Сибстрин-ЖБК-Ответы. Сущность железобетона. Условия существования железобетона. Достоинства и недостатки, основные преимущества как композиционного материала

• Название: Сущность железобетона. Условия существования железобетона. Достоинства и недостатки, основные преимущества как композиционного материала
• Анкор: Сибстрин-ЖБК-Ответы
• Дата: 28.03.2022
• Размер: 6.27 Mb.
• Имя файла: ZhBK_otvety.docx
• Тип: Документы; #423584
• страница: 3 из 6

Потери напряжений:

От момента натяжения арматуры до начала приложеимя внешней нагрузки на конструкцию часть величины предварительного напряжения crsp безвозвратно теряется в результате релаксации напряжений стали, температурного перепада, деформации анкеров, трения отогнутой арматуры, деформации формы, ползучести и усадки бетона и т.д Заметим только, что со снижением прочности бетона уменьшаются деформации усадки и, соответственно, уменьшаются потери напряжений в арматуре, но, одновременно увеличиваются деформации ползучести, а вместе с ними и потери напряжений в арматуре. Под деформациями анкеров следует понимать частичное проскальзывание арматуры в инвентарных зажимах, обмятие анкерных головок, шайб и т.д. , в результате чего арматура укорачивается и часть напряжений теряет. Потери в отогнутой арматуре тем больше, чем больше угол отгиба е: чем больше е, тем больше сила нормального давления v на огибающие приспособnения или стенки каналов, тем больше сила трения Т. Потери от деформации формы возникают при неодновременном натяжении стержней на упоры формы: если стержень "б" натягивать после того, как натянут стержень "а", произойдет дополнительное укорочение формы вместе с дополнительным укорочением стержня "а" - в нем и потеряется часть напряжений. Чем больше стержней, тем больше потери в первом стержне. (Это явление хорошо известно музыкантам. Пока настраивают последнюю струну - например, гитары, - первая успевает расстроиться: сказалось укорочение грифа, которое привело к ослаблению первой струны.) Однако, если все стержни натягивать одновременно ­ т.н. «групповым» способом, то потерь не будет. Потери от перепада температуры возникают при натяжении на упоры стенда в процессе термообработки изделий: вместе с уложенной в форму бетонной смесью нагревается и арматура, напряжения в ней падают. Во время прогрева бетон твердеет, набирает передаточную прочность и силами сцепления надежно захватывает ослабленную арматуру. Поэтому после остывания изделия арматура уже не может вернуть потерянные напряжения. Чем больше перепад между температурой изделия t2 и температурой упоров (воздуха) t1, тем больше потери. При натяжении на упоры формы изделие нагревается вместе с формой, одновременно удлиняются арматура и фор­ма (т.е. расстояние между упорами) и потери в арматуре не возникают.



Первые - происходят при изготовлении элемента и обжатии бетона.

Вторые - после обжатия бетона.

Начальное контролируемое напряжение.

• 
  В арматуре при натяжении на бетон :
  

Где

• 
  В арматуре при натяжении на упоры:
  

Где - потери от деформации анкеров, - потери от трения об огибающие приспособления.

Контролируемое напряжение арматуры - Это напряжение ( ), которое контролируют приборами или инструментами в процессе изготовления преднапряженной конструкции и величина которого зависит от технологии изготовления. Например, при механическом натяжении на упоры (гидродомкратами, грузами, лебедками и т.п.) контроль осуществляется в ходе самого натяжения, потери от деформации анкеров и от трения арматуры при перегибах (если перегибы имеются) происходят также в ходе натяжения, поэтому . При электротермическом натяжении заготовочную длину стержней назначают не только с учетом создания предварительного напряжения но и с учетом потерь напряжения от деформации анкеров и деформации формы В этом случае При натяжении на бетон контроль осуществляют в ходе натяжения, когда одновременно с натяжением арматуры происходит упругое укорочение бетона, которое учитывают в назначении величины · Значение должно быть указано в чертежах преднапряженной конструкции, а если технология заведомо неизвестна, то необходимо указать расчетное значение и поименные расчетные значения первых потерь.

11. Изгибаемые элементы на примере сборных и монолитных перекрытий. Общие сведения. Конструирование.
Изгибаемые элементы – элементы, подверженные действию одного изгибающего момента или изгибающего момента с поперечной силой.

Изгибаемые железобетонные элементы могут применяться самостоятельно, но чаще всего входят в состав плоских перекрытий и подразделяются на балки и плиты. Также к изгибаемым элементам относятся подвесные панели наружных стен (ненесущие), фундаментные и подкрановые консоли.

При изгибе любого элемента в нём возникает сжатая и растянутая зоны, изгибающий момент и поперечная сила. Изгибаемые железобетонные элементы, как правило, рассчитывают по прочности следующих видов сечений:

· 1. по нормальным сечениям — сечениям, перпендикулярным продольной оси, от действия изгибающего момента,

· 2. по наклонным сечениям — при действия поперечных сил (срез или раздавливание сжатой зоны бетона), по наклонной полосе между наклонными сечениями (трещинами), от действия момента в наклонном сечении.

Под конструированием элементов в общем случае понимают рациональные схемы размещения рабочей и монтажной арматуры в сечении и по длине элемента, разработку и вычерчивание рабочих опалубочных и арматурных чертежей, узлов и элементов конструкций. Конструирование в целом выполняется на основе данных расчета сечений и с учетом конструктивных требований норм.

12. Изгибаемые элементы. Типы расчетных сечений. Назначение формы расчетных сечений на примере изгибаемых элементов перекрытий.

Изгибаемые элементы – элементы, подверженные действию одного изгибающего момента или изгибающего момента с поперечной силой.
Типы расчетных сечений:

• 
  Прямоугольное сечение – балка
  

• 
  Тавровое (двутавровое) сечение – многопустотная плита
  

Расчетное сечение плиты перекрытия

13. Изгибаемые элементы. Расчет прочности нормальных сечений изгибаемых элементов прямоугольного сечения с одиночной арматурой.





Прочность элемента достаточна, если внешний расчетный изгибающий момент не превосходит расчетной несущей способности сечения, выраженной в виде обратно направленного момента внутренних сил.

Если условия не соблюдаются то,

1. 
   Увеличиваем класс бетона
   
2. 
   Увеличиваем размер сечения b, h
   
3. 
   Устанавливаем в сжатую зону бетона сжатую арматуру
   

14. Изгибаемые элементы. Расчет прочности нормальных сечений изгибаемых элементов прямоугольного сечения с двойной арматурой.

В сечениях с двойной арматурой рабочая арматура ставится как в растянутой, так и в сжатой зоне бетона. Необходимо отметить, что сечения с двойной арматурой являются неэкономичными. Они применяются тогда, когда сжатая арматура необходима для усиления сжатой зоны бетона (если по эксплуатационным или эстетическим требованиям высота сечения ограничена), т.е. разрушение элемента происходит по случаю 2, либо когда элемент подвергается действию знакопеременных моментов.



15. Изгибаемые элементы. Расчет прочности тавровых сечений.

Различают 2 случая расчета изгибающих элементов тавровой формы поперечного сечения в зависимости от расположения нейтральной оси в сечении.



1 случай - нейтральная ось располагается в полке (x≤ h′_f) (рис а). Расчет производится как для элементов прямоугольной формы сечения шириной, равной ширине полки b’_f , поскольку форма сечения в растянутой зоне роли не играет (не учитывается в расчете).

Если все параметры сечения известны (размеры, армирование и класс бетона), то вначале нужно определить, где проходит граница сжатой зоны:

х = (N_s − N′_s)/(R_b b′_f) = (R_s A_s – R_sc A′_s)/(R_b b′_f)

N_s- выдерживающее усилие;

R_b, R_s-расчетное сопротивление бетона и арматуры;

A_s-расход арматуры;

Условие прочности имеет вид:

М ≤ М_u =N_bz_b= R_bb’_f x(ho− 0,5x)

z_b - плечо внутренней пары сил: z_b = h₀ − 0,5x;

N_b -равнодействующая сжимающих усилий в бетоне: N_b =R_bb’_f x;

Мu − несущая способность нормального сечения на изгиб;

2 случай - нейтральная ось расположена в ребре (xh′_f) ( рис б); форма части сечения в сжатой зоне бетона - сложная (состоит из сжатых зон ребра и свесов полки). Поэтому при расчете разбивают эту зону на элементарные прямоугольники и соответствующие доли растянутой арматуры (так как усилие в сжатой зоне уравновешивается усилием в растянутой арматуре).

х = (N_s − N′_s– N_bf)/(R_b b) =(R_s A_s – R_sc A′_s – R_b(b′_f − b)h′_f)/(R_b b)

N_bf -сжимающее усилие в свесах полки: R_b(b′_f − b)h′_f ;

В приведенных формулах b′_f − не фактическая

(проектная), а расчетная ширина полки, которая часто принимается

меньше проектной.

Условие прочности имеет вид:

М ≤ М_u =N_bz_b+ N_bf z_bf+ N′_s z_s

= R_bb’_f x(ho− 0,5x) + R_b (b′_f− b) h′_f (ho− 0,5h′_f)+ R_sc A′_s(ho−a′ ).

16. Расчет прочности наклонных сечений. Характер разрушения по наклонным сечениям (3 случая). Расчет на сжатие по наклонной полосе.

Образование наклонных трещин в изгибаемых элементах (особенно у опор балок) обусловлено совместным действием изгибающих моментов и поперечных сил, т.е. при изгибе железобетонного элемента возникают, кроме нормальных напряжений, скалывающие напряжения, действующие по горизонтальному и вертикальному направлениям.

Место их образования, наклон, раскрытие и развитие по высоте зависят от вида нагрузок, формы сечения, вида армирования и т.д.

В наклонных сечениях имеют место те же 3 стадии НДС, как и в нормальных сечениях.

Наклонными трещинами называются такие трещины, которые расположены под углом к продольной оси элемента.

Основной причиной вызываются образование трещин под углом к продольной оси элемента являются касательные напряжения.

Характеры разрушений:

Случай 1 – раздробление бетона стенки по наклонной полосе между наклонными трещинами от главных сжимающих напряжений.

Прочность обеспечена, если:



Q_max– наибольшее значение поперечной силы от внешней нагрузки (опорная реакция);

– коэффициент, учитывающий влияние хомутов, нормальных к продольной оси элемента:

Случай 2 – сдвиг по наклонному сечению от доминирующего действия поперечной силы.

Условие прочности:



Q_b – поперечное усилие, воспринимаемое бетоном;

Q_sw – сумма усилий в поперечных арматурных стержнях, пересекаемых опасным наклонным сечением;

Случай 3 – излом по наклонному сечению от доминирующего действия изгибающего момента М.

Для этого случая прочность по наклонному сечению будет достаточна, если изгибающий момент М от внешних нагрузок относительно центра тяжести бетона сжатой зоны сечения не превосходит суммы моментов внутренних усилий в продольной арматуре, хомутах и отгибах, пересекаемых той же трещиной относительно той же моментной точки.





Расчёт производят из условия

,

где  – поперечная сила в нормальном сечении, принимаемая на расстоянии от опоры не менее  ;

= 0,3 для тяжёлого бетона.

Если  , то необходимо повысить класс бетона или (и) размеры поперечного сечения балки, в первую очередь ширину сечения  .

17. Расчет прочности наклонных сечений. Расчет на поперечную силу.

Расчет прочности наклонных сечений - образование их обусловлено совместным действием изгибающего момента и поперечных сил. После образования наклонных трещит элемент делится на две части связанные в сжатой зоне бетона (над трещинами), в растянутой – продольной арматурой, хомуты. В зависимости от увеличения нагрузки разделяют три случая разрушения:
1) Раздробление бетона от главных сжимающих напряжений (Q, F).
2) Сдвиг по наклонному сечению от доминирующего действия поперечной силы, образовывая в месте, где касательное напряжение достигает максимума, если они не достигают максимального значения, то трещины не образуются.


3) Излом от доминирующего действия изгибающего момента.
Расчет на поперечную силу (2 случай разрушения).



18. Сжатые элементы. Расчет и конструирование сжатых элементов.

Центрально сжатые элементы – элементы, в которых сжимающие силы действуют по оси элемента.

К центрально сжатым элементам относятся большинство промежуточных опор (колонн) покрытий и перекрытий промышленных и гражданских зданий; верхние пояса ферм, свободные от местных нагрузок; сжатые элементы решеток

при расчете центрально-сжатых элементов по расчетным предельным состояниям условие прочности сечений колонн заключается в том, чтобы продольная сила от расчетных нагрузок не превосходила суммы внутренних расчетных усилий в бетоне и арматуре, т.е.





19. Сжатые элементы. Внецентренно-сжатых элементов. Расчет и конструирование.

Внецентренно сжатые элементы – элементы, в которых расчетные продольные сжимающие силы N действуют с эксцентриситетом продольного усилия е₀ по отношению к вертикальной оси элемента или на которые одновременно действуют осевая продольная сжимающая сила N и изгибающий момент М.

При нагружении внецентренно сжатых элементов до предела их несущей способности (стадия III) в зависимости от величины эксцентриситета





наблюдаются 2 случая разрушения:

случай 1 – случай больших эксцентриситетов

случай 2 – случай малых эксцентриситетов



20.Растянутые элементы. Расчет и конструирование центрально растянутых элементов.

Расчет прочности центрально-растянутых элементов

Разрушение центрально-растянутых элементов происходит после того, как в бетоне образуются сквозные трещины, и он выключится из работы, а в арматуре напряжения достигнут предела текучести.

Несущая способность центрально-растянутого элемента обусловлена предельным сопротивлением арматуры без участия бетона:

,

где R_s– расчетное сопротивление арматуры растяжению,

A_s,tot – площадь сечения всей продольной арматуры.

К центрально-растянутым элементам относятся затяжки арок, нижние пояса и нисходящие раскосы ферм и другие элементы (рис. 51).