Автор: Пользователь скрыл имя, 15 Февраля 2013 в 08:44, курс лекций
Данная работа является конспектом лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции»
Нормативные нагрузки устанавливаются нормами по заранее заданной вероятности превышения средних значений или по номинальным значениям. Нормативные постоянные нагрузки принимают по проектным значениям геометрических параметров и средним значениям плотности. Нормативные временные технологические или монтажные - по наибольшим значениям, предусмотренным для нормальной эксплуатации; снеговые и ветровые - по средним из ежегодных данным, или по неблагоприятным значениям, соответствующим определенному среднему периоду их повторений.
Расчетные нагрузки при расчете конструкций на прочность и устойчивость определяют умножением нормативной нагрузки на коэффициент надежности по нагрузке gf, который обычно больше единицы. При расчете конструкций по второй группе предельных состояний расчетные нагрузки принимают равными нормативным, то есть коэф. надежности по нагрузке принят g f = 1.
Как следует из подзаголовка, в МПС используют нормативные и расчетные сопротивления для бетона и арматуры.
В СНиП приняты нормативные сопротивлениями бетона осевому сжатию (призменная прочность) Rbn и сопротивление осевому растяжению Rbt,n, которые определяются в зависимости от класса бетона по прочности (при обеспеченности 0.95).
Расчетные сопротивления бетона для расчета по первой группе предельных состояний (Rb и Rbt)определяют делением соответствующих нормативных сопротивлений на соответствующие коэффициенты надежности по бетону: при сжатии gbc=1.3, при растяжении gbt=1.5.
При расчете конструкций расчетные сопротивления бетона уменьшают, а в отдельных случаях увеличивают умножают на соответствующие коэффициенты условий работы бетона gbi, учитывающие следующие факторы - особенности свойств бетонов; длительность действия нагрузки и ее многократную повторяемость, условия, характер и стадию работы конструкции; способ ее изготовления, размеры сечения и т.д..
Расчетные сопротивления бетона для расчета по второй группе предельных состояний принимают равными нормативным значениям (то есть принимают . gbc gbt =gbi=1).
Нормативные сопротивления арматуры Rsn устанавливаются учетом статической изменчивости прочности и принимают равными наименьшему контролируемому значению физического предела текучести sy или условного предела текучести s0.2 (для проволочной арматуры s0.2=0.8su.)
Расчетные сопротивления арматуры растяжению для расчета по первой группе предельных состояний определяют делением нормативных сопротивлений на соответствующие коэффициенты надежности по арматуре: Rs = Rsn / gs;
При расчете конструкций
расчетные сопротивления
Расчетные сопротивления арматуры
для расчета по второй группы предельных
состояний устанавливают
В расчетах на прочность исходят из третьей стадии напряженно - деформированного состояния. Сечение конструкции обладает необходимой прочностью, если усилия от расчетных нагрузок не превышают усилий, воспринимаемых сечением при расчетных сопротивлениях материалов с учетом коэффициентов условий работы. Усилие от расчетных нагрузок Т (например, изгибающий момент М, продольная N или поперечная Q сила) является функцией нормативных нагрузок, коэффициентов надежности и других факторов С (расчетной схемы, коэффициента динамичности и т.д.). Усилие, воспринимаемое сечением Тper является, в свою очередь, функцией формы и размеров сечения S, прочности материалов Rbn, Rsn, коэффициентов надежности по материалам gb, gs, коэффициентов условий работы gbi, gsi. (то есть расчетных сопротивлений бетона и арматуры). С учетом этих посылок условие прочности может быть представлено неравенством:
T(gn, vn, gf, gn, C) £ Тper(S, Rbn, gb, gbi, Rsn, gs, gsi)
или T(g, v, gn, C)£ Тper(S, Rb, gbi, Rs, gsi).
Расчет по образованию трещин, нормальных к продольной оси элемента, выполняют для проверки трещиностойкости элементов, к которым предъявляют требования первой категории, а также, чтобы установить, появляются ли трещины в элементах, к трещиностойкости которых предъявляются требования второй и третьей категории. Считается, что трещины, нормальные к продольной оси, не появляются, если усилие Т от действия нагрузок не будут превосходить усилия Тcrc, которое может быть воспринято сечением элемента. То есть условие трещиностойкости в общем виде может быть представлено в виде неравенства
При этом предельное внутреннее усилие трещинообразования должно определяться для стадии I а НДС.
Расчет по раскрытию трещин, нормальных и наклонных к продольной оси, заключается в определении ширины раскрытия трещин на уровне растянутой арматуры и сравнения ее с предельной шириной раскрытия в соответствии с неравенством:
а crc £ а crc,u,
Расчет по перемещениям заключается в определении прогиба элемента от нагрузок с учетом длительности их действия и сравнении его с предельным прогибом при gf=1
f £ fu.
Предельные прогибы fu устанавливаются различными требованиями: технологическими, обусловленные нормальной работой кранов, технологических установок, машин и т.п.; конструктивными, обусловленными влиянием соседних элементов, ограничивающих деформации; физиологическими; эстетико-психологическими; необходимостью выдерживать заданные уклоны и т.д.
Тема: ИЗГИБАЕМЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
План:
4.1. Конструирование
Наиболее распространенные изгибаемые элементы железобетонных конструкций - плиты и балки. Балками называют линейные элементы, длина которых l значительно больше поперечных размеров h и b. Плитами называют плоские элементы, толщина которых h значительно меньше длины l и ширины b.
Плиты и балки могут быть однопролетными и многопролетными.
Рис.7.Схемы армирования плит : а – однопролетная; б – многопролетная монолитная плита.
Такие плиты деформируются подобно балочным конструкциям при различного рода нагрузках (балочные плиты), если значения этих нагрузок не изменяется в направлении, перпендикулярном пролету (плиты, опертые по контуру).
Армируют плиты сварными сетками. Сетки укладывают в плитах так, чтобы стержни их рабочей арматуры укладывались вдоль пролета и воспринимали растягивающие усилия, возникающие в конструкции при изгибе под нагрузкой, в соответствии с эпюрами изгибающих моментов. Поэтому сетки в плитах размещаются понизу, а в многопролетных плитах - также и поверху, над промежуточными опорами ,то есть в соответствии с эпюрой моментов.
Стержни рабочей арматуры принимают диаметром Æ(3¸10)мм, располагают их на расстоянии (с шагом) 100 ¸200 мм один от другого. Защитный слой бетона для рабочей арматуры принимают не менее 10мм, в особо толстых плитах (толщина 100мм) - не менее 15мм.
Поперечные стержни сеток (распределительную арматуру) устанавливают для обеспечения проектного положения рабочих стержней, уменьшения усадочных и температурных деформаций конструкций, распределения местного воздействия сосредоточенных нагрузок на большую площадь.
Армирование плит отдельными стержнями с вязкой их в сетки вручную с помощью вязальной проволоки применяют в отдельных случаях (плиты сложной конфигурации или с большим количеством проемов), когда стандартные сварные сетки не могут быть использованы.
Железобетонные балки могут быть прямоугольного, таврового, двутаврового и трапециевидного сечения.
Высота балок h колеблется в широких пределах; она составляет 1/10 ¸1/20 часть пролета в зависимости от нагрузки и типа конструкции. В целях унификации высоту балок назначают кратной 50 мм, если она не более 500 мм, и кратной 100 мм - при больших размерах.
Ширину прямоугольных поперечных сечений b принимают в пределах(0.3 ¸0.5) h.
Рис. 8. Схема армирования сечения железобетонных балок:
аl - защитный слой бетона для рабочей продольной арматуры; принимается :
аw - защитный слой бетона для поперечной арматуры; принимается :
а1’ - расстояние в свету между стержнями продольной арматуры; принимается :
а2 - расстояние в свету между рядами стержней продольной арматуры; принимается :
Продольную рабочую арматуру укладывают согласно эпюрам изгибающих моментов в растянутых зонах. Для экономии стали часть продольных арматурных стержней можно не доводить до опор и обрывать в пролете там, где они по расчету не требуются.
Насыщенность сечения рабочей продольной арматурой оценивается коэффициентом армирования m = (As ¤ Ab)×100%. (Здесь Ab – площадь поперечного сечения бетона конструкции с учетом рабочей высоты h0 ) . Площадь сечения продольной рабочей арматуры для прямоугольных сечений шириной b, высотой h должна составлять не менее m = Аs/bh0 = 0.05%. Оптимальным для балок является насыщенность рабочей продольной арматурой в пределах mопт = (1 ¸ 2) %, для плит . mопт = (0.3¸0.8)%.
В балках шириной более 150 мм должно быть не менее двух доводимых до опоры продольных стержней. Если ширина до 150 мм - допускается установка 1 стержня.
В железобетонных балках одновременно с изгибающими моментами действуют поперечные силы, необходимо устанавливать поперечную арматуру. Ее количество определяют из расчета наклонных сечений и по конструктивным соображениям.
Продольную и поперечную арматуру объединяют в сварные каркасы, а при отсутствии сварочных машин - в вязанные. Плоские сварные каркасы объединяют в пространственные с помощью горизонтальных поперечных стержней через 1 - 1.5 м.
По расчетно-конструктивным условиям расстояние в продольном направлении между поперечными стержнями: в балках высотой до 400 мм - не более h/2, но не более 150 мм, в балках высотой h > 400мм - не более h/3, но не более 500мм. Это требование относится к приопорным участкам балок протяженностью ³ 1/4L при равномерно распределенной нагрузке. При сосредоточенной нагрузке - на протяжении от опоры до ближайшего груза, но не менее 1/4L. В остальной части элемента расстояние между хомутами может быть больше, но не более 3/4h и не более 500мм. При высоте менее 150 мм поперечную арматуру можно не применять, если она не требуется по расчету.
В балках высотой более 700мм у боковых граней ставят дополнительные продольные стержни на расстоянии по высоте не более чем через 400мм. Эти стержни вместе с поперечной арматурой сдерживают раскрытие наклонных трещин на боковых гранях балок.
В балках пролетом 9м и более целесообразно применение предварительно напрягаемой арматуры для обеспечения необходимой трещиностойкости и жесткости.
ЛЕКЦИЯ №5
Тема: РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ ПО НОРМАЛЬНЫМ СЕЧЕНИЯМ ИЗГИБАЕМЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ПРОФИЛЯ.
План:
5.1. Элементы прямоугольного
5.2. Решение практических задач при помощи таблиц.
5.3. Элементы прямоугольного
Прочность изгибаемых железобетонных элементов любого симметричного профиля по нормальным сечениям, согласно первой группе предельных состояний, рассчитывают по III стадии напряженно-деформированного состояния. В расчетной схеме усилий принимают, что на элемент действует изгибающий момент М, вычисляемый от расчетных значений нагрузок, а в арматуре и бетоне действуют усилия, соответствующие напряжениям, равным расчетным сопротивлениям.
Rb
x Rbbx
M
Zb