл. 5.6 [2] – при продолжительном.

Требования к арматуре и трещиностойкости конструкций

Прочностные характеристики арматуры

1. Нормативное сопротивление арматуры на растяжение или сжатие Rs, n равно пределу текучести арматуры, физическому или условному σ0,2 .

Сопротивление сжатию ограничивается еще напряжениями, соответствующими предельным деформациям сжатия бетона εb2 .

2. Расчётное сопротивление арматуры определяется делением нормативного на коэффициент надёжности по арматуре:



где γs ≥ 1,1, для предельных состояний второй группы γ s = 1,0.

Расчетное сопротивление умножается еще и на коэффициенты усло-вий работы γsi, i = 1, 2, 3 ... .

Деформационные характеристики арматуры, диаграммы ее деформирования

1. Модуль упругости арматуры:

Es = 2 ⋅ 105 МПа - для арматуры классов А и В;

Es = 1,8 ⋅ 105 МПа - для канатов.

Диаграммы деформирования (рис. 4.2): применяют двухлинейные и трехлинейные диаграммы с параметрами: eso – относительное удлинение при достижении напряжениями расчётного сопротивления Rs :





Диаграммы деформирования применяют при расчёте конструкций в физически нелинейной постановке.

Рис. 14. Диаграммы деформирования арматуры: а – для арматуры с физическим пределом текучести (А240 – А500; В500); б – с условным пределом текучести (А600 – А1000; Вp1200 – Вp1500; К1400 – К1500)

Внешние нагрузки

Различают нагрузки постоянные и временные.

Временные в свою очередь подразделяются на длительные (вес стационарного оборудования на перекрытиях, давление газов, жидкостей, сыпучих материалов в емкостях и т.д.) и кратковременные. (вес людей, деталей, материалов и т.д.). Кроме того, имеются особые нагрузки: сейсмические, взрывные, вызванные поломкой оборудования, резким нарушением технологического процесса и т.д. Различают также нагрузки нормативные и расчетные.

Нормативные нагрузки устанавливаются нормами по номинальным значениям или с учетом известной вероятности превышения нагрузками их номинальных значений: gn – постоянная нагрузка, vn – временная нагрузка.

Расчетную нагрузку определяют, умножая нормативную нагрузку на коэффициент надежности по нагрузке γf .

g = gn γf,

v = vn γ f .

Для предельных состояний второй группы γf = 1,0.

Сочетания нагрузок. Различают основные сочетания и особые сочетания нагрузок.

Основные включают в себя постоянные, длительные и кратковременные нагрузки; особые – постоянные, длительные, возможно, кратковременные и одну из особых.

В основных сочетаниях при учете двух и более временных нагрузок их значения умножаются на коэффициенты сочетаний ψ1 = 0,95 для длительных нагрузок и ψ2 = 0,9 для кратковременных.

В особых сочетаниях для длительной нагрузки ψ1 = 0,95,для кратко-временной ψ2 = 0,8 (кроме случаев, оговоренных в нормах для сейсмических районов).

Снижение нагрузок. При расчете колонн, стен, фундаментов многоэтажных зданий временную нагрузку на перекрытия иногда допускается снижать умножением на коэффициенты:

ψn1 = 0,4 + 1,8 / nA – для жилых домов, общежитий, служебных помещений;

ψn2 = 0,5 + 3 / nA – для различных залов, участков обслуживания и ремонта оборудования в производственных помещениях.

Здесь n – число перекрытий, А – грузовая площадь для рассматриваемой конструкции.