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: 4 из 6

Р ис. 51. Центрально-растянутые элементы.

Центрально-растянутые элементы проектируют, как правило, предварительно-напряженными.

Основные принципы конструирования центрально-растянутых элементов:

- стержневую рабочую арматуру без предварительного напряжения соединяют по длине сваркой;

- стыки внахлестку без сварки допускаются только в плитных и стеновых конструкциях;

- растянутая предварительно-напряженная арматура в линейных элементах не должна иметь стыков;

- в поперечном сечении предварительно напряженную арматуру размещают симметрично (чтобы избежать внецентренного обжатия элемента);

2 1. Растянутые элементы. Проектирование внецентренно-растянутых элементов. Расчет и конструирование.



1 случай.





2 случай



Конструирование

В условиях внецентренного растяжения находятся стенки прямоугольных резервуаров, нижние пояса ферм и арок с внеузловой нагрузкой и т. п. Такие элементы одновременно растягиваются продольной силой N и изгибающим моментом М, что равносильно внецентренному растяжению усилием N с эксцентриситетом e0=MjN относительно продольной оси элемента

Характер армирования внецентренно растянутых элементов аналогичен армированию внецентренно сжатых и изгибаемых элементов: продольная рабочая арматура устанавливается по сторонам сечения, перпендикулярным плоскости изгиба, и связывается сварными или вязаными хомутами (см. 6.5). Для повышения трещиностойкости внецентренно растянутые элементы, как и центрально-растянутые, подвергаются предварительному напряжению. Стыки рабочих стержней элементов выполняют, как правило, на сварке.

22. Расчет по второй группе предельных состояний. Требования к трещиностойкости железобетонных конструкций. Категории трещиностойкости. Основы расчета по образованию трещин.

Ко II группе предельных состояний относят расчет элементов по пригодности к нормальной эксплуатации, т.е. расчет по трещиностойкости и деформациям (прогибам).

Трещиностойкость железобетонных элементов – это сопротивление образованию трещин в стадии I НДС или сопротивление чрезмерному их раскрытию трещин в стадии II НДС.

Категории трещиностойкости:

1 категория – не допускает образование трещин (водонепроницаемые конструкции; резервуары, напорные трубы; конструкции, испытывающие воздействие радиации и т.п.);

2 категория – допускается образование трещин при действии полной нагрузки, с последующим их закрытием при действии только длительной нагрузки. Конструкции, эксплуатируемые в агрессивной среде (водяной пар, кислоты, дым, газы, морская вода);

3 категория – допускается ограниченное по ширине непродолжительное и продолжительное раскрытие трещин. Конструкции, в которых образование трещин неопасно для их нормальной эксплуатации.

Различают три этапа в образовании трещин:

1. возникновение трещин (невидимые трещины);

2. появление (образование) трещин (α_crc = 0,005 мм) – трещины становятся видимыми невооруженным глазом;

3. раскрытие трещин до предельно допустимых величин.

Непродолжительное - раскрытие трещин при действии постоянных, длительных и кратковременных нагрузок;

Продолжительное – раскрытие трещин при действии только постоянных и длительных нагрузок.

Расчет по образованию трещин выполняют для проверки трещиностойкости элементов 1 категории, а также, чтобы установить, появляются ли трещины в элементах 2 и 3 категории.

Обязательная проверка для 1 категории: Т ≤ Т_crc, где Т – усилие от нормативных нагрузок (M или N); Т_crc – внутреннее усилие, которое может выдержать элемент перед образованием трещин.

Расчет по образованию трещин ведется по стадии I НДС; расчет по раскрытию трещин – по стадии II НДС.

В стадии IНДС (до появления трещин в бетоне) сопротивление растягивающей силе оказывает бетон с напряжением σ_bt и продольная арматура с напряжением σ_s.

Стадия I НДС при центральном растяжении

где N – внешняя нагрузка, определяемая с коэффициентом надежности по нагрузке

N_crc - усилие образования трещин.

В стадии Iа НДС

или

23. Расчет по второй группе предельных состояний. Основы расчета по деформациям.

Предельные состояния второй группы соответствуют состояниям, при достижении которых конструкция не отвечает эксплуатационным требованиям, и включают в себя следующие расчеты:

• по определению деформаций или прогибов, влияющих на внешний вид, эффективное использование конструкции или вызывающих повреждение отделки и других элементов.

В общем виде условие, которое должно соблюдаться при расчете конструкций по второй группе предельных состояний, представляется как



– предельно допустимый прогиб, указанный в разделе 10 Прогибы и перемещения СНиП 2.01.07-85.

Предельные прогибы устанавливаются исходя из следующих требований:

• 
  технологических (обеспечение условий нормальной эксплуатации технологического и подъемно-транспортного оборудования, контрольно-измерительных приборов);
  
• 
  конструктивных (обеспечение целостности примыкающих друг к другу конструкций и их стыков, обеспечения заданных уклонов);
  
• 
  физиологических (предотвращение вредных воздействий и ощущений дискомфорта при колебаниях);
  
• 
  эстетико-психологических (обеспечение благоприятных впечатлений от внешнего вида конструкций, предотвращение ощущения опасности).
  

24. Перекрытия. Типы. Основы расчета и конструирования. 

Железобетонные плоские перекрытия – наиболее распространенные конструкции, применяемые в строительстве промышл и гражд зданий и соор. Их широкому применению в строит-ве способствует высокая индустриальность, экономичность, жесткость, огнестойкость и долговечность.

По конструктивной схеме железобетонные перекрытия могут быть разделены на две основные группы: балочные и безбалочные.

Балочными называют перекрытия, в которых балки, расположенные в одном направлении или в двух направлениях, работают совместно с опирающимися на них плитами перекрытий.

Безбалочных перекрытиях плита опирается непосредственно на колонны с уширениями, называемыми капителями.

Те и другие перекрытия мб сборными, монолитными и сборно-монолитными. Конструктивные схемы перекрытий при сборном и монолитном выполнении различны, поэтому классификация перекрытий ведется по конструктивным признакам: балочные сборные; ребристые монолитные с плитами, опертыми по контуру; балочные сборно-монолитные; безбалочные сборные; безбалочные монолитные; безбалочные сборно-монолитные.

Плиты в составе конструктивных элементов перекрытия в зависимости от отношения сторон опорного контурам могут быть: а) при отношении сторон l_2­/l₁>2 – балочными (рис.XI.1,a), работающими на изгиб в направлении меньшей стороны, при этом изгибающим моментом в направлении большей стороны ввиду его небольшой величины пренебрегают; б) при отношении сторон l_1­/l₂<2 –опертыми по контуру (рис.XI.1,б), работающими на изгиб в двух направлениях, с перекрестной рабочей арм-рой.


Б алочные перекрытия подразделяются на перекрытия с часто расположенными балками и на перекрытия с балками и межбалочным заполнением. В таких перекрытиях собственный вес, а также полезная нагрузка воспринимается отдельными уложенными на расстоянии "балками". Пространство между балками чаще заполняется камнями-вкладышами. В атом случае балочные перекрытия представляют собой сборные перекрытия из железобетонных балок и пустотных плит (настила). При частом расположении балок каждая такая балка несет "свою часть" настила. Расположенные с малым шагом балки имеют прямоугольное, развитое в горизонтальном направлении сечение. В балочных перекрытиях с редким расположением балок каждая балка воспринимает нагрузку элементов настила, работающих в поперечном. Марки стали, соответственно: спокойная, пригодная для колодной вы-гадки. холоднотянутая направлении. В этом случае межбалочное заполнение может состоять из армированных пустотелых блоков, плит и т.п.

В ребристых перекрытиях сжатый пояс в виде плиты отсутствует; балки работают автономно; следовательно, связи в них достаточно податливы при сжатии, сдвиге и растяжении. Ребристое перекрытие. Если полезная нагрузка на перекрытие превышает 5 кН/м2 и необходимо выбрать экономичную по весу конструкцию, то можно рекомендовать ребристое перекрытие. При этом речь идет практически о монолитном перекрытии, состоящем из плиты и ряда балок. Соответственно этому устанавливаются размеры: плита монолитного перекрытия рассчитывается на работу в одном направлении; при установлении же размеров балок включается в совместную работу плиты часть поперечного сечения (тавровое сечение) в другом направлении.

Тавровые балочные плиты образуются в результате удаления части бетона и арматуры из нижней растянутой зоны сплошной плиты в целях экономии веса и материала. Остающиеся выступы называются ребрами или балками. Хомуты и распределительная арматура связывают ребра с сжатым поясом плиты. Типичная форма балок таких ребристых плит имеет соотношение сторон 1:3. Если толщина полок d становится меньше 7 см, то железобетонное перекрытие называется ребристым. Толщина плит минимум 5 см; вместо плит могут использоваться совместно работающие с балками промежуточные конструктивные элементы.

В зависимости от типа заполнения перекрытия делятся на несколько групп: ребристые перекрытия без заполнения; ребристые перекрытия с конструктивным заполнением; ребристые перекрытия с заполнением, участвующим в совместной работе; сборные перекрытия; в частности плиты Т-образной, двутавровой и швеллерной форм; кессонные перекрытия.

Безбалочное перекрытие рассчитывают по методу предельного равновесия. Экспериментально установле­но, что для безбалочной плиты опасными (расчетными) загружениями являются: полосовая нагрузка через пролет и сплошная по всей площади. При этих загружениях возможны две схемы расположения линейных пластиче­ских шарниров плиты. При полосовой нагрузке в предельном равновесии образуются три линейных пластических шарнира, сое­диняющих звенья в местах излома (рис. XI.38, а). В про­лете пластический шарнир образуется по оси загружен­ных панелей, и трещины раскрываются внизу. У опор пластические шарниры отстоят от осей колонн на рас­стоянии с1 зависящем от формы и размеров капителей, трещины раскрываются вверху. В крайних панелях при свободном опирании на стену по наружному краю обра­зуются всего два линейных шарнира — один в пролете и один у опоры вблизи первого промежуточного ряда колонн. При сплошном загружении безбалочного перекрытия в средних панелях возникают взаимно перпендикулярные и параллельные рядам колонн линейные пластические шарниры с раскрытием трещин внизу; при этом каждая панель делится пластическими шарнирами на четыре звена, вращающихся вокруг опорных линейных пласти­ческих шарниров, оси которых расположены в зоне ка­пителей обычно под углом 45° к рядам колонн (рис. XI.38, б, в), В средних панелях над опорными пластическими шарнирами трещины раскрываются только ввер­ху, а по линиям колонн прорезают всю толщину плиты. В крайних панелях схема образования линейных пласти­ческих шарниров изменяется в зависимости от конструк­ции опор (свободное опирание на стену, наличие полукапителей на колоннах и окаймляющих балок и т. п.).

При загружении полосовой нагрузки для случая из­лома отдельной полосы с образованием двух звеньев, соединенных тремя линейными шарнирами, среднюю па­нель рассчитывают из условия, что суммы опорного и пролетного моментов, воспринимаемых сечением плиты в пластических шарнирах M_sup=RsAs,_supZ_supи M_l=R_sA_s,lZ_lравны балочному моменту плиты шириной l₂ и пролётом l₁, т.е.   . Так же в другом направлении плиты:   . Вводят обозначение   и   для коэффициентов, характеризующих соотношение между площадью арматуры в опорных и пролетных сечениях, где   суммарная площадь сечения арматуры. Подставляя   и   в условие (11.51) получают:   . При сплошном загружении квадратной панели, оди­наково армированной в обоих направлениях   , условие прочности: 

Где с – катет прямоугольного треугольника, отламывающегося от четверти панели.



25. Балочные панельные сборные перекрытия. Компоновка. Основы расчета и конструирования.

В состав конструкции балочного панельного сборного перекрытия входят плиты и поддерживающие их балки, называемые ригелями, или главными балками Ригели опираются на колонны и стены; направ­ление ригелей может быть продольное (вдоль здания) или поперечное. Ригели вместе с колонна­ми образуют рамы.

Компоновка конструктивной схемы перекрытия за­ключается в выборе направления ригелей, установлении размеров пролета и шага ригелей, типа и размеров плит перекрытий.

По форме поперечного сечения плиты бывают с оваль­ными, круглыми и вертикальными пустотами, ребристые с ребрами вверх (с устройством чистого пола по реб­рам), ребристые с ребрами вниз, сплошные.

Для предварительно напряженных плит применяют бетон класса В15, В25, для плит без предварительного напряжРасчетный пролет плит L ₀ принимают равным расстоянию между осями ее опор (рис. XI.5, а— в); при опирании по верху ригелей L₀= L—b/2 (где b — ширина ригеля); при опирании на полки ригелей L₀= L—а—Ь (а — размер полки). При опирании одним кон­цом на ригель, другим на стенку расчетный пролёт равен расстоянию от оси опоры на стене, до оси опоры в ригеле. Высота сечения плиты h должна быть подобрана так, чтобы наряду с условиями прочности были удовлетворе­ны требования жесткости (предельных прогибов). При пролетах 5—7 м высота сечения плиты определяется главным образом требованиями жесткости.

При расчете прочности по изгибающему моменту ши­рина ребра равна суммарной ширине всех ребер плиты, а расчетная ширина сжатой полки принимается равной полной ширине панели.

В ребристой панели ребрами вниз при толщине полки h'_f/h<.0,l, но при наличии поперечных ребер, вводимая в расчет ширина полки принимается равной полной шири­не панели. Таким образом, расчет прочности плит сводится к рас­чету таврового сечения с полкой в сжатой зоне.



При расчете прогибов сечения панелей с пустотами приводят к эквивалентным двутавровым сечениям. Для панелей с круглыми пустотами эквивалентное двутавро­вое сечение находят из условия, что площадь круглого отверстия диаметром d равна площади квадратного от­верстия со стороны.



Полка панели работает на местный изгиб как частич­но защемленная на опорах плита пролетом l₀, равным расстоянию свету между ребрами. В ребристых пане­лях с ребрами вниз защемление полки создается залив­кой бетоном швов, препятствующей повороту ребра (рис. XI.7, а). Изгибающий момент

М = q*l₀²/11. В ребристой панели с поперечными промежуточными реб­рами изгибающие моменты полки могут определяться как в плите, опертой по контуру и работающей в двух направлениях.